Brevet FR2490312A1 — publié le 19820319

i La présente invention concerne un tuyau fait d'une matière plastique flexible ou rigide pour le transport d'un agent caloporteur. Cet agent caloporteur est, dans le cas présent un agent de chauffage ou de refroidissement liquide, en général, de l'eau. Les chauffages dans le sol, aussi appelés chauffages par grandes surfaces comprennent un tuyau pour le transport de l'agent caloporteur posé et maintenu dans le sol. Dans ce cas, les tuyaux sont posés dans le sol selon un schéma détermine comportant des brins parallèles les uns aux autres et des coudes, etc, et sont raccordés à l'alimentation et au retour d'une installation de chauffage central. Le tuyau doit alors satisfaire à des exigences mécaniques et thermiques. Les exigences mécaniques visent, en gé- néral, une solidité suffisante du tuyau. La solidité augmente avec l'épaisseur de la paroi. Les exigences thermiques, par contre, visent une conductibilité ther- mique élevée. Or, la conductibilité thermique du tuyau diminue à mesure que l'épaisseur de sa paroi augmente. Une conductibilité thermique élevée est cependant re- cherchée, car elle diminue les pertes subies lors de la transmission de la chaleur et permet un abaissement des températures d'alimentation. Lors de la construc- tion des tuyaux de chauffage, on s'efforce, par consé- quent, de trouver un compromis entre ces exigences dont les effets sont contradictoires. Actuellement, on utilise principalement des tuyaux de section circulaire. Leur fabrication ne suscite aucune difficulté et leur pose est aussi rela- tivement simple. Les diamètres et les épaisseurs de paroi peuvent être modifiés. Les deux exigences men- tionnées plus haut ne peuvent cependant pas Atre rem- plies de manière idéale parce qu'un cercle est la figu- re géométrique qui pour la plus grande surface, présen- te la plus petite périphérie. La superficie du tuyau et ainsi sa conductibilité thermique ou la quantité de chaleur transmise au sol environnant sont ainsi limitées. Si, pour des raisons quelconques, on augmente le diamètre du tuyau, on doit simultanément augmenter la hauteur de construction du sol. Ceci est nécessaire pour que le sol conserve sa capacité de charge stati- que. Pour un sol plus épais, il faut cependant aussi chauffer une masse de sol plus grande. Ceci signifie une perte de chaleur, car on ne cherche pas a. chauf- fer le sol, mais bien l'espace d'air se trouvant au- dessus de celui-ci. Pour un plus grand diamètre du tuyau, il faut également augmenter l'épaisseur de sa paroi, sinon sa solidité statique en serait défavorablement affectée. Par une épaisseur de paroi accrue, on s'efforce aussi de contrecarrer l'ovalisationdu tuyau redoutée dans les coudes de pose. La matière plastique n'a qu'une conductibilité thermique relativement faible. Une aug- mentation de l'épaisseur de la paroi diminue, par con- séquent, encore davantage la conductibilité thermique. Les tentatives d'abaisser la température d'alimenta- tion n'ont ainsi quasi pas de succès. On connaite également des tuyaux de section ovale. Pour une même section, un tuyau ovale présente une surface plus grande qu'un tuyau rond. Un tuyau oval demande, cependant, une hauteur de sol plus élevée et/ou une épaisseur de paroi accrue pour offrir la solidité nécessaire. Ceci annule pratiquement l'accroissement de conductibilité thermique résultant de la plus grande surface. Un inconvénient supplémentaire réside dans le fait que la pose d'un tuyau ovale est dif- ficile. La section des coudes formés lors de la pose risque, en outre, d'être étranglée. De plus, il est difficile de raccorder les accessoires et d'assurer leur étanchéité. En conclusion, l'augmentation du' diamètre et de l'épaisseur de paroi de même que l'utilisation d'une section ovale n'apporte que dos avantages qui en- traînent aussi des inconvénients. Les frais de matériau et de main d'oeuvre sont, cependant, élevés et ne sont pas compensés pas des avantages thermiques. Au départ de cet état connu de la technique, l'invention a pour but de procurer un tuyau pour le transport d'un agent caloporteur qui présente une sur- face plus grande sans que sa solidité statique en soit affectée ou que d'autres des inconvénients précités apparaissent. A cet effet, conformément à l'invention, le tuyau présente des creux radiaux qui siéten- dent longitudinalement dans sa périphérie. Ces creux permettent d'augmenter la surface de 20 à 30. La dissipation de chaleur augmente avec la surface du tuyau.Les pertes d'énergie en sont diminuées, de même que les températures d'alimentation. Un autre facteur avantageux est que l'épais- seur de paroi de base ou épaisseur de paroi du tuyau dans ses endroits les plus minces peut être dimi- nué jusqu'à une valeur inférieure à l'épaisseur de pa- roi d'un tuyau de section ronde. La solidité du tuyau en ses endroits situés entre les creux radiaux suffit pour maintenir la solidité d'ensemble du tuyau à une valeur élevée, même pour une épaisseur de paroi de base relativement faible. On observe un effet dit d'entretoisement. Des essais de compression effectués sur des tuyaux de section conforme à l'invention n'ont pas fourni de valeurs nettement différentes de celles obtenues avec des tuyaux de section. ronde. Des avantages apparaissent également lors de la fabrication du tuyau conforme a l'invention. Lors de son extrusion, de meilleures conditions thermiques sont obtenues dans les installations de calibrage à la suite de sa surface accrue. Ceci aboutit à une meilleure pré- cision dimensionnelle. Les tolérances peuvent être plus faibles. Ceci permet donc d'économiser de la ma- tière. Lors de la pose également, le tuyau conforme à l'invention se manipule mieux que les tuyaux connus de section ronde. Dans les coudes formés lors de la pose, les étranglements de la section sont pratiquement nuls. Ceci détermine un gain relatif de chaleur. Des propriétés avantageuses sont obtenues, en particulier, lors de la pose du tuyau conforme à l'in- vention dans une chape. A cause de la surface accrue du tuyau, la jonction et l'adhérence entre le tuyau et la chape sont améliorées. Grâce aux creux ou au profilage conformes à l'invention, on obtient également une liaison positive entre le tuyau et la chape. La chape pénètre dans les creux conformes à 1'in- vention, Un ancrage se produit entre la chape es le tuyau. Par suite des coefficients de dilation thermique différents de la matière plastique et de la chape, ceci S'avère particulièrement intéressant. Pour le tuyau de section ronde posé conformément à la technique connue, de faibles déplacements entre la chape et le tuyau ré- sultant des coefficients de dilatation thermique diffé- rents,se produisent lors d'une fabrication inadéquate de la chape. Ces mouvements relatifs entre la chape et le tuyau qui se reproduisent constamment peuvent abou- tir à une usure du tuyau. La liaison positive entre le tuyau et la chape que permet l'invention exclut de tels mouvements relatifs. En vue de leur fixation dans leur position prévue dans le sol, les tuyaux sont placés dans des étriers ou des attaches qualifiés de "clips". Ces étriers sont faits d'une matière modérément élasti- que. Ils présentent des encoches dans lesquelles les tuyaux sont glissés. Pour la fixation des tuyaux con- nus de section ronde, les étriers présentent, en outre, des saillies et des arrêts. Les tuyaux sont pressés contre ces arrêts. En raison de l'élasticité de la matière de l'étrier etde celle du tuyau, un certain effet d'emboîtement élastique se produit lors de la mise en place dans l'étrier. Les tuyaux sont ainsi fermement maintenus. Les creux prévus conformément à l'in- vention constituent maintenant eux-m3Ems des arréts dans lesquels s'accroche un étrier muni de saillies. Les étriers peuvent ainsi être fabriqués sans arrêts pour la fixation des tuyaux conformes à l'invention. La pose ou la fixation des tuyaux conformes à l'invention est, de cette façon, simplifiée et rendue moins onéreu- se. Des tuyaux de section ronde ont tendance à conserver, même après le dévidage, la forme d'un rou- leau qui leur a été conférée lors d'un envidage sur un envidoir ou sur un tambour. Lors de la pose de tuyaux de section ronde, ceci provoque une torsion qui rend difficile la pose dans la position prévue. Les tuyaux profilés conformément à l'invention ne présentent pas cette torsion et peuvent être posés d'une manière plus uniforme et sensiblement plus précise. En conclusion, la fabrication d'un tuyau conforme à l'invention n'exige qu'une seule fois la présence d'un outil d'extrusion onéreux et, pour le reste, à la fabrication, à la pose et en service, un tel tuyau n'offre que des avan- tages. Les creux conformes à l'invention peuvent être réalisés pratiquement sous n'importe quelle forme. Il s'est avéré avantageux que les creux soient formés de cannelures disposées à des distances égales les unes des autres dans le sens circonférentiel. Les canne- lures peuvent être de section circulaire ou ovale ou;de n'importe quelle autre section géométrique utilisable. Les cannelures doivent, en tout cas, présenter une section telle que la matière ne soit pas entaillée sous un angle aigu. Ceci permet d'éviter des tensions d'entaille. Comme mentionné plus haut, les creux, dans une forme d'exécution avantageuse, sont séparés les uns des autres par des distances égales, oensidérées dans le sens circonférentiel du tuyau. Dans cette forme d'exé- cution, il est à conseiller de prévoir, entre les cannelures, des nervures convexes vers l'extérieur complémentaires des cannelures. Dans cette forme d'exécution, -la pèriphérie- du tuyau peut se pré- senter comme une ligne ondulée formée d'ondulations et de creux intermédiaires qui se succèdent de manière uniforme. Il est à conseiller, lors du façonnage de ces ondulations séparées par des creux, de faire en sorte que des accessoires du tuyau conforme à l'invention, par exemple des colliers de serrage à poser sur sa pé- riphérie, puissent être adaptés au profil de ce tuyau. La fonction du collier de serrage est ainsi assurée et l'étanchéité de l'accessoire X la périphérie circulaire interne du tuyau est garantie. Une forme d'exécution de l'invention sera dé- crite ci-après, à titre d'exemple, avec référence au dessin annexé, dans lequel: la Fig. 1 est une-vue d'un bout de tuyau con- forme à l'invention; la Fig. 2 est une vue en coupe suivant la li- gne II-II de la Fig. 1. Les dessins illustrent un tuyau 12 à paroi interne ronde 14 et à paroi externe profilée 16. Cette paroi externe est formée de creux ou de cannelures 18 et de nervures 20 qui se succèdent. Ces cannelures et ces nervures s'étendent sur la surface du tuyau paral- lèlement à son axe longitudinal et se raccordent l'une à l'autre sans ressaut selon des lignes drxoites 22. Dans l'exemple représenté, les cannelures 18 de même que les nervures 20 ont une section en forme d'arc de cer- cleo Comme mentionné plus haut, elles peuvent cepen- dant aussi présenter une section ovale ou une autre section géométrique. Un tuyau réalisé conformément à l'invention est déterminé par son diamètre intérieur a, son petit diamètre extérieur b et son grand diamètre extérieur c. Comme mentionné plus haut, il convient de noter que l'épaisseur de paroi de base (b moins a divisé par 2)peut rester inférieure à l'épaisseur de paroi d'un tuyau de section ronde sans que la résistance à la com- pression en souffre. Un coup d'oeil sur les Fig. 1 et 2 et des con- sidérations simples montrent que la somme des surfaces des cannelures 18 et des nervures 20 est supérieure à la surface d'un tuyau qui présente un pourtour exté- rieur rond de diamètre extérieur c. Suivant l'inven- tion, les rayons des cannelures 18 ou des nervures 20 peuvent varier dans un large domaine. En général, ces rayons peuvent être inférieurs à 50% de la différence c - a. Le tuyau conforme à l'invention a été décrit avec référence à un chauffage dans le sol. Il pourrait, de la même manière, être utilisé dans un chauffage dans les murs, dans une installation destinée à capter de la chaleur ambiante ou aussi dans des dispositifs dans les- quels l'eau chaude en circulation est remplacée par un agent de refroidissement. - REVENDICATIONS - 1 - Tuyau fait d'une matière plastique flexible ou rigide pour le transport d'un agent caloporteur (agent de chauffage ou de refroidissement), caractérisé en ce qu'il présente, dans sa périphérie (16), des creux radiaux qui s'étendent dans le sens longitudinal. 2 Tuyau suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les creux sont des cannelures (18) disposées à égale distance les unes des autres dans le sens circon- férentiel. 3 - Tuyau suivant les revendications 1 et 2, carac- térisé en ce que les cannelures (18) ont une section en forme d'arc de cercle. 4 - Tuyau suivant les revendications 1 et 2, carac- térisé en ce que les cannelures (18) ont une section ovale. 5 - Tuyau suivant l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'entre les cannelures (18) sont dispo- sées des nervures (20) convexes vers l'extérieur, qui leur sont complémentaires.