Brevet FR2507426A1 — publié le 19821210

? 426 La présente invention concerne un procédé et un dispositif de chauffage électrique de locaux destinés au séjour de personnes humaines, animaux et plantes, de préférence dans des constructions immobilières, indus- trielles et commerciales, et pour le chauffage de véhicules. On conna t déjà de nombreux procédés et dis- positifs de chauffage de locaux, qui fonctionnent avec du courant électrique Jusqu'à présent, les procédés de chauffage les plus favorables au point de vue sensa- tion physiologique de chaleur se sont avérés être les chauffages par rayonnement de surfaces étendues qui sont constituées, soit par des plaques isolantes chauf- fables électriquement qui sont collées sur les murs, soit par une tapisserie chauffante se comportant comme une résistance électrique Dans le brevet de la République Démocratique Allemande 105 966 est décrit un procédé de fabrication d'un dispositif de chauffage utilisant l'électricité, réalisé sous la forme d'une tapisserie qui peut être chauffée Cette tapisserie chauffable est constituée par un revêtement appliqué sur le papier brut de la tapisserie, formant résistance électrique, d'une dispersion de poudre de graphite, de noir de fumée, de verre soluble et d'eau Sur ce re- vêtement formant résistance-sont collées, en tant qu'é- lectrodes,=des bandes de feuille métallique Tous les chauffages par rayonnement de surfaces étendues, jusqu'ici connus sont des chauffages à résistance et présentent cet inconvénient que les installations de chauffage, en raison du spectre de rayonnement défavora- ble consomment beaucoup d'énergie et que, par suite du grand nombre de variantes de commutation différentes utilisées pour commander la température du local, et en raison de la grande quantité des ensembles d'éléments constitués par les plaques isolantes chauffables, les 250 ? 426 cofts de fabrication et d'entretien de ces installa- tions augmentent Un autre inconvénient des installa- tions de chauffage connues est leur inertie, due au fait que les éléments chauffants, les éléments de construc- tion des locaux à chauffer, ainsi que l'air en tant que milieu intermédiaire de liaison avec les êtres vivants, doivent tout d'abord être échauffés C'est pourquoi d'énormes dépenses sont consacrées à l'isola- tion thermique des bâtiments pour réduire les pertes de chaleur, en particulier à travers les fenêtres, les toitures, les plafonds et les murs extérieurs. L'invention a pour but de créer un procédé et un dispositif de chauffage électrique de locaux écono- misant l'énergie, n'entraînant que des frais réduits de fabrication, d'entretien et d'emploi, présentant une longue durée de vie, assurant aux êtres vivants à chauffer un climat de rayonnement de chaleur homogène et favorable au point de vue sensation physiologique de chaleur, et contribuant à permettre une réduction specta- culaire des besoins d'isolation thermique des locaux. L'invention a pour objet de réaliser un pro- cédé et un dispositif, au moyen desquels des locaux d'une inertie considérablement réduite, sans échauffe- ment primaire des éléments de construction et en excluant le chauffage par convection de l'air en tant que milieu intermédiaire de liaison avec les êtres vivants à chauf- fer, tout en améliorant les possibilités de réglage d'un spectre de rayonnement défini, peuvent être chauffés de manière optimale. A cet effet, dans le procédé de chauffage élec- trique suivant l'invention, l'intensité et la longueur d'onde du rayonnement émis par les êtres vivants sont détectées dans un local géométriquement défini, et un spectre de rayonnement réglable d'une surface rayonnante se comportant comme un circuit oscillant électromagnéti- que fermé ou ouvert est émis, ledit spectre étant exac- tement accordé sur le rayonnement calorifique des êtres vivants La surface rayonnante est électriquement con- ductrice et réfléchissante et est disposée sur au moins un mur du local; elle émet un rayonnement qui est réfléchi sur les surfaces du local et sur les fe- nêtres Ce spectre du rayonnement émis est accordé sur le spectre de rayonnement des êtres vivants de telle manière qu'une résonance soit établie, dans un local géométriquement défini, entre le rayonnement de la surface rayonnante et le rayonnement calorifique des êtres vivants Le spectre du rayonnement émis présente une longueur d'onde comprise dans le spectre de rayonnement de l'infra-rouge. Le dispositif suivant l'invention est réalisé comme suit: Sur le mur du local à chauffer est fixée, à l'aide de colle, une surface rayonnante, de pré- férence constituée par une tapisserie rayonnante, qui sert en même temps d'antenne et peut être constituée, en particulier, par une dispersion connue d'eau, de poudre de graphite et de noir de fumée Un conduc- teur de connexion électrique relie la surface rayon- nante à un appareil de commande et sert à assurer l'ali- mentation en énergie Des éléments délimitant des antennes, de préférence en métal électriquement bon con- ducteur sont fixés, au-dessous du plafond et au-dessus du sol, sur la surface rayonnante du mur, sous la forme d'étroites bandes de feuille métallique La distance x entre les éléments délimitant les antennes est un mul- tiple de la longueur d'onde, qui est accordé sur le local géométriquement défini et sur le spectre de ra- yonnement des êtres vivants A partir de l'appareil de commande, qui est installé au choix de façon décen- tralisée ou à un emplacement central dans le bâtiment ou dans un véhicule, et-qui est constitué par des combinai- sons connues en elles-mêmes d'inductances, capacités et résistances, telles que, par exemple, des géné- rateurs RC et des circuits intégrés, de l'énergie électrique est appliquée, par l'intermédiaire du con- ducteur de connexion électrique à la surface rayonnan- te, o elle est convertie en énergie rayonnée. L'invention sera mieux comprise à la lec- ture de la description détaillée qui suit et à l'examen des dessins Joints, qui en représentent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes d'exécution. Sur ces dessins: la figure 1 est une représentation schéma- tique du chauffage d'un être vivant dans un local par le procédé suivant l'invention; la figure 2 est une vue en élévation du dis- positif suivant l'invention en tant que chauffage mural, avec représentation de la construction stratifiée; la figure 3 représente un montage du dispositif suivant l'invention fonctionnant au moyen d'un photo- thyristor, et la figure 4 représente un autre montage com- portant un transformateur d'isolement en tant que variante de l'appareil de commande. Selon un premier exemple de réalisation, le procédé suivant l'invention est conçu comme suit: L'intensité, la longueur d'onde et la fréquence du rayonnement calorifique 12 d'êtresvivants 8 sont détectées dans un local géométriquement défini 14 Une surface rayonnante 2 se comportant comme des circuits oscil- lants électromagnétiques fermés et ouverts, électrique- ment conductrice et réfléchissante, et qui est dispo- sée sur au moins un mur du local 14, émet une énergie rayonnée 13 sous forme de spectre de rayonnement réglable, qui subit une réflexion sur les surfaces du local 14 et sur les fenêtres 10 Ce spectre de rayonnement de l'é- nergie rayonnée émise 13 est accordé sur le spectre de rayonnement des êtres vivants 8, de telle manière qu'une résonance soit établie dans le local géométriquement défini 14 entre l'énergie rayonnée émise 13 de la surfa- ce rayonnante 2 et le rayonnement calorifique 12 des étres vivants 8 Le spectre du rayonnement émis 13 pré- sente une longueur d'onde située dans le spectre de rayonnement de l'infra-rouge. Selon un second mode de réalisation, le dispositif suivant l'invention est réalisé de la manière suivante, comme représenté sur la figure 2: Sur le mur 1 du local 14 à chauffer est fixée, au moyen d'une colle 15, une surface rayonnante 2, de préférence réalisée sous la forme d'une tapisserie rayonnante, qui sert en même temps d'antenne, et est de préférence constituée par une dispersion connue d'eau, de poudre de graphite et de noir de fumée Un conducteur de con- nexion électrique 4 relie entre eux la surface rayon- nante 2 et un appareil de commande 3, et sert à assurer l'alimentation en énergie Des éléments dé- limitant des antennes 5, pouvant être en particulier en métal électriquement bon conducteur, sont fixés, au-dessous du plafond et audessus du sol, sur la surface rayonnante 2 du mur 1, sous la forme d'étroites bandes de feuille métallique La distance x entre les éléments délimitant des antennes 5 (repérée en 7) est un multiple de la longueur d'onde accordé sur le local géométriquement défini 14 A partir de l'appareil de commande 3, qui est installé au choix de façon décentralisée ou à un emplacement central dans le bâ- timent ou dans un véhicule, et qui est constitué par des combinaisons connues en elles-mêmes d'inductances, ca- pacités et résistances, telles que, par exemple, des générateurs RC et des circuits intégrés, de l'énergie électrique est transmise, par l'intermédiaire du conduc- teur de connexion électrique 4, à la surface rayonnante 2, o elle est convertie en énergie rayonnée 13 pré- sentant le spectre de rayonnement désiré Pour améliorer les propriétés de rayonnement, des points de polarisa- tion 6 sont prévus sous la surface rayonnante 2, de préférence sous la forme d'enduits circulaires. Les surfaces rayonnantes 2 ne sont pas chauffées, de sorte qu'elles peuvent être recouvertes des revête- ments muraux 9 usuels. Sur la figure 3 est représenté un montage de l'appareil de commande 3 Un photothylistor 18, prévu dans l'appareil de commande 3, est connecté à une sour- ce de Tension 16, et est relié à un régulateur de tem- pérature 17 A la suite du régulateur de température 17 est monté un détecteur de température 19 Le régula- teur de température 17 comporte un potentiomètre 27, grâce auquel on peut choisir, par un réglage progressif dans une gamme continue, la température désirée A par- tir du détecteur de température 19, des impulsions de commutation sont transmises au régulateur de températu- re 17, avec maintien d'une hystérésis, tandis que, par l'intermédiaire du photothyristor 18, la puissance né- cessaire est transmise, au moyen du conducteur de con- nexion 4, aux éléments délimitant les antennes 5 et à la surface rayonnante 2. Une autre variante d'exécution de l'appareil de commande 3 est représentée sur la figure 4 Un condensateur 21 est monté en parallèle avec un trans- formateur 20, et est suivi, en parallèle, d'un triac 22, auquel est associé un circuit d'excitation 23 Un commutateur 24 au zéro de la tension, et un multivibrateur à commande de largeur d'impulsions et régulation de température, comprennent une thermistance 26 et un po- tentiomètre 27 Sur le potentiomètre 27 est affichée la température qu'on désire faire régner dans le local. r St 426 Si la température du local est plus basse que la température affichée sur le potentiomètre 26, alors le triac 22 est amorcé au moyen du multivibrateur à commande de largeur d'impulsions 25 et au moyen du circuit d'excitation 23, et la puissance nécessaire est transmise à la surface rayonnante 2 La transposi- tion de la fréquence de 50 Hz dans le spectre de rayon- nement de l'infrarouge est assurée par les surfaces rayonnantes 2 qui, en raison de leur composition chi- mique, représentent des éléments à semi-conducteurs élec- trotechniques et se comportent comme des circuits oscil- lants fermés et/ou ouverts Les inductances et capa- cités nécessaires pour la transposition dans le domaine de l'infrarouge sont incorporées à la surface rayon- nante 2 Un accord à la résonance entre la surface rayonnante 2 et les êtres vivants 8 peut être assuré, soit par un rayonnement défini en tant que fréquence fixe de la surface rayonnante 2, soit au moyen d'un dispositif de réglage capacitif tel que, par exemple, un condensa- teur variable rotatif Le spectre de rayonnement des êtres vivants 8 est détecté, par-exemple, à l'aide de caméras à infrarouge et présente, dans le cas de personnes humaines, une fréquence d'oscillation d'environ 101 Hz En plus du chauffage des êtres vivants 8, l'air, les meubles et autres objets du local 14, d'une composition propre à osciller dans ce spectre de rayonnement, sont échauffés de façon secondaire, d'une manière économisant l'énergie, par absorption du rayon- nement à leurs surfaces Avec cette nouvelle installation de chauffage thermodynamique-biologique, on économise environ 80 à 9096 d'énergie par rapport aux installa- tions de chauffage classiques Cette énorme économie d'énergie s'explique également par le grand rendement de conversion de l'énergie électrique en énergie rayonnée, qui est de plus de 90 %. Comme l'installation de chauffage est ac- cordée à la résonance avec le rayonnement calorifique 12 des êtres vivants 8, personnes humaines, animaux ou plantes, et comme une réflexion 11 de l'énergie rayonnée 13 se produit sur toutes les surfaces, en particulier inorganique, du local 14 et sur les fe- nêtres 10, les pertes d'énergie sont réduites au minimum, ce qui permet de réduire, dans une mesure spectaculaire, l'isolement thermique, compliqué au point de vue technique de construction, des plafonds, toi- tures, fenêtres et murs extérieurs Cette nouvelle installation de chauffage thermodynamique-biologique fonctionne presque sans inertie et, par conséquent, il n'y a besoin de chauffer qu'en présence d'êtres vivants 8 Les frais de fabrication, d'emploi et d'entretien sont minimes, car on n'utilise qu'un petit nombre d'ensembles d'éléments n'exigeant que peu de ma- tériaux. REVENDICATIONS 1 Procédé de chauffage électrique de locaux par utilisation d'une surface rayonnante, constituée par une dispersion d'eau, de poudre de graphite et de noir de fumée, et sur laquelle est collée une feuille métal- lieue conductrice, caractérisé en ce que l'intensité, la longueur dtonde et la fréquence d'un rayonnement calorifique ( 12) émis par des êtres vivants ( 8) à chauffer sont détectées, et sont coordonnées avec un spectre de rayonnement émis par des surfaces rayonnantes ( 2) de surface étendue, réalisées sous la forme de cir- cuits oscillants électromagnétiques-ouverts et/ou fermés, électriquement conductrices, réfléchissantes et émettant de l'énergie rayonnée ( 13), tandis que la surface rayonnante ( 2), qui est disposée sur au moins une surface du local géométriquement défini à chauffer ( 14) émet un spectre de rayonnement réglable, qui produit des réflexions ( 11) sur les surfaces du local ( 14) et sur les fenêtres ( 10), et est mis en résonance avec le rayon- nement calorifique ( 12) des êtres vivants ( 8). 2 Dispositif de chauffage électrique de lo- caux, comportant l'utilisation d'une surface rayonnante, d'un conducteur de connexion et d'une feuille métallique conductrice, ledit dispositif étant caractérisé en ce que, sur les surfaces rayonnantes ( 2) sont disposés des éléments délimitant des antennes ( 5), formés de bandes de feuille métallique, qui sont séparés d'une distance correspondant à un multiple ( 7) de la lon- gueur d'onde du-rayonnement émis, tandis que les élé- ments délimitant les antennes ( 5) sont reliés, par l'in- termédiaire du conducteur de connexion ( 4), à un appa- reil de commande ( 3) produisant un spectre de rayonnement défini et constitué par des combinaisons d'inductances, capacités et résistances, telles que des générateurs RC et des circuits intégrés. 3 Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que sous la surface rayonnante ( 2) et entre les éléments délimitant les antennes ( 5) sont disposés des points de polarisation ( 6).