Brevet FR2323120A1 — publié le 19770401

La présente invention concerne un radiateur plan a circulation de fluide, caractérisé par une conception constructive nouvelle, comme exposé dans le présent texte. Un tel radiateur s'applique en émetteur thermique, par exemple dans le chauffage de locaux avec de l'eau a température limitée, aussi bien qu'en récepteur, par exemple en collecteur d'énergie solaire. Dans ces deux cas on fait normalement circuler de l'eau a travers le radiateur qui est donc muni d'un collecteur d'entrée et d'un collecteur de sortie. Différents types de radiateurs sont connus, dont les radiateurs plans. Dans cette catégorie, on utilise des tôles métalliques sur lesquelles des tubes métalliques sont fixés . On utilise également les radiateurs faits de deux tôles métalliques pressées et soudées ensemble. Des panneaux en plastique pressés et encollés ont eté utilisés comme collecteur solaire. Dans la littérature, on trouve des descriptions de radiateurs extrudés avec des collecteurs rapportés de différentes façons. Cependant, la fixation hermétique de ces collecteurs représente toujours des problèmes et des points faibles dans l'ensemble. Jusqu' présent, ce dernier type ne stest pas imposé dans la pratique. La présente invention introduit une nouvelle construction qui est simple, solide et fiable. Un radiateur, selon la présente invention, se compose notamment d'un panneau rayonnant extrudé, sur lequel des collecteurs (éventuellement extrudés), pour l'admission et la sortie du fluide en circulation, sont fixés comme décrit dans le présent texte. Les figures sont données a titre d'exemple et d'illustration schématique. Elles font corps avec le texte. La figure 1 illustre la fixation particulière d'un collecteur sur un panneau. La figure 2 (2a,2b,2c,2d) montre schématiquement des exemples de disposition de radiateurs, selon la présente invention. - tandis que la figure 3 (3a,3b,3c) donne des détails constructifs concernant la sécurité contre le gel. Un panneau rayonnant extrudé 1 se présente comme une plaque relativement mince et allongée a section forcément constante, et peut être découpé a la longueur voulue L. La coupe transversale (cf. fig.l) fait voir des conduits de fluide 3 intégrés. Pour une bonne résistance contre la pression interne, ces conduits peuvent avoir une section circulaire. Pour réduire le poids et le volume du fluide par unité de surface, on préfère un diamètre de conduit D petit, ainsi que des parois minces, tant pour les parois externes que pour les parois entre conduits successifs. De même, pour une faible résistance à la conduction de la chaleur dans le panneau 1 -- ce qui est important si on utilise les matières plastiques -- il faut préférer une structure plutôt fine. En pratique cependant, il faudra rechercher un compromis avec des exigences opposées à savoir, une limitation raisonnable des pertes de charge dans le fluide en circulation, et du risque d'obstruction. Pratiquement, les épaisseurs des parois ne sont qu'une fraction des diamètres des conduits. L'épaisseur hors tout d'un panneau rayonnant est de l'ordre de quelques millimètres par exemple. Un panneau ainsi décrit ne s'applique pas comme tel : il faut y rajouter des collecteurs de fluide. I1 faut un collecteur d'entrée qui répartisse le fluide à partir d'un orifice d'entrée vers tous les conduits 3, et un collecteur de sortie qui collecte le fluide dans tous les conduits 3, pour l'acheminer vers un orifice de sortie. On sait que ceci est chose simple dans les constructions à tôles pressées ou embouties, où tous les conduits et collecteurs sont formés d'un coup. En construction extrudée, il faut rajouter les collecteurs. Les solutions disponibles jusqu'à présent pré- sentent des problèmes et des points faibles à l'endroit du joint entre le panneau et un collecteur, joint qui se situe soit au bout du panneau, soit sur deux faces opposées. La présente invention offre une toute autre solution , chaque collecteur 2 -- qui se présente en général comme un corps creux allongé -- est appliqué contre l'une des deux grandes faces d'un panneau rayonnant 1, en sens transversal sur les conduits intégrés 3 et, en fait, sur le côté dudit panneau, comme visible sur la figure 1. Le collecteur 2 (extrudé), d'une section sensiblement circulaire, dispose à cet effet d'une zone plane relativement large 4, du côté extérieur, cette zone s 7 adaptant contre un panneau extrudé 1 plan, offrant ainsi une surface de liaison importante. Pratiquement, la largeur de ladite zone 4 est bien plus grande que l'épaisseur des parois du panneau.On obtint donc ainsi un joint solide et résistant, ceci sans que des tolérances particulières soient exigées, comme c'est le cas lorsque le collecteur se fixe par deux lèvres de part et d'autre dudit panneau, solution souvent proposé. Evidemment, il faut encore ménager un libre passage entre le creux 2' du collecteur, d'une part, et tous les conduits 3, d'autre part. A cet effet et avant assemblage, on pratique une rainure 5 dans le susdit panneau creux extrudé 1, à peu près en équerre sur lesdits conduits 3, et sur une profondeur d'environ -la moitié de l'épaisseur dudit panneau. Ainsi, ladite rainure 5 communique avec tous les conduits 3. D'autre -part, on pratique des trous 6 (par exemple par forage) dans la susdite zone plane 4 du collecteur 2, de sorte que lors du montage ces trous 6 viennent en face de la susdite rainure 5. On voit donc qu'il y aura possibilité de circulation du fluide à partir du collecteur 2', à travers les trous 6 et la rainure 5, vers tous les conduits 3, ou inversement. Par un dimensionnement adéquat, la sollicitation mécanique du joint, en 4, de la part des pressions de fluide, est fort réduite. L'ensemble s'achève par obturation des bouts libres 3' des conduits 3, moyennant une nipple ou un coude de raccordement 7 dans un bout du collecteur 2, et un bouchon 8 dans le bout opposé. Des collecteurs d'entrée et de sortie peuvent être prévus de différentes façons. Ainsi par exemple, selon la figure 2a, un collecteur d'entrée se trouve près d'un bout du panneau 1 découpé, un collecteur de sortie près de l'autre bout, chaque collecteur couvrant la largeur totale dudit panneau. Selon la figure 2b, on peut aussi disposer un collecteur d'entrée sur une moitié de la largeur du panneau 1, un collecteur de sortie sur l'autre moitié, ces deux collecteurs se situant près d'un bout du susdit panneau 1. Près de l'autre bout, on fait quelques rainures 5', sur toute la largeur, fermées parut couvercle hermétique. Dans ce-dernier cas on peut-d'ailleurs utiliser, selon la présente invention, des collecteurs doubles. Un profil commun intègre l'entrée et la sortie. La circulation du fluide est schématisée par des flèches. On peut aussi, selon la figure 2c, disposer plusieurs panneaux 1 sur deux collecteurs communs allongés, ce qui permet notamment de constituer des radiateurs de dimensions très variées. On peut, bien entendu, utiliser des collecteurs formés d'une pince par injection. Ce procédé s'applique dans le cas de grandes séries à largeur de radiateur standard, et évite quelques phases de fabrication : découpage, forage et assemblage des collecteurs. De plus, on a toute liberté pour le positionnement et l'orientation des raccords d'entrée et de sortie. Si l'on veut assembler plusieurs radiateurs en parallèle, les collecteurs 2 seront, selon la présente invention, disposés, non pas à angle droit, mais obliques vis-à-vis des conduits 3 dans le panneau 1, comme indiqué à la figure 2d. Dans ce cas, chacun des collecteurs se raccorde facilement à un collecteur général 10, par exemple au moyen des flexibles 9. Un radiateur tel que décrit s'applique entre autres comme collecteur d'énergie solaire. Dans ce cas, on peut appliquer un enduit noir ou sélectif, ce qui augmente le rendement tout en assurant une certaine protection contre le rayonnement U.V. Pour obtenir un panneau résistant au gel, on utilise, selon la présente invention, des conduits de fluide à section non circulaire, selon la figure 3a. La variation de volume, due au gel de l'eau, peut être neutralisée par une flexion des parois. Moyennant un dimensionnement adéquat des épaisseurs relatives des pa -rois, on arrive à combiner une résistance et une rigidité suffisantes à la pression de service normal (souvent limitée), et une élasticité suffisante pour résister au gel. D'autre part, les collecteurs peuvent avoir une section interne 2' non circulaire dans le même but. Alternativement, des collecteurs à section circulaire 2' seront munis d'un remplissage (partiel) élastique 11 à remplissage gazeux, comme illustré par exemple à la figure 3c. Des radiateurs selon la présente invention offrent quelques avantages particuliers. -La fixation caractéristique des collecteurs donne un ensemble solide, sûr et peu croûteux. Ceci permet d'exploiter à fond les avantages des panneaux extrudés, éventuellement en matière plastique : structures fines de bonne précision à prix de revient limité. D'autre part, le système par assemblage permet une grande gamme de fabrications basées sur quelques éléments de base, ce qui permet de nombreuses variantes dans les applications. Des radiateurs selon la présente invention, pour le chauffage des locaux, peuvent s'appliquer comme éléments de paroi décoratifs, les collecteurs et connexions étant invisibles. Ce même panneau s'applique également pour le rafraîchissement de ces mêmes locaux. Pour les applications solaires, il faut rappeler la résistance au gel, ce qui évite les purges et les additifs antigel. De toute façon, la structure assez fine permet une inertie thermique réduite et, par conséquent, une réponse rapide en régime variable. Ceci constitue un avantage certain dans de nombreux cas. -REVEiCAT-IONS 1. Radiateur plan, constitué entre autres d'un panneau creux, notamment extrudé, à conduits de fluide intégrés et de collecteurs de fluide rapportés, caractérisé en ce que le joint de montage -entre ledit panneau et un collecteur est constitué par une zone plane dans le contour externe dudit collecteur qui s'applique contre une face dudit panneau plan, la circulation du fluide, entre collecteur et panneau et vice versa, s'opérant à travers des trous situés dans ladite zone plane du collecteur, en communication avec le creux de ce même collecteur,et à travers une rainure pratiquée dans le susdit panneau, en communication avec des conduits de fluide intégrés dans ce même panneau, les susdits trous et la susdite rainure se situant, lors de l'assemblage, les uns vis-à-vis de l'autre, de façon à être en communication. 2. Radiateur plan selon la revendication 1, caractérisé en ce que les collecteurs de fluide comprennent-entre autres un corps de collecteur obtenu par extrusion d'une matière adéquate, par exemple plastique, le corps de collecteur ayant un creux sensiblement circulaire, et une zone plane dans son contour extérieur. 3. Radiateur Dlan selon la revendication 1, caractérisé én ce qu'au moins un collecteur est monté avec son axe, en oblique vis-a-vis des susdits conduits intégrés. 4. Radiateur plan selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section libre des conduits de fluide intégrés n'est pas circulaire, l'épaisseur relative des parois externes de ces conduits étant telle qu'une déformation élastique réversible de ces parois permette de répondre aux variations de volume interne dues au gel de l'eau contenue dans ces mêmes conduits. 5. Radiateur plan selon la revendication 1, caractérisé en ce que les collecteurs de fluide ont une section libre non circulaire, l'épaisseur relative de ses parois étant telle qu'une déformation élastique réversible permette de répondre aux variations de volume interne dues au gel de l'eau contenue dans ce même collecteur. 6. Radiateur plan selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un collecteur est muni d'un remplissage partiel étanche, qui permet de balancer les changements de volume dus au gel de l'eau contenue dans ce même collecteur. 7. Radiateur plan selon la revendication 1, caractérisé en ce que deux collecteurs sont intégrés dans un corps de col lecteur unique obtenu par extrusion ou injection. 8. Radiateur plan selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué de plusieurs panneaux extrudés montés sur des collecteurs de fluide communs.