Brevet FR2264262A1 — publié le 19751010

La présente invention concerne un radiateur, notamment de chauffage central, comportant un ensemble d'éléments tubulaires de circulation d'eau solidaires de supports. Plus précisément, le radiateur visé par 11 invention est du genre comprenant des tubes chauffants horizontaus fixés à leurs extrémités à des supports collecteurs verticaux. On connut plusieurs réalisations dans lesqueLles les éléments chauffants horizontaux sont équipés d'ailettes ou de tôlesde convection constituant des surfaces d'échange thermique indirect qui augmentent le rendement du radiateur. On connaît également une réalisation suivant laquelle les tubes chauffants horizontaux sont accolés en groupes de deux ou trois, de sorte que l'air ne passe pas entre les tubes de chaque groupe. Bien que ces radiateurs aient été réalisés pour faciliter la convection de l'air autour des éléments chauffants et de ce fait accrottre le rendement de l'appareil, l'expérience montre quten fait, 11 accroissement de convection obtenu est relativement restreint. L'invention a pour but de remédier à cette insuffisance en permettant de réaliser un radiateur dans lequel la convection de l'air est notablement augmentée. Suivant l'invention, le radiateur, notamment de chauffage central, comporte un ensemble d'éléments tubulaires de circulation d'eau qui, en position de service, sont disposés horizontalement et solidaires de supports verticaux, et il est caractérisé en ce que les éléments sont disposés les tins au-dessus des autres et sont profilés aérodynamiquement pour faciliter la montée de l'air chaud. Cette disposition améliore la convection de ltair autour des tubes chauffants et accroît très sensiblement l'émission thermique du radiateur. Suivant un mode de réalisation préféré, les éléments tubulaires présentent des bords d'attaque inférieurs arrondis et des bords de fuite supérieurs effilés , et lesdits éléments sont répartis- en plusieurs rangées horizontales disposées en quinconce les unes au-dessus des autres. Des profils aérodynamiques ainsi réalisés facilitent l'ascension de l'air le long des éléments tubulaires. Complémentairement ces éléments sont disposés les uns par rapport aux autres avec des écarts suffisants pour que les couches limites thermiques relatives à deux éléments adjacents ntinterfè- rent pas. On évite de cette manière, entre le bord d'attaque et le bord de fuite d'un élément, des turbulences qui gêneraient l'ascension de l'air. Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, le radiateur comprend au moins une rangée d'éléments tubulaires inclinés sur un plan vertical de façon que les bords d'attaque et le bord de fuite d'un même élément se trouvent dans des plans verticaux distincts lorsque le radiateur est mis en place avec ses éléments inclinés vers l'intérieur du local à chauffer, la majeure partie de l'air chaud est ainsi dirigée latéralement par rapport au radiateur. D'autres particularités et avantages de l'invention appa battront encore au cours de la description qui va suivre. Aux aessins annexés, donnés à titre dtexemples non limitatifs, on a représenté plusieurs modes de réalisation de l'invention. La figure 1 est une vue en perspective avec arrachements partiels d'une première réalisation du radiatéur conforme à l'invention. lia figure 2 est une coupe transversale avec arracnements du radiateur de la figure 1. La figure 3 est une coupe transversale analogue à la figure 2 d'une seconde réalisation du radiateur conforme à l'invention. La figure 4 est une coupe transversale partielle analogue aux figures 2 et 3 d'une troisième réalisation de l'invention. La figure 5 est une coupe transversale avec arracnements, similaire aux figures 2 et 9 et montrant un quatrième mode de réalisation du radiateur conforme à l'invention. Dans la réalisation représentée aux figures 1 et 2, le radiateur 1 objet de l'invention, destiné à équiper notamment des installations de chauffage central, comporte un ensemble dtélements tubulaires 2 de circulation d1 eau fixés à leurs extrémités, par exemple par soudage, à des supports collecteurs 3 verticaux. Ceux-ci sont munis de raccords 4 permettant de relier le radiateur 1 au circuit d'eau de l'installation. Conformément à l'invention, les éléments tubulaires 2 sont profilés aérodynsmiquement et disposes les uns au-dessus des autres de façon que leurs axes longitudinaux soient pratiquement horizontaux quand le radiateur 1 est installé. Dans l'exemple de réalisation illustré aux figures 1 et 2, le radiateur comprend ainsi une seule rangée verticale d' éléments 2. Suivant une particularité complémentaire de 11 invention, les éléments 2 présentent des bords d'attaque 2a inférieurs arrondis et des bords de fuite 2b supérieurs effilés. Les éléments 2 sont en outre inclinés sur le plan vertical axialP1 du radiateur 1 de façon que les bords d'attaque 2a et de fuite 2b de chaque élément 2 se trouvent positionnés dans des plans verticaux distincts sensiblement parallèles au plan P1. Dans l'exemple de la figure 2, cette inclinaison est d'environ 30 degrés, De préférence, le rapport entre la distance D entre les bords 2a et 2b dlun élément 2 et sa largeur maximale e, c'est-à- dire l'allongement de ltelément 2, est au minimum égal à 4. Dans l' exemple représenté figure 2, cet allongement est pratiquement égal à- 4. A titre purement indicatif, les éléments tubulaires 2 peuvent etre réalisés en tales métalliques d'environ 1,15 mm d'épaisseur avec D = 50 mm, et e = 13 mm. L'effet technique de cette' réalisation est le suivant de l'eau chaude circulant dans les éléments tubulaires 2, l'air monte autour des éléments 2 par convection, s'échauffe et est dirigé latéralement par rapport au radiateur 1 suivant les flèches F, grace à l'inclinaison des éléments 2 sur le plan axial P1 du radiateur 1. Les bords d'attaque 2a arrondis et les bords de fuite effilés 2b confèrent aux éléments 2 un profil aérodynamique qui facilite notablement la convection de l'air. On constate qu'en pratique, l'émission calorifique du radiateur 1 est d'environ 60 o supérieure à celle d'un des radiateurs connus précités, ce qui constitue un avantage très substantiel. La version du radiateur conforme à l'invention représentée à la figure 3 comprend deux rangées verticales d'éléments 13, 16 similaires aux éléments 2 de la réalisation précédente. Â chaque rangée d'éléments 13, 16 sont associés des raccords 14 fixés à deux collecteurs 15 qui supportent les éléments 13, 16. Les éléments 16 sont décalés en hauteur par rapport aux éléments 13 de façon que les bords d'attaque 16a des éléments 16 soient situés à un niveau légèrement inférieur à celui des bords de fuite 13b voisins des éléments 13. Les éléments 13 et 16 sont inclinés sur le plan axial P2 du radiateur d'environ 30 degrés, comme les éléments 2 de la réalisation précédente. Similairement les courants de convection font monter l'air chaud suivant les flèches G, une partie de l'air étant dirigée latéralement par rapport au radiateur. Pour une même hauteur du radiateur, l'émission calorifique de la version de la figure 3 est pratiquement double de celle de la réalisation des figures 1 et 2. La version du radiateur illustrée à la figure 4 comprend un ensemble de rangées horizontales d'éléments tubulaires 5 et 6 disposées, suivant une particularité de l'invention,en quinconce les unes au-dessus des autres. L'exemple représenté figure 4 comporte ainsi des rangées horizontales de quatre éléments tubulaires 5 chauffants entre lesquelles sont intercalées des rangées de trois éléments 6 similaires aux éléments 5. les bords d'attaque inférieurs 5a, 6a et les bords de fuite supérieurs 5b, 6b des éléments 5 et 6 sont situés dans des plans verticaux pratiquement parallèles au plan axial P3 du radiateur, de sorte que les éléments chauffants 5, 6 sont prati quement parallèles à ce plan. pes entretoises 7 assujetties par leurs extrémités aux sup ports 8 des éléments chauffants 5, 6 sont disposées parallèlement à ces derniers, légèrement au-dessus de leurs bords de- fuite 5b et Gb L'écartement x entre deux éléments voisins 5 et 6 est déterminé en fonction de la vitesse d'écoulement de l'air, et corrélativement en fonction de l'épaisseur des couches d'air limites relatives aux deux éléments voisins 5, 6 considérés. Comme on le sait, pour une hauteur H donnée d'un élément 5 ou 6, le rapport entre 1' épaisseur de la couche limite thermique et la hauteur R est une fonction du nombre de Grashoff. À titre d'exemple numérique indicatif, pour une hauteur H = 50 mm, l'épaisseur de la couche limite ainsi déterminée est de 1,5 mm environ. Pour éviter que les couches limites associées à deux éléments voisins 5 et 6 ne viennent au contact l'une de l'autre, il faut donc que l'écart x précité soit supérieur - 3 mm. On évite ainsi toute perturbation dans l'écoulement de l'air le long des éléments 5 et 6ce qui accroît la vitesse ascensionnelle des courants de convection de l'air. Mn revanche, les entretoises 7 provoquent dans le sillage des bords de fuite Sa et 6a des turbulences qui contribuent à accroître le coefficient d'échange sur les bords d'attaque 5a et Ga des éléments 5, 6 immédiatement supérieurs. L'expérience a montré que le montage des entretoises 7 accroît d' environ 17% l'émission thermique du radiateur conforme à l'invention. Le mode d'exécution du radiateur conforme à l'invention qui est représenté à la figure 5 comporte une seule rangée d'éléments tubulaires 9 et 11, inclinés d'environ 35 degrés sur le plan axial P4 du radiateur, et qui sont fixés à des supports collecteurs 10 munis de raccords 12. Les éléments 9 sont disposés à la partie supérieure du radiateur et les éléments 10 à sa partie inférieure. Les parois supérieures 9c des éléments 9 attenantes aux bords de fuite 9b présentent une concavité tournée vers le bas du radiateur, tandis que les parois inférieures 11c des éléments inférieurs 11 présentent une concavité tournée vers le haut du radiateur. On réalise ainsi des aubes qui accélèrent l'ascension de l'air à la partie supérieure du radiateur, et qui dirigent l'air latéralement par rapport au radiateur à la partie inférieure de celui-ci (flèches J). L'invention n'est pas limitée aux réalisations décrites et peut comporter des variantes d'exécution. Par exemple le nombre de rangées d'éléments tubulaires chauffants et leur inclinaison peuvent varier dans de larges limites. De même on peut réaliser un radiateur comparable à celui de la figure 5 mais ne comportant que des éléments 9 à aubes accélératrices de l'ascension de l'air. REVENDICATIONS 1. Radiateur, notamment de chauffage central, comportant un ensemble d'éléments tubulaires de circulation d'eau qui, en position de service sont disposés horizontalement les uns au-dessus des autres et solidaires desupports verticaux, caractérisé en ce que les éléments sont profilés aérodynamiquement pour faciliter la montée de l'air chaud et présentent des bords d' attaque inférieurs arrondis et des bords de fuîte supérieurs effilés. 2. Radiateur conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qutil comprend moins une rangée d'éléments tubulaires inclinés sur un plan vertical de façon que le bord d'attaque et le bord de fuite d'un même élément se trouvent dans des plans verticaux distincts. 3. Radiateur conforme a' la revendication 2, caractérisé en cè que les parois supérieures des éléments supérieurs du radiateur présentent une concavité tournée vers le bas du radiateur, et en ce que les paroirs inférieures des éléments inférieurs présentent une concavité tournée vers le haut du radiateur. 4. Radiateur conforme à la revendication 1 caractérisé en ce que les éléments sont répartis en plusieurs rangées horizontales disposées en quinconce les unes au-dessus des autres. 5. Radiateur conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que des entretoises génératrices de turbulences et assujetties aux supports par leurs extrémités, sont disposées légèrement au-dessus des bords de fuite des éléments tubulaires. 6. Radiateur conforme à l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le rapport entre la distance entre les bords d'attaque et de fuite d'un élément et la largeur maximum dudit élément est au moins égal à 3.