Brevet FR2268230A1 — publié le 19751114

On sait que, pour réchauffer les locaux de toutes sortes, on utilise souvent des appareils de chauffage qui sont traversés par l'air du local de bas en haut, l'air circulant a travers llap- pareil en raison de la diminution progressive du poids spécifique de l'air au fur et a mesure de son réchauffage. Ce type d'appareil comporte intérieurement des éléments chauffants alimentés en énergie soit directement, lorsqu'il s'agit par exemple d'éléments électriques, soit indirectement, lorsqu'il s'agit par exemple de tubes de circulation de fluide chaud, ledit fluide étant chauffé dans une chaudière séparée. Pour assurer un bon rendement thermique a ces appareils convecteurs, il est connu d'organiser lesdits appareils de façon qu'ils comportent des volets pour diriger les filets d'air circulant travers l'appareil, lesdits volets étant en général disposes sur au moins une zone des surfaces extérieures de l'appareil convecteur, de sorte que l'air circulant à l'intérieur de l'appareil est canalisé par les volets vers l'extérieur après s'être réchauffé sur les éléments chauffants de l'appareil.Ce type d'appareil présente en général deux inconvénients importants : en premier lieu, les volets sont apparents sur l'extérieur de l'appareil ce qui confère audit appareil un aspect esthétique tout à fait discutable ; en deuxième lieu, le rendement thermique de l'appareil est relativement faible, c'est-à-dire que l'échange de chaleur entre les éléments chauffants et l'air circulant s'effectue mal, principalement en raison du fait que la circulation d'air autour des éléments chauffants n'est pas dirigée de façon satisfaisante et que, dans certaines réalisations, l'air peut s'échapper hors de l'appareil avant d'avoir parcouru ledit appareil-sur toute sa hauteur. La présente invention a pour but de pallier aux inconvénients précités en décrivant un appareil de chauffage par convexion d'air ne présentant aucun volet sur ses faces extérieures et assurant, grâce à une circulation intérieure particulière de l'air réchauffé, un fort coefficient d'échange thermique. L'appareil selon l'invention présente en outre l'intérêt de pouvoir etre fabriqué avec un prix de revient très faible au moyen d'éléments tous identiques s'assemblant les uns aux autres pour constituer des appareils convecteurs de toutes longueurs désirées. La présente invention a pour objet le produit industriel nouveau que constitue un appareil de chauffage par convexion ga zeuse, ledit appareil comportant une nappe médiane sensiblement verticale constituée d'éléments chauffants et, de part et autre de ladite nappe, un panneau extérieur lié mécaniquement à ladite nappe, lesdits panneaux extérieurs comportant des cheminements permettant la circulation d'air depuis le bas vers le haut de l'appareil, caractérisé par le fait que chaque panneau extérieur est constitué de deux parois sensiblement parallèles, solidaires l'une de l'autre, la paroi intérieure étant fixée sur au moins un élé- ment de la nappe d'éléments chauffants et comportant, dans les intervalles séparant deux éléments chauffants successifs, des volets permettant un passage de l'air d'un côté vers l'autre côté de ladite paroi intérieure, les volets d'un intervalle étant orientés vers le haut alors que les volets de l'intervalle adjacent sont orientés vers le bas, tous les volets de la paroi intérieure étant dirigés vers la paroi extérieure du panneau extérieur correspondant, les volets des deux parois intérieures d'un même intervalle, qui se font vis-à-vis, étant dirigés vers le haut pour l'une des parois intérieures et vers le bas pour l'autre paroi intérieure. Dans un mode préféré de réalisation, la nappe d'éléments chauffants est constituée d'éléments parallèles, sensiblement horizontaux ; les éléments chauffants sont des tubes alimentés en fluide chaud ; les tubes horizontaux constituant la nappe d'éléments chauffants sont disposés en série, l'alimentation s'effectuant par le tube le plus élevé de la nappe, éventuellement par l'intermédiaire d'un robinet, et l'évacuation s'effectuant à partir de l'extrémité du tube inférieur de la nappe ; les tubes, dont est constituée la nappe d'éléments chauffants, sont obtenus soit à partir d'un tube de section circulaire cintré pour constituer un serpentin plan, soit à partir de tubes de section carrée ou rectangulaire, soudés par tronçons rectilignes pour constituer un serpentin plan ; la paroi extérieure de chaque panneau extérieur bordant la nappe d'éléments chauffants ne comporte aucun orifice la paroi extérieure et la paroi intérieure de chaque panneau extérieur sont reliées entre elles par des éléments transversaux la face supérieure de l'appareil, ou débouchent les espaces de cheminement de l'air ménagés entre la paroi intérieure et la paroi extérieure de chaque panneau, est recouverte d'un couvercle permettant l'évacuation de l'air chaud ; chaque panneau extérieur est constitué par l'assemblage d'éléments imbriqués tous identiques, chaque élément ayant la hauteur de l'appareil convecteur et étant constitué d'une première partie pliée en U et d'une-deuxième partie reliée à la bordure de l'une des ailes du U de la première partie, la deuxième partie étant parallèle à l'rame du U que constitue la première partie et comportant des volets dirigés vers le plan de l'âme du U, ces volets étant répartis en intervalles successifs, les volets d'un intervalle étant dirigés vers le haut alors que les volets de l'intervalle adjacent sont dirigés vers le bas, chaque élément de panneau étant fixé sur au moins un élé- ment chauffant de la nappe d'éléments chauffants par soudure dans une zone de la deuxième partie de l'élément de panneau, qui sépare deux intervalles de volets différemment dirigés, les ailes adjacentes des U constituant deux premières parties d'élément de panneau adjacentes étant, de préférence, soudées entre elles et constituant les éléments transversaux, qui relient les parois in térieure et extérieure du panneau, la paroi intérieure étant constituée par l'ensemble des deuxièmes parties d'élément de panneau et la paroi extérieure étant constituée par les âmes des U des premières parties d'élément de panneau ; les appareils formés d'é léments de panneau imbriqués tels que ci-dessus définis comportent, à leurs deux extrémités transversales verticales, des caches la téraux dissimulant les éléments de panneaux disposés aux extrémités de l'appareil. Il est clair que les éléments de panneaux ci-dessus définis peuvent facilement être réalisés à la presse en une seule opération par pliage d'une tôle métallique et découpage simultané des volets de la deuxième partie de l'élément. Les opérations de soudure sur les tubes, qui constituent la nappe d'éléments chauffants, sont extrêmement faciles à réaliser en effectuant des soudures électriques par point, chaque élément de panneau étant soudé sur au moins un tube de la nappe dans au moins une zone comprise entre deux intervalles successifs ayant des volets à sens inversé et la soudure de deux éléments de panneaux adjacents étant effectuée également par soudure électrique par point entre les deux ailes de U qui viennent en contact l'une de l'autre. I1 est clair que ce type de réalisation permet d'obtenir des prix de revient très bas et qu'en outre, les mêmes éléments de panneau peuvent servir à la fabrication d'appareils de chauffage de n'importe quelle longueur puisque, pour faire varier la longueur d'un appareil, il suffit de faire varier le nombre d'éléments de panneaux que l'on imbrique pour constituer un appareil. Les caches d'extré mité que l'on dispose pour dissimuler les deux éléments de panneau placés à l'extrémité de l'appareil peuvent également être fixEs par soudure électrique de même que le couvercle qui dissimule aux regards les orifices des cheminées définies entre les parois intérieures et extérieures des panneaux, tout en permettant l'évacuation de l'air chaud hors de l'appareil convecteur. Il convient de souligner, en outre, que l'appareil selon l'invention a l'avantage de ne comporter aucun volet sur ses faces latérales extérieures, ce gui améliore l'aspect de l'appareil mais ce qui, en outre, évite que l'on ne voit, de l'extérieur, des dépôts de poussière réalisés le long des volets en raison de la circulation d'air non dépoussiéré dans l'appareil, ce qui donne -rapi- dement à l'appareil un aspect sale néc.essitant un nettoyage fréquent et difficile.Enfin, il convient de remarquer que sur une coupe perpendiculaire au plan moyen de la nappe d'éléments chauffants, la circulation d'air s'effectue non seulement parallèlement à la nappe d'éléments chauffants à l'intérieur des cheminées définies entre les parois intérieures et extérieures des panneaux extérieurs mais également en zig-zag depuis les cheminées d'un panneau jusqu'aux cheminées de l'autre panneau en traversant obliquement les zones comprises entre deux éléments chauffants successifs de la nappe d'éléments chauffants.Il résulte de cette disposition, que le chauffage de l'air dans l'appareil de chauffage selon l'invention s'effectue d'une part, par conduction depuis les éléments chauffants jusqu'aux parois des panneaux extérieurs et ensuite par convexion depuis ces parois. vers l'air- circulant le long desdites parois, et d'autre part, par convexion directe entre les éléments chauffants et l'air circulant en chicane entre les deux parois intérieures des deux panneaux extérieurs de l'appareil ; en outre, la convexion sur les parois des panneaux est améliorée en raison de la présence des volets qui créent des turbulences dans l'écou- lement d'air réalisé à l'intérieur des cheminées des panneaux extérieurs.On pense ainsi pouvoir expliquer l'amélioration considérable du rendement de l'appareil selon l'invention par rapport au rendement comparé des appareils de l'état de la technique. L'appareil selon l'invention, permet, pour un volume d'appareil équivalent, d'améliorer de plus de 50% la transmission de chaleur entre un fluide chaud circulant dans la nappe d'éléments chauffants et l'air qui traverse l'appareil. Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire maintenant, à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, un mode de réalisation représenté sur le dessin annexé. Sur ce dessin - la figure 1 représente, en perspective, un appareil de chauffage selon l'invention dont le couvercle a été soulevé - la figure 2 représente une coupe selon II-II de la figure 1 - la figure 3 représente, en élévation, la nappe d'e- léments chauffants disposés à l'intérieur de l'appareil de chauffage de la figure 1 - la figure 4 représente, en perspective, le détail due l'assemblage de deux éléments adjacents de panneau extérieur cons titutif s de l'appareil de la figure 1. En se référant au dessin, on voit que l'appareil de chauffage selon l'invention est constitué d'une nappe d'éléments chauffants obtenus à partir de tubes à section carrée soudés selon des coupes à 450 pour constituer des angles droits et former un serpentin plan représenté sur la figure 3. Ce serpentin plan comporte une canalisation d'arrivée 1 alimentée par l'embout 2, canalisation dont le débit est modulé par le robinet 3, et une canalisation de sortie 4 qui se raccorde avec le réseau de circulation de fluide chaud au moyen de l'embout 5. Entre les canalisations d'arrivée 1 et de sortie 4, est interposé un serpentin constitué d'éléments horizontaux 6 disposés en série et reliés entre eux par des éléments verticaux 7. Le tube horizontal 6 de niveau le plus relevé comporte un purgeur 8. Dans ce serpentin plan, on fait circuler de l'eau chaude. De part et d'autre du serpentin, on a disposé des panneaux extérieurs constitués par l'assemblage d'éléments imbriqués désignés par 9 dans leur ensemble. Chaque élément 9 comporte une première partie 9a ayant la forme d'un U et une deuxième partie 9b solidaire de la partie 9a. La première partie 9a est constituée d'une tôle pliée en U dont l'rame a été désignée par 10 et les deux ailes par 11 et 12. La bordure de l'aile 12 se prolonge par la deuxième partie 9b de l'élément 9, cette deuxième partie 9b étant sensiblement parallèle à l'âme 10. La deuxième partie 9b est soudée électriquement sur plusieurs tubes 6 de la nappe de tubes qui constitue le serpentin chauffant, les tubes 6 étant régulièrement espacés les uns des autres et définissant entre eux des intervalles sensiblement égaux.Dans chaque intervalle, on a pratiqué dans la deuxième partie 9b de l'élément de panneau des volets obtenus par découpage de la tôle dont est constituée la deuxième partie 9b. Les volets 13 d'un intervalle sont dirigés vers le haut, alors que les volets 14 de l'intervalle adjacent, sont dirigés vers le bas. Les volets 13 et 14 sont orientés en direction du plan de l'rame 10. Cette disposition est particulièrement visible sur la figure 4.Lorsqu'un élément tel que ci-dessus décrit est fixé sur la nappe de tubes de la figure 3, par soudure des parties 9b sur les tubes 6 entre les ensembles de volets 13 et 14, on vient imbriquer un deuxième élément identique en accolant ce deuxième élément de façon que la première partie 9a de ce deuxième élément vienne en regard de la deuxième partie 9b du premier élément, l'aile 11 de la premiere partie 9a du deuxième élément venant en contact avec l'aile 12 de la première partie 9a du premier élément. Une zone de deuxième partie 9b de l'un des éléments de panneau assemblés sur laquelle sont ménagés des volets 13, se trouve toujours disposée en vis-a-vis d'une zone de deuxième partie 9b où sont ménagés des volets 14, et inversement.On crée ainsi, entre la première partie 9a du deuxième élément et la deuxième partie 9b du premier élément, une cheminée 15-particulièrement visible sur les figures 1 et 2. Cette cheminée est ouverte à sa partie inférieure et son extrémité supérieure est recouverte d'un couvercle 16 disposé sur la bordure supérieure de l'appareil de façon à ménager, entre les orifices des cheminées 15 et le plan du couvercle 16, un espace 17 permettant l'évacuation de l'air chaud hors des cheminées 15. Deux éléments adjacents de panneau extérieur sont solidarisés par des points de soudure effectués entre leurs ailes 11 et 12 qui sont en contact. Aux extrémités transversales du radiateur, on dispose les caches d'extrémité désignés par 18 et 19 sur la figure 1. Le cache 18 a la forme d'un U dont les extrémités d'aile sont rabattues à angle droit, ces extrémités rabattues 18a venant en contact avec les ailes 12 des deux derniers éléments de panneau extérieur de l'extrémité d'appareil correspondante.Les ailes 18b du cache 18 vienent constituer une cheminée en regard des deuxièmes parties 9b des éléments de panneau extérieur de l'extrémité correspondante et l'âme 18c du cache 18 forme la paroi transversale d'extrémité de l'appareil. écache 19 utilisé à l'extrémité opposée de l'appareil de chauffage selon l'invention, a la forme d'un U, qui est disposé à l'intérieur de la cheminée définie par les deux parties 9a des éléments de panneaux extérieurs formant l'extrémité correspondante, l'âme 19a de ce U venant en appui contre les deux ailes 11 des parties 9a des éléments de panneau extérieur formant l'extrémité correspondante alors que les ailes 19b du U viennent en appui contre les âmes 10 de ces premières parties 9a. Les caches 18 et 19 sont soudés sur les éléments d'extrémité auxquels ils se raccordent. En se référant plus particulièrement à la figure 2, on voit que l'air destiné à traverser l'appareil selon l'invention, rentre dans les cheminées 15 par la base de l'appareil selon les flèches FI et sort de l'appareil par ltespace 17 selon les flèches F2. Dès son entrée dans l'appareil, l'air se fractionne en deux parties, l'une qui monte dans la cheminée 15 et l'autre qui, dirigée par les volets 14, pénètre dans l'espace 20 situé entre deux parties 9b se faisant vis-à-vis. Cet air vient balayer la paroi de tube 6, qui est perpendiculaire aux faces en contact avec les parties 9b des éléments de panneau extérieur. Cet air prend donc par convexion des calories sur une zone de tube qui n'est habituellement que très peu balayée par l'air circulant.Cet air est ensuite éjecté dans la cheminée 15, d'out il ne provient pas, grâce aux volets 13 et il se mélange avec l'air qui est monté directement dans la cheminée 15 pour se refractionner ensuite en une portion qui monte directement dans la cheminée 15 et une autre portion qui rentre à nouveau dans l'espace 20 grâce à des volets 14 dirigés vers le bas et cet air repart dans l'autre cheminée 15 grâce à des volets 13 dirigés vers le haut. On a donc ainsi un balayage en zigzag des espaces 20 compris entre les tubes 6 de la nappe chauffan- te et ce balayage transversal améliore les caractéristiques de convexion de l'appareil-selon l'invention car il permet d'utiliser comme surface d'échange les zones de'tubes 6 disposés entre les parties gbrporteuses de volet.Bien entendu, la convexion se fait également le long des parois de la cheminée 15 et les caractéristiques thermiques de l'appareil sont améliorées en raison de la turbulence que crée, à l'intérieur des cheminées 15, la présence des volets 13 et 14, turbulence qui favorise aussi le mélange des filets d'air réchauffés en restant dans la cheminée 15 et des filets d'air réchauffés en traversant les espaces 20. Ce parcours en zig-zag de l'air est rendu possible en raison du fait que dans un même intervalle entre deux tubes 6 successifs, les volets de la partie 9b de l'un des panneaux sont dirigés vers le haut (volets 13), alors que les volets de la partie 9b de l'autre panneau qui lui fait vis- -vis sont dirigés vers le bas (volets 14), ou inversement. I1 est important de constater également que les faces extérieures de l'appareil de chauffage selon l'invention sont parfaitement planes puisqu'elles sont constituées des âmes 10 des éléments de panneau mises cote-à-cote, ce qui est un avantage important pour la propreté extérieure de l'appareil apres un certain temps de fonctionnement. I1 est bien entendu que le mode de réalisation ci-dessus décrit n'est aucunement limitatif et pourra donner lieu à toutes modifications désirables, sans sortir pour cela du cadre de l'invention ; en particulier la nappe d'éléments chauffants pourra être constituée à partir d'un tube de section circulaire cintré pour former un serpentin plat. REVENDICATIONS 1 - Appareil de chauffage par convexion gazeuse, ledit appareil comportant une nappe médiane sensiblement verticale cons titui d'éléments chauffants et > de part et d'autre de ladite nappe, un panneau extérieur lié mécaniquement à ladite nappe, lesdits panneaux extérieurs comportant des cheminements permettant la circulation d'air depuis le bas vers le haut de ltappareil, caractérisé par le fait que chaque panneau extérieur est constitué de deux parois sensiblement parallèles, solidaires l'une de l'autre, la paroi intérieure étant fixée sur au moins un élément de la nappe d'éléments chauffants et comportant, dans les intervalles séparant deux éléments chauffants successifs, des volets permettant un passage de l'air d'un ceté vers l'autre côté de ladite paroi intérieure, les volets d'un intervalle étant orlentés vers le haut alors que les volets de 1 t intervalle adjacent sont orientés vers le bas, tous les volets de la paroi intérieure étant dirigés vers la paroi extérieure du panneau extérieur correspondant, les volets des deux parois intérieures d'un même intervalle, qui se font vis-à-vis, étant dirigés vers le haut pour l'une des parois intérieures et vers le bas pour l'autre paroi intérieure. 2 - Appareil de chauffage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la nappe d'éléments chauffants est constituée d'éléments parallèles, sensiblement horizontaux. 3 - Appareil de chauffage selon l'une des revendications l ou 2, caractérisé par le fait que les éléments chauffants sont des tllbes alimentés en fluide chaud. 4 - Appareil de chauffage selon les revendications 2 et 3 prises simultanément, caractérisé par le fait que les tubes horizontaux constituant la nappe d'éléments chauffants sont disposés en série, l'alimentation s'effectuant par le tube le plus élevé de la nappe > éventuellement par l'intermédiaire d'un robinet, et l'évacuation s'effectuant à partir de l'extrémité du tube inférieur de la nappe. 5 - Appareil de chauffage selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé par le fait que les tubes, dont est constituée la nappe d'éléments chauffants, sont obtenus soit à partir d'un tube de section circulaire cintré pour constituer un serpentin plan, soit à partir de tubes de section carrée ou rectangulaire, soudés par tronçons rectilignes pour constituer un serpentin plan. 6 - Appareil de chauffage selon ltune des revendications 1 à 5 > caractérisé par le fait que la paroi extérieure de chaque panneau extérieure bordant la nappe d'éléments chauffants ne comporte aucun orifice. 7 - Appareil de chauffage selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que la paroi extérieure et la paroi intérieure de chaque panneau extérieur sont reliées entre elles par des éléments transversaux. 8 - Appareil de chauffage selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que la face supérieure de l'appareil, ou débouchent les espaces de cheminement de l'air ménagés entre la paroi intérieure et la paroi extérieure de chaque panneau est recouverte dtun couvercle permettant l'évacuation de l'air chaud. 9 - Appareil de chauffage selon la revendication 7, caractérisé par le fait que chaque panneau extérieur est constitué par l'assemblage d'éléments imbriqués tous identiques, chaque élément ayant la hauteur de l'appareil convecteur et étant constitué d'une première partie pliée en U et d'une deuxième partie reliée à la bordure de l'une des ailes du U de la première partie, la deuxième partie étant parallèle à l'âme du U que constitue la première partie et comportant des volets dirigés vers le plan de l'ame du U, ces volets étant répartis en intervalles successirs, les volets d'un intervalle étant dirigés vers le haut alors que les volets de l'intervalle adjacent sont dirigés vers le bas, chaque élément de panneau étant fixé sur au moins un élément chauffant de la nappe d'éléments chauffants par soudure dans une zone de la deuxième partie de l'élément de panneau, qui sépare deux intervalles de volets différemment dirigés, les ailes adjacentes des U constituant deux premières parties d'élément de panneau adjacentes étant, de préférence, soudées entre elles et constituant les éléments transverseaux, qui relient les parois intérieure et extérieure du panneau, la paroi intérieure étant constituée par ltensemble des deuxièmes parties d'élément de panneau et la paroi extérieure étant constituée par les âmes des U des premières parties d'élément de panneau. 10 - Appareil de chauffage selon la revendication 9, caractérisé par le fait qu'il comporte > à leurs deux extrémités transversales verticales, des caches latéraux dissimulant les éléments de panneaux disposés aux extrémités de l'appareil.