Brevet FR2551847A1 — publié le 19850315

" Appareil de chauffage par rayonnement cintrable et à champ latéral élargi X. La présente invention concerne un nouvel appareil de chauffage par rayonnement, destiné principalement à être installé en plafond ou en partie haute des locaux a chauffer. Ce nouvel appareil de chauffage est à basse température et à grande surface émissive de rayonnement infra-rouge, contrairement à des dispositifs utilisant des sources intenses de rayonnement, comme par exemple les lampes ou les tubes à infra-rouges ou encore des résistances électriques portées au rouge. De tels appareils sont connus et sont généralement constitues d'un caisson parallèlépipédique protecteur enfermant un élément chauffant électrique et une isolation thermique permettant d'éviter les déperditions de chaleur par la face opposée à la face émissive. L'alimentation électrique est assurée par des conducteurs froids qui permettent le branchement au secteur. Ces caissons sont rigides et réalisés sous leur forme définitive, leur face émissive résultant en un plan carré ou rectangulaire. Ils sont gén'Lralement suspendus sous charpente de toiture ou sous partie haute du local à chauffer. Pour des raisons de confort on est amené à positionner les appareils de chauffage de telle façon que leurs champs de rayonnement se recouvrent partiellement. Le rayonnement étant émis surtout perpendiculairement à la surface émissive, il faut donc que les émetteurs plans soient relativement rapprochés les uns des autres pour obtenir une sensation de continuité dans le chauffage. On constate que pour obtenir une sensation d'homogénéité du rayonnement il faut en pratique equiper environ 50 % de la surface plafond réel ou fictif avec des sources émissives planes lorsque celles-ci sont placées, par exemple, à 3 m de hauteur par rapport au sol. Contrairement aux appareils de chaux fage électrique par convection utilisant des résistances à for te -puissance dont le prix varie peu en fonction de la puissance, les systèmes ou appareils de chauffage par rayonnement à basse température, utilisant des éléments chauffants plats (films, tissus) ou tubulaires (câbles, tubes) voient leur prix varier proportionnellement à la surface d'émission du rayonnement. Cet inconvénient conduit généralement à en augmenter la puissance surfacique, donc la température de surface de l'émetteur et celle de l'élément chauffant, source d'inconfort et de désordres thermiques. Pour réduire la sensation de chaleur due à la température de la surface émissive, (rayonnement orienté) on est amené à éloigner l'appareil de chauffage de sa zone d'utilisation et de perception. L'économie réalisée sur les couts d'installation est pénalisée par l'augmentation du coût d'exploitation consécutif à l'éloignement de la source d'émission du rayonnement. Le problème à résoudre consiste par conséquent à pouvoir augmenter la puissance surfacique sans éloigner ltémetteur de la zone d'utilisation et de perception du rayonnement émis, tout en réduisant l'effet directif et en obtenant une bonne répartition du rayonnement dans la zone d'utilisation. L'appareil de chauffage objet de l'invention permet de résoudre ce problème. Sa conception en fait, par ailleurs, un appareil de construction simple, industrialisable, à bas prix de revient et à haut rendement. Il est globalement constitué d'un caisson parallèlépipédique par exemple en tôles pliées pouvant avoir par exemple une largeur de 60 cm, une longueur de 120 cm et une épaisseur de 7 cm. Ces dimensions ne sont données qutà titre indicatif et peuvent être notablement différentes sans que soit changé le caractère de 11 invention. Ce caisson renferme, d'une part, au moins un élément chauffant pouvant être un film ou tissu chauffant électrique avec ses électrodes et ses moyens d'isolation electrique, juxtaposé à la face inférieure du caisson constituant la surface émissive principale, et d'autre part un matelas d'isolation thermique disposé au-dessus de l'élé- ment chauffant et remplissant sensiblement tout le volume du caisson. L'élément chauffant est équipé de ses conducteurs froids, qui sont raccordés aux extrémités des électrodes. Ces conducteurs froids, qui peuvent traverser l'isolant thermique, ressortent de la face supérieure du cais- son par un orifice prévu a cet effet avec les accessoires habituels tels que passe câble, fll de terre, boîtier de raccordement, etc. si necessaires, afin de permettre le raccordement de l'appareil au réseau d'alimentation électrique. L'isolant thermique peut être constitué de fibres minérales ou de matières organiques ou inorganiques expansée. Lorsqulil est compressible et elastique il remplit sensiblement tout le caisson. Lorsqu?ii est peu élastique ou compressible, il peut être préformé. Les extremités du caisson (plus petits côtés du parallèlépipèdeJ sont soit deformables, soit fermées, lors de la mise en oeuvre, avec des elements complementaires. Nous en venons maintenant aux aspects importants de l'invention. L'appareil de chauffage objet de l'invention, de forme initiale orthogonale est complété par un ou de preférence plusieurs éléments, par exemple en. tale qui viennent jouer le rôle de tenseurs ou tirants. Ces tirants ont une longueur finale inférieure à la largeur de la face supérieure. Ils viennent se fixer près des grands cotés de celle-ci par exemple par crochetage, donc transversalement par rapport à la face supérieure du caisson. La mise en place de ces tirants, qui peut être effectuée lors de la mise en oeuvre, par exemple, oblige la face supérieure du caisson à se cintrer. Simultanément, la face inférieure du caisson (face émissive) est amenée à se cintrer d'une part sous l'effet de la Feesion qui lui est appliquée par le matelas isolant. La face supérieure subit une courbure plus accentuée que la face inférieure, ce qui revient à dire que son rayon de courbure est inférieur à celui de la face inférieure. Il s'ensuit que, les grands côtés du caisson n'étant que peu déformés par la traction effectuée par les tirants, l'isolant thermique subit une pression d'autant plus grande qu'on se rapproche de l'axe de symétrie longitudinale de l'appareil. Cette pression est transmise élastiquement à la face inférieure, et contrariée par l'élasticité de celle-ci. Les diverses forces mises en jeu par la pose des tirants s'équilibrent pour donner à appareil sa forme définitive. Il faut remarquer que la courbure finale de la face émissive, compte tenu des divers moments élastiques, s'apparente plutôt à une hyperbole qu'à un arc de cercle et favorise ainsi la dispersion latérale du rayonnement. Lorsque l'appareil est réalisé en tôles minces d'acier, dont la conductivité thermique est élevée, on pourra réduire la largeur de l'élément chauffant par rapport à la largeur de la surface émissive, les parties latérales de celle-ci récupérant par conduction et évacuant par rayonnement partie des calories produites par élément chauffant et non dissipées directement perpendiculairement à sa surface. La pression exercée par 2a face supérieure du caisson sur l'isolant thermique plaque l'élément chauffant sur la face émissive accroissant ainsi la transmission des calories par conduction à ladite face émissive. La réalisation de 11 appareil en tôle brillante, lorsque c'est le cas, permet de réduire les pertes de calories par rayonnement par les faces supôrieure et latérales du coffret, et daccroitre par réflexions internes la température de la face inférieure. Dans ce cas on donne à la face inférieure de bonnes caractéristiques d'émissivité, par un traitement approprié pouvant être, par exemple, une peinture mate. L'appareil peut être complété par des jupes latérales destinées à réduire les pertes de chaleur par convection dues au réchauffement de l'air au contact de la face émissive. Ces jupes peuvent etre réalisées en tôle mince dont la face supérieure est laisse brillante donc peu émissive et la face inférieure est traitée de façon à favoriserle pouvoir émissif. Ces jupes constituent des faces émissives secondaires. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, à titre dtexemples non limitatifs et en regard des dessins ci-annexés, sur lesquels - la Fig. 1 est une vue en coupe de 11 appareil de chauffage objet de l'invention avec les principaux éléments constitutifs, avant cintrage ;; - la Fig. 2 est également une vue en coupe, simplifiée, montrant le cintrage du caisson réalisé au moment de la mise en oeuvre - la Fig. 3 montre en coupe partielle le détail d'un élément complementaire latéral permettant d'associer l'appareil de chauffage à un plafond ou un faux-plafond - la Fig. 4 montre, en coupe partielle, le détail d'une jupe laterale utilisée lorsque ltappa- reil est suspendu, sans plafond complémentaire - la Fig 5 montre la forme générale d'une des flasques venant compléter l'appareil, à ses extrémités - la Fig. 6 montre un exemple de tirant pouvant être utilisé pour le cintrage et la suspension de l'appareil. Dans un exemple préféré mais non limitatif de réalisation, le caisson est réalisé à partir de deux profils en U en tôle plié, respectivement 1 et 2, i conssituant la face inférieure et les côtés longitudinaux et 2 constituant la face supérieure, solidarisés en 5 par soudage, vissage, rivetage ou toute autre méthode connue. chauffant 2 est représenté par un trait plein. Il est constitué par un film chauffant, ou un tissu chauffant ou encore un cabale chauffant dispose en quinconce et comportant ses moyens d'isolation électrique. L'élément chauffant peut être unique ou multiple. Dans le cas où l'appareil comporte plusieurs éléments chauffants, ceuxoeî peuvent être disposés soit parallèlement dans le sens de la longueur du caisson, soit parallèlement dans le sens de sa largeur ou encore superposés, partiellement ou totalement, et plusieurs allures de chauffe peuvent être obtenues. Pour plus de clarté les conducteurs froids ne sont pas représentés. Ils sont constitués de fils électriques raccordés aux extrémités des bandes métalliques d'alimentation des films ou tissus chauffants ou aux extrémités du cåble chauffant. Par ailleurs, un fil de terre non représenté est relié au caisson. Le matelas d'isolation thermique 4 prend place à l'intérieur du caisson. Dans un exemple de réalisation, cette isolation est constituée de laine minérale de densité appropriée. Elle est introduite dans le caisson après avoir subi une légère compression. Elle remplit tout le volume interne, plaque et maintient en place l'élément chauffant 3 sur la face inférieure 1. Dans un autre exemple de réalisation, l'isolation thermique est constituée d'un isolant expansé pouvant être en polystyrène, en polyuréthane, en chlorure de polyvinyle ou toute autre matière de synthèse thermofusible ou thermodurcissable ou encore en matière minerale expansée, et dans ce cas, son épaisseur peut être inférieure à l'épaisseur du caisson pour tenir compte de la plus forte résistance à la compression de ces matériaux isolants par rapport aux isolants fibreux. Dans ce cas également, le panneau d'isolation thermique peut être pré-formé en tenant compte de la forme définitive du caisson une fois cintré, ou de façon à régulariser la courbure de 1 et 2 ou à donner aux faces 1 et 2 des courbures particulières. Il peut être par ailleurs prévu que la face supérieure 2 soit réalisée par exemple en deux parties non jointives venant se rejoindre ou se superposer, avec ou sans blocage, au moment du cintrage, afin d'en ajuster la courbure, ou encore que I'élasticité et la nature des matériaux réalisant 1 et 2 soit différente. Il peut être également prévu que la largeur de la face supérieure 2 soit légèrement inférieure à celle de la face inférieure 1. Dans ce cas, les deux tôles peuvent être solidarisées unilatéralement par soudage de leurs ailes en 5, les ailes opposées se rejoignant lors du cintrage, et entant maintenues précisément jointives, par exemple par la simple pose en tension des tirants 6. Un de ces tirants est représente en Fig. 6 à titre d'exemple non limitatif de réalisation. Il comporte des moyens d'accrochage tels que 10, des nervures 11 et 12 et des perçages tels que 13 destinés à fixer l'appareil ou à le suspendre et permettant éventuellement de l'orienter. Ces tirants peuvent être solidarisés à l'une de leurs extrémités par exemple -par soudage, avec une des ailes latérales de 1 et 2, par exemple en 5. Sur les ailes opposées de 1 et 2, et sensiblement dans plan de 2, on réalise des découpes permettant le crochetage des tirants lors du cintrage. Les tirants peuvent etre également mis à profit pour maintenir la géométrie orthogonale et la fermeture du coffret avant cintrage, particulièrement lorsque les faces 1 et 2 sont de largeurs différentes. Lors de l t opération de cintrage, le rayon de courbure de la face superieure 2, par rapport à celui de la-face inférieure 1, est déterminé principalement par l'écartement initial de 1 et 2, la longueur utile des tirants 6 la résistance à la compression de 1isolant thermique A, la largeur de 1 et la largeur de 2 quand cette dernière est dif fie'rente de celle de 1. En pratique, pour des appareils réalisés en tôle de 5/10 mm, lorsque la face inférieure 1 a une largeur de 60 cm, que les faces 1 et 2 sont initialement distantes de 7 cm, la face supérieure 2 pourra avantageusement avoir une largeur de 58 cm afin de régler la compression de l'isolant thermique 4 et de régulariser la courbe de la face supérieure 2. Il convient de rappeler que les dimensions cidessus ne sont données qu'a titre indicatif et quelles peuvent varier notablement sans que soit changé le caractère de l'in vention. La résistance à la compression de l'isolant thermique 4 contribue à déformer la courbure de la face inférieure 1. L'isolant thermique 4 est plus fortement comprimé le long de l'axe de symétrie longitudinale de l'appareil. La courbure de la face inférieure 1 est donc augmentée le long de cet axe de symétrie, favorisant ainsi la répartition latérale du rayonnement dans ltespace à chauffer. L'appareil objet de l'invention peut être complété par deux cornières longitudinales 7 - Fig.3 permettant de le fixer par encastrement dans un plafond, par exemple par vissage, ou de le poser sur l'ossature en T inversé d'un plafond suspendu. Les cornières 7 sont elles-memes fixées par vissage, clipsage ou tout autre moyen aux ailes latérales de 1. Elles peuvent être prévues en partie basse ou haute des faces latérales. Elles peuvent également être substituées par de simples pattes coudées. Lorsque 11 appareil est destiné à être simplement suspendu au-dessus de I'espaceà chauffer, il peut être muni de deux jupes latérales 8 - Fig. 4 fixées aux ailes latérales de 1 de façon à retenir à cet endroit l'air chauffé au contact de 1. Ces jupes 8 peuvent être soit planes, soit présenter une ou plusieurs pliures. Elles absorbent une partie de l'énergie calorifique de l'air cbauffé. Leur face inférieure est traitée de façon à rayonner cette énergie, leur face supérieure est soit laissée brillante, soit traitée de manière à limiter-le rayonnement vers le haut. Ces jupes peuvent être amovibles et mises en place lors du citnrage de l'appareil. Elles peuvent également être assujetties aux ailes latérales de 1, parallèlement et contre celles-ci, par exemple au moyen d'un ruban adhésif et être rabatues lors de la mise en oeuvre. Les extrémités du caisson formé par 1 et 2 et les ailes latérales de 1 sont fermées par des flasques par exemple en tôle mince pouvant avoir une forme trapezoidale comme 9 - Fig. 5, ou préformée et venant s'encastrer dans l'appareil une fois cintre. Cette fermeture peut également être assurée par des éléments déformables ou élastiques pré solida risés à 1 ou 2 ou 1 et 2. L'appareil de chauffage objet de l'invention peut être complété par un dispositif de régulation ou delimitation incorporé, ou les deux. REVENDICATIONS 10) Appareil de chauffage par rayonnement caractérlsé en ce que son enveloppe de construction comprend essentiellement, d'une part, deux plaques ou tôles minces déterminant les faces inférieure (1) et supérieure tt) d'un caisson, présentant chacune deux ailes orthogonales et de même sens déterminant les grandes faces latérales dudit caisson, lesquelles sont partiellement emboîtées l'une dans l'autre et solidarisées au moins unilatéralement par leurs ailes, délimitant ainsi des volumes intérieur et extérieur parallèlépipédiques, et d'autre part au moins un tirant (6) de longueur utile inférieure à la largeur des faces inférieure et supérieure, venant se fixer aux ailes desdites plaques ou tôles, provoquant leur rapprochement et consécutivement le cintrage des faces inférieure (i) et supérieure (2). 20) Appareil de chauffage par rayonnement selon revendication 1 caractérisé en ce qu'il renferme au moins un élément chauffant en contact avec sa face émissive et un matelas d'isolation thermique disposé sur l'élément chauffant. 30) Appareil de chauffage par rayonnement selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que sa forme définitive découle de l'élasti- cité des matériaux employés pour sa construction. 4 ) Appareil de chauffage par rayonnement selon lZune quelconque des revendications t à 3 caractérisé en ce que sa face émissive est, après cintrage de l'appareil, plus fortement courbée le long de son axe de symétrie longitudinale que près de ses bords latéraux. 5 ) Appareil de chauffage par rayonnement selon louve quelconque'des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que la face émissive du caisson est traitée de façon à permettre la diffusion par rayonnement de la chaleur produite par l'élément chauffant et qui lui est transmise par conduction, les autres parties du caisson proprement dit étant conservées ou rendues peu émissives. 60) Appareil de chauffage par rayonnement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'il comporte des jupes latérales constituant des surfaces rayonnantes complémentaires orientées vers l'espace à chauffer. 70) Appareil de chauffage par rayonnement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu'il peut etre suspendu et orienté par simple déplacement de son centre de gravité par rapport aux suspentes. 80) Appareil de chauffage par rayonnement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu'il peut être incorpore a un plafond. 9 ) Appareil de chauffage par rayonnement aelon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce qu'il peut être mis bout à bout avec d'autres appareils identiques pour constituer des travees chauffantes.