Brevet FR2385049A1 — publié le 19781020

La présente invention concerne un elément de chauffage composé de tubes traverses par un fluide caloporteur, ainsi que deux moyens d'alimentation et d'évacuation de fluide caloporteur (repartiteur et collec-teur). Le document DT-OS 2 455 197 decrit un radiateur de chauffage qui se compose essentiellement de tubes verticaux, traversés par le fluide dechauffage, et dans lequel la surface avant, et le cas echeant, la surface arrière du radiateur sont des surfaces fermées, comportant uniquement des orifices d'entrée d'air, étroites, verticaux. Ces orifices d'entrée d'air debouchent dans des canaux de guidage d'air, traversant le radiateur. On obtient ainsi une puissance calorifique spécifique relativement elevee pour le radiateur, à chaque temperature donnée du fluide caloporteur 5 par ailleurs, il faut une quantité tres importante de tubes métalliques pour former les canaux de guidage d'air De façon générale, on connaît des radiateurs formés de tubes, reliés respectivement à un rêpartiteur et à un collecteur, ces tubes verticaux etant alignés dans la direction transversale; le fluide caloporteur traverse les tubes de haut en bas. Ces radiateurs sont géneralement placés dans des niches ou sous les fenetres et fournissent la chaleur à l'air ambiant, à la fois par effet de convexion et par effet de rayonnement.Comme le radiateur de chauffage se trouve généralement devant une paroi, mur ou cloison, il se forme entre le radiateur et la paroi une sorte de cheminée, dans laauelle passe de l'air qui remonte, l'air frais du local étant aspiré par le bas. Cet effet de cheminée, est connu, et est utilise tres frequemment pour augmenter la puissance calorifique fournie par convexion, puisque cela permet un débit d'air plus rapide. On connaît également un radiateur composé de canaux ondulés, horizontaux, empiles les uns sur les autres et qui sont traverses par du fluide de chauffage ; es canaux sont placés, soit librement dans un locals le cas échéant dans des niches d'éléments de chauffage. Ces niches peuvent etre recouvertes par une plaque appropriée, Dans ce cas également, on obtient un effet de cheminée, du fait que le canal à nervures est entouré par un boStier qui est essentiellement dirigé ver-s le haut, et dont les parois avant, arrière et latérale peuvent être fermees pour obteni. un conduit montant. On utilise, dans c-e cas, l'effet de cheminée, de façon que air chauffe par les canaux à nerveux s s'échappe par le haut par un effet d'aspiration, de sorte que les canaux qui se trouvent dans la partie inférieure du boîtier aspirent des quantités plus importantes d'air. La face inférieure est toujours laissée ouverte pour l'alimen- tation en air frais. L'inconvénient de ces éléments de chauffage connus est que la puissance de chauffe specifique pour une température donnee du fluide caloporteur peut uniquement être améliorée en augmentant les dimensions de l'élément de chauffage, ce aui augmente le colit de l'ensemble de l'instar lation. Des essais faits sur de tels éléments de chauffages à canaux à nervures formant un conduit montant fictif, et qui utilisent ainsi l'espace lièvre au dessus d'un premier canal à nervures inferieur, de façon que es autres canaux à nervures ou autres moyens de chauffage pissent être prévus se traduit toutefois par un résultat oppose, et de ce fait, non satisfaisant , en effet, l'air qu traverseles canaux à nervures supplémentaires est déjà suffisamment réchauffé par les canaux à nervures inferieurs, Si bien qu'il en résulte plutôt un encombrement de la colonne montante.La perte de charge de l'air augmente, ce qui, le cas échéant peut réduire la puissance de l'élément de chauffage. Cela s'applique également à d'autres types de dispositifs qui sont traversés par un fluide plus chaud et dans lesquels l'air ambiant doit être chauffe par ce fluide. La présente invention a pour but de créer un élément de chauffage qui pour des dimensions données. présente une puissance de chauffage considerablement augmentée par rapport aux éléments de chauffage connus. A cet effet, l'invention conce-r-ne un élément de chauffage du type ci-dessus, comprenant en combinaison les caractéristiaues suivantes - les tubes traverses par le fluide caloporteur (eau chaude) sont disposés transversalement å la manière de jalousies, avec des distributeurs et des collecteurs laté- raux - ensemble des tuyaux et des distributeurs des collecteurs latéraux forme un element constitutif d'un caisson ouvert, uniquement dans le haut et au niveau de chaque tube de chauffage formant jalousie, toutes les autres parois étant fermées. Dans un tel élément de cau-ffage, on a l'avantage de pouvoir augmenter jusqu'à environ 50 % la puissance de chauffage1 par rapport a des élements de hauffage classique de mêmes dimensions1 et qu'en outre un habillage prati- quement de tous côtes du sWsteme de tubes de chauffage proprement dits donne a l'élément de chauffage un aspect agréable assimilable a un element de mobilier Du fait de leaugmentation de la puissance specifique de chauffage, il est: possible pour une demande de chaleur donnée, de travailler egalement avec des ensembles plus petits dans le calcul de la puissance calorifique à fournir, ce oui permet des economies considerables. Suivant une autre caracteristique de l'inven tion, l'élément de chauffage comporte plusieurs piles de tubes de chauffage formant des jalousies, qui sont écartés horizontalement les uns des autres et sont entoures en commun par un habillage, en forme de caisson. Il est particulierement important que le fond qui se trouve directement au dessous des tubes de chauffage en forme de jalousies ou des piles de tubes de chauffage, soit recouvert pour que l'air aspire qui veut arriver dans la cheminée, soit toujour-s obligé de traverser les intervalles ou ouvertures entre les divers tubes traverses par l'eau La pressente invention sera décrite plus en détail a l'aide de divers exemples de realisation représentés schématinuement dans les dessins annexes, dans lesquels la figure-la est -une vue en perspective d'un élément de chauffage à une rangée, selon l'invention, - la figure lb est une coupe selon la ligne I-I de l'elément de chauffage de la figure la - la figure 2 represente, un autre mode de réa lisationd'un élément de chauffage å une rangée en perspective élément qui peut être monté libre, et qui comporte des pieds ou consoles intégrés. - la figure 3 est une vue en coupe de côté d'un élément de chauffage, à deux rangées, ctest-à-dire d'-un élément de chauffage qui comporte deux ensembles de paquets de tubes dechauffage, en forme de jalousies, et dont l'aspect extérieur correspond à un élement de chauffage à une rangée, selon les figures lb ou 2. - la figure 4 représente un autre exemple de réalisation d'un élément de chauffage à plusieurs rangées, notamment quatre rangées, en vue en coupe de côte. la figure 5 est une vue schématique du montage d'un élément de chauffage classique, contre un mur, cette figure étant destinée à permettre de mieux comprendre le fonctionnement de l'element de chauffage selon l'inven tion. Dans ltélement de chauffage 10 de la figure la, sont prévus des tubes de chauffage i traversés par de l'eau. Les tubes ont, de préférence, la forme d'un parallélépipède et leur longueur correspond essentiellement à la longueur de l'élément de chauffage 10. Des deux côtes des tubes 1, se trouvent des moyens d iimentationet d'évacuation, traverses par de l'eau, pour l'agent de chauffage, a savoir une poche collectrice 5a et une poche distributrice 5b. Comme cela ressort de la figure la et en particulier de la figure lb, les tubes 1 sont superposes, en faisant toutefois un angle par rapport au plan horizontal, pour former un montage assimilable a des jalousies. En d'autres termes, l'axe A (ou le plan ) transversal de chaque tube i à section parallélépipédique (figure lb) forme un angle9 par rapport au plan horizontal, et tous les tubes 1 sont superposés dans le même plan vertical.Les tubes peuvent être montés, de façon que le bord inférieur lb de chaque tube (figure lb) se trouve dans le plan du bord lc du tube qui se trouve en dessous ; le positionnement en forme de jalousie des divers tubes, les uns par rapport aux autres, peut également se chevaucher, de sorte que l'arête inférieure avant du tube supérieur soit plus basse que l'arête supérieure arrière du tube en dessous. Les tubes i sont montés dans les poches collectrices ou distributrices latérales comme l'indique la référence 3 à la figure la.La liaison des tubes et des poches collectrices peut se faire de façon quelconque par exemple par soudure, de sorte que l'intérieur creux des poches collectrices communique avec l'intérieur des tubes creux, pour permettre le passage du fluide caloporteur Le positionnement des tubes 1 les uns au dessus des autres, a la maffière de jalousies, pour obtenir une hauteur déterminée aboutit a la formation d'orifices d'entrée d'air 4, respectifs, entre chaque fois deux tubes vus de l'avant dans la direction de l'élement de chauffage ces orifices stetendent sur toute la largeur de l'élément de chauffage, de façon que l'air entrant, décrive immedia- tement un mouvement incline vers le haut, comme le montrent les flèches B à la figure lb Dans le cas de l'élément de chauffage à une seule rangée, représente aux figures la et lb, les positions inclinées des tubes 1 (et ainsi des orifices de passage d'air 4) sont diriges vers la paroi arrière 8 de ltélément de chauffage. Les poches collectrices et repartîtrices 5a et 5b, situées de part et d'autre, pour le fluide caloporteur ont, de préférence, une section rectangulaire, à surface large, et font ainsi directement partie de l'habillage, en forme de caisson ; cela constitue une caractéristique essentielle de ltélément de chauffage selon l'invention et de son efficacité sur le plan des échanges calorifiques.Pour compléter cet habillage ou ce boîtier de ltéément de chauffage, est prevu un fond 9 étanche à l'air, qui peut par exemple être en tôle. L'élément de chauffage est ouvert dans sa partie supérieure et peut être recouvert par une grille de recouvrement 10, adéquate, munie de fentes de passage d'air ou d'ouvertures. On obtient ainsi un effet de cheminée, comme cela a déjà e été mentionné cidessus ; cet effet de cheminée est utilise de façon particulièrement efficace pour augmenter le rendement calorifique de l'élément de chauffage selon l'invention. Pour expliciter l'expose' ci-dessus, on se reportera tout d'abord à la figure 5 qui est un schema de principe d'un élément de chauffage de local de forme quelconque portant la référence 20 ; cet élément présente une structure et un montage classiques. L'élément de chauffage 20 est disposé à la distance C du sol , il peut egalement s'agir d'une niche. Il ressort de la figure 5 que l'élément de chauffage 20 forme, en combinaison avec la paroi arrière 21 du local, une cheminée 22 qui évacue 1 air réchauffé par l'élérent de chauffage 22 ver-s le haut comme l'indiquent les flèches 23. Cette cheminee 22 aspire l'air de tous les côtés et notamment à travers les nervures de 1'élément de chauffage 20, comme l'indiquent les flèches 24.Dans une telle structure, classique, liessentiel est que des quan tités considérables d'air- extérieur qui atrive suivant les flèches 25 dans la cheminée (et en outre des deux côtés) ne rencontrent pas les surfaces de l'élément de chauffage 20 qui echangent la chaleur et sont, de ce fait, froides mais obstruent en partie la section disponible pour l'air aspiré 24, ayant traverse l'élément de chauffage 20 et prennent une partie de effet d'aspiration de la cheminée 22. I1 se produit également un mélange de la quantité d'air 24 réchauffé et de la quantité d'air extérieur 25 et ainsi on obtient-un mélange d'air plus frais comparé à ltéchauf fement d'air possible par les caractéristiques de l'élément de chauffage 20. Enfin, dans de tels éléments de chauffage de locaux 20, réalisés à la manière d'un radiateur les nervures sont essentiellement verticales, et sont "transparentes", ce qui laisse un espace libre trop grand, à travers lequel l'air peut passer, qui n'arrive pas en contact avec les surfaces de chauffage, mais qui traverse le radiateur, et remonte. La présente invention remédie à ces inconvénients et rend optimale, de façon avantageuse, la quantité de chaleur échangée par convexion de sorte que l'augmentation de la puissance de chauffe est considérablement supérieure à la puissance de chauffe d'éléments de chauffage classiques fournissant de la chaleur, par convexion il est clair que. suivant le mode de réalisation l'application et le matériau utilises. on peut modifier les distances entre les tubes et ainsi les ouvertures d'entre d'air 4 et les ouvertures de sortie d'air formées par la grille de recouvrement 10 L'essentiel est que l'effet d'aspi- ration totale de la cheminee s'ee-'e sur les quantités d'air qui traversent les tubes de chauffage dormant les jalousies, les orifices d'entrée d'air:: 4 pouvant être suffisamment étroits, pour- avoir des possibilites de contact sur de grandes surfaces et en particulier du fait de l'effet d'inversion des quantités d'air aspirée De façon avantageuse selon l'invention, la mise en place des éléments de chauffage 19 peut se faire pour que la paroi arrière 8 soit constituée par le mur auquel on fixe ltélement de chauffage.Dans un mode de réalisation d'un élément de chauffage a une rangée, il importe peu aue l'élément de chauffage soit disposé directement sur le sol du local, ou se trouve a une certaine hauteur, car le fond 9 évite, dans tous les cas. ltentrée d'air étranger dans la cheminee, c'est-à-dire entrée d'air qui n'a pas traverse les jalousies formees par les tubes de chauffage. Poux économiser de l'énergie , on peut prévoir sur la paroi arrière 8 une couche d'isolation calorifique 12. La vue en perspective d'un élément de chauffage selon l'invention, representee a la figure 2, se distingue de celle de L'élément de chauffage des figures la et lb, essentiellement en ce que l'élément de chauffage est dispose librement, et a cet effet il comporte des pieds ou consoles 13a, 13b qui font corps avec les poches 5a et 5b, latérales traversées par l'eau. Le fond 9 est également prévu. Dans ce mode de réalisation libre, l'élément de chauffage 10 présente une paroi arrière 8, propre, qui n'est pas constituée par la paroi 8' du local de la figure 2.Pour le reste, la vue en perspective de la figure 2 correspond au mode de réalisation d'un élément de chauffage à deux rangées ou à plusieurs rangées, comme le montre la vue en eoupe de la figure 3 Dans cet exemple de réalisation, on a deux séries ou piles de tubes de chauffage formant jalousies 15a et 15b aui sont juxtaposes en étant séparés d'une certaine distance dans la directiQn horizontale 3 entre elles ces deux rangées forment une cheminée i6. La première rangée d'élements de chauffage 15a comportant les tubes de chauffage 1 est disposée et est réalisee comme la seule rangee d'éléments de chauffage des figures la et ib, et les fentes inclinées sont dirigées vers la paroi arrière 8. La seconde rangée 15b est prévue entre la première rangée 15a et la paroi arrière 8, et prend une position qui correspond à la paroi arrière 8, dans le mode de réalisation de la figure lb. Dans ce cas, il est également prévu une tôle 9 formant le fond et la cheminée 16 est recouverte par une grille 10. Un tel élément de chauffage double a deux rangées présente une puissance de chauffage très augmentée, car dans ce mode de réalisation, l'air environnant peut arriver de deux côtés dans la cheminée i6. De ce fait, la rangée centrale de tubes de chauffage 15b est également à une distance suffisante de la paroi arrière 8 (soit dans la paroi arrière intégré-e à l'élément de chauffage dans le cas d'un mode de réalisation "libre" soit dans la paroi formée par la cloison ; l'élément de chauffage dispose ainsi d'une distance D par rapport au sol i8 de sorte que, comme l'indiquent les flèches 19 a la figure 3, de l'air ambiant arrive en dessous du fond 9, dans l'intervalle entre la paroi arrière 8 et la seconde rangée de tubes 15b, pour sortir par les orifices 4' et arriver également dans la cheminée i6. De façon préférentielle, la grille 10 n'est pas perméable à l'air dans la partie entre la seconde rangée de tubes i5b et la paroi arrière 8 ; on peut également prévoir dans cette partie un moyen de recouvrement 10a particulier, sans ouverture pour l'air. L'essentiel est également dans ce mode de réalisation que la cheminée 16 ne reçoie que de l'air qui a traversé les tubes de chauffage formant des jalousies, comme l'indiquent les flèches à la figure 3. La figure 4 représente un autre mode de réali- sation comportant plusieurs rangées d'éléments de chauffage, dans le cas représenté, il s'agit d'un élément de chauffage 10a à quatre rangées dont la structure de base correspond aux divers modes de réalisation examinés précédemment. Dans ce cas, il y a uniquement quatre rangées de tubes de chauffage à jalousies 30a, 30b, 3 la, 3ib, écartées horizontalement, les deux premières rangées de tubes de chauffage 30a et 30b formant entre elles une cheminée 32a et les deux dernières de rangées de tubes de chauffage 3ia, 31b formant entre elles une autre cheminée 32b.La répartion de l'air se fait égale ment comme le montrent les flèches , entre les paires de tubes de chauffage 30a, 30b d'une part et 3la et 31b d'autre part, on a une distance E suffisante pour permettre une entrée d'air et une répartition del'air de la partie 33 en dessous des rangées de tubes dechauffage. L'air passe alors de ce volume intermédiaire 34 à travers les deux rangées internes de tubes de chauffage 30b 3ia dans les cheminées 32a, 32b. Les cheminées sont également recouvertes par des grilles perforées 35a, 35b , le volume intermédiaire 34 des cheminées comporte un couvercle fermé 36, de sorte que l'air qui pénètre en dessous des rangées detubes, est obligé de traverser les tubes formant les jalousies intérieures. Afin que les tubes de chauffage formant les jalousies 31b les plus proches de la paroi soient traversés par une quantité suffisante d'air, l'ensemble de l'élément de chauffage 10a est situé à une distance F de la paroi arrière 8b. Une partie de l'air du volume inférieur 33 pénètre également dans le volume arrière 37 et de la, cet air traverse les jalousies 3ib de la cheminée 32b. Le volume arrière 37 peut également etre fermé dans sa partie supérieure par un couvercle 38, imperméable. La présente invention permet un grand nombre de variantes ; c'est ainsi que le-mode de réalisation a quatre rangées représenté à la figure 4 permet facilement d'envisager un élément de chauffage à trois rangées, en supprimant la pile de tubes de chauffage 3lb la plus proche de la paroi et en prévoyant, à cet endroit suivant l'exemple de réalisation de la figure lb, la paroi arrière 8b du local ou tout autre paroi arrière Dans le cas du mode de réalisation a plusieurs rangées, il est toujours nécessaire d'avoir des entres d'air suffisantes pour que l'air puisse toujours ar river à la rangée de tubes de chauffage formant les jalousies les plus prochés de la paroi. De ce fait, ces modes de réalisation sont avantageusement munis de pieds, pour permettre de placer les rangées de tubes de chauffage å une certaine distance du sol de la pièce pour former un volume d'entrée d'air 33 R E V E N D I C A T I O N S 10) Elément de chauffage for-mé par des tubes tra versés par un fluide caloporteur deux moyens d'alimentation et d'évacuation de fluide, élément caractérisé par la combinaison des points suivats - les tubes (1, la) traversés par le fluide de chauffage (eau chaude) sont disposés horizontalement, de façon transversale, à la maniere de jalousies, avec des moyens distributeurs et collecteurs (5a, 5b) latéraux - les tubes (i, la) font corps avec les moyens distributeurs et collecteurs (5a, 5b) latéraux, et sont uniquement ouverts dans la partie supérieur-e et au niveau des jalousies formées par les tubes de chauffage (15a, 15b) toutes les autres parties étant fermées par un caisson. 20) Elément de chauffage selon la revendication 1 caractérisé en ce que les tubes (l, la) sont des éléments rectangulaires plats (à sec-tion parallélépipédique) dont a longueur correspond essentiellement à la largeur de l'élément de chauffage. 30) Elément de chauffage selon l'une des revendications l ou 2, caractérisé en ce que les tubes (1, la) sont superposés pour former des jalousies (15a, 15b) chaque tube formant un angle déterminé par rapport au plan horizontal. 4 ) Elément de chauffage selon la revendication 3, caractérisé en ce que les tubes sont inclinés, en étant parallèles les uns aux autres et en étant placés dans un même plan, de façon que les orifices d entrée d'air (4) formés entre les tubes soient dirigés vers la paroi arrière (8) ou s'écartent de celle-ci. 50) Elément de chauffage, selon l'une quelconque des revendications î à 4, caractérisé en ce que pour former une cheminée (16) il est prévu un fond (9), de fermeture qui constitue un caisson ferme avec les tubes de chauffage formant des jalousies (15a, 15b) une paroi arrière (8a, 8b) ou une seconde rangée de tubes de chauffage formant jalousie (lob). 60) Elément de chauffage selon l'une quelconque des revendications l à 5, caractérisé en ce qu'une grille de recouvrement.(10, 35a, 35b) est prévue au dessus de la cheminée. 70) Elément de chauffage selon 1'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérise en ce que la paroi arrière (8) est constituée par le mur du local contre lequel est monté l'élément de chauffage ouvert a 1'arrière. 80) Elément de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les poches distributrices et collectrices (5a, 5b) larges, disposées latéralement1 comportent des pieds (13a 13b) formant corps pour délimiter un volume libre (33), inférieur. 90) Elément de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractéi-îsé par deux ou plusieurs rangées de tubes de chauffage for.tb des jalousies (15a, 15b 30a1 30b ; 31a, 31b) formant crique fois entre elles ou avec une cloison, une cheminée (16,) et en ayant chaque fois un fond (9) fermant la cheminée (16) correspondante. 100) Elément de chauffage selon la revendication 9, caractérisé par deux rangées de tubes formant des jalousies (i5a, 15b) juxtaposées, dont les orifices d'entrée air respectifs (4, 4') sont inclinés les uns au-dessus des autres dans la direction de la cheminée médiane, en étant dirigés ver le haut et en ce aue la rangée de tubes de chauffage formant jalousie , la plus proche de la paroi (8), présente une distance formant un volume d'air (37) permettant l'entrée de l'air du local, par le bas, à travers la rangée de tubes formant des jalousies. 11 ) Elément de chauffage selon l'une quelconque des revendications î à 10, caractérisé en ce que les rangées de tubes de chauffage formant des jalousies (30a, 30b ; 31a, 31b ; 15a, 15b) oui sont chaque fois regroupés par paires, délimitent des chambres de répartition d'air (34, 37) (lui sont formées, soit par les tubes de chauffage formant les jalousies intérieures ou par les tubes de chauffage formant les jalousies les plus proches de la paroi et le fond (8) en étant recouverts dans la partie supérieure par un moyen étanche à l'air