Brevet FR2630195A1 — publié le 19891020

APPAREIL DE CHAUFFAGE PAR RADIATION UTILISANT DU GAZ COnBUSTIBLE EN TANT QU'ENERGIE DE TRANSFORMATION La présente invention est relative au. domaine des appareils de chauffage de locaux, plus particulièrement industriels, et elle concerne, plus spécifiquement, les appareils de chauffage par radiation utilisant, en tant qu'énergie de transformation, du gaz combustible de toutes origines appropriées. De tels appareils de chauffage sont, dans tous les cas, destinés à être installes, généralement selon un plan horizontal, en partie haute des locaux à chauffer, de manière à diffuser vers le bas un rayonnement infra-rouge fourni par un émetteur chauffé par la combustion du gaz combustible. De tels appareils comprennent un brûleur raccordé à une arrivée de gaz combustible et délivrant des gaz de combustion chauds dans une enceinte de circulation prolongeant la sortie du brûleur. L'enceinte de circulation est constituée par un tube métallique ou encore en céramique, généralement cylindrique, parfois constitué en épingle et dont la sortie est pourvue d'un extracteur actif des gaz de combustion. Le tube radiant est équipé d'un réflecteur situé en partie haute et à distance, de manière à réfléchir vers le bas les -radiations infra-rouge émises par la partie supérieure du tube. Une telle construction permet certainement de fournir des calories à un local, mais il s' avère que le rendement produit n'est pas satisfaisant en raison des pertes nombreuses qui interviennent dans La transmission de La chaleur. Tout d'abord, la forme cyLindrique du tube radiant et La disposition superposée à distance d'un réflecteur autorisent, par convexion, une circulation d'air autour du tube selon un mouvement ascendant entre e dernier et Le réflecteur ainsi qu'à partir des bords longitudinaux de ce réflecteur. Une perte sensible de chaleur intervient par convexion et affecte ainsi le rendement d'un tel appareiL. Le réflecteur superposé est également la source d'une perte de calories par rayonnement et convexion à partir de la face supérieure dirigée vers le haut du local. Le tube radiant, qu'il soit rectiligne ou en épingle, assure le cheminement des gaz de combustion depuis la sortie du brûleur jusqu'à l'extracteur. Il en résulte un gradiant de température entre les deux extrémités du tube qui est le siège de tensions internes alternées pour chaque cycle de fonctionnement du brûleur. En raison du gradiant de température présenté par le tube radiant sur toute sa longueur, il en résulte une hétérogénéité de chauffage créant, dans le local, des tontes de confort et d'inconfort pour les utilisateurs. Pour éviter un tel inconvénient, il est nécessaire de recourir à une implantation d'un grand nombre de tubes ou d'appareils qui grèvent, notablement, le coût d'une installation en impliquant la mise en oeuvre de moyens de chauffage surpuissants. Un autre inconvénient devant être mis au compte de tels appareils réside dans le fait qu'il est absolument impossible de les intégrer à une structure de faux-plafond susceptible de contribuer à l'établissement d'une barrière thermique favorisant le maintien des calories rayonnées à L'intérieur du volume utile du local chauffé. La présente invention vise à remédier aux inconvénients ci-dessus en proposant un nouvel appareil de chauffage par radiation pouvant, de surcroît, être réalisé de façon simple, économique, sans exiger de moyens techniques particulièrement complexes ou onéreux, tels que ceux nécessaires pour la fabrication des tubes radiants. Un autre objet de l'invention est de proposer un appareil de chauffage par radiation capable de fournir une homogénéité de température de surface conduisant à l'établissement d'une chaleur ambiante mieux répartie dans le local. Pour atteindre les objectifs ci-dessus, l'appareil de chauffage par radiation est caractérisé en ce que - le brûleur est du type atmosphérique et possède une sortie circonscrite par un tube-foyer s'étendant à l'intérieur de l'enceinte, - et L'enceinte de circulation est constituée par un caisson possédant au moins une paroi radiante et delimitant un circuit d'échange imposant aux gaz de combustion au moins, à la sortie du tube-foyer, une inversion de leur sens de circulation entre l'entrée et la sortie. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. 1 est une perspective schématique de l'appareil de chauffage par radiation-conformea L'invention. La fig. 2 est une coupe. en plan correspondant à la fig. 1. Les fig. 3 et 4 sont des coupes transversales prises, à plus grande échelle, selon les lignes III-III et IV-IV de la fig. 2. La fig. 5 est une coupe transversale partielle d'une variante de réalisation. La fig. 6 est une coupe en plan d'une autre forme de réalisation de l'objet de L'invention. La fig. 7 -est une coupe transversale prise selon la ligne VIl-VIl de la fig. 6. Selon la première forme de réalisation illustrée par les fig. 1 à 3, L'appareil de chauffage par radiation comprend un brûleur 1 du type atmosphérique raccordé à une arrivée de gaz combustible sous pression 2 aboutissant à une chambre de mélange 3 comportant un orifice 4, éventuellement réglable, d'admission d'air primaire. Le brûleur 1 possède une sortie 5 qui débouche, par un tube-foyer 6, dans un caisson 7 constituant une enceinte de circulation des gaz de combustion chauds délivrés par le brûleur 1. Le tube-foyer 6 est réalisé en acier et présente une longueur au moins égale et, de préférence, supérieure à la longueur de flamme que peut émettre le brûleur 1 à l'une quelconque de ses allures de marche. L'enceinte de circulation 7 est pourvue d'une sortie 8 prolongee par une tubulure 9 d'évacuation et d'extraction des gaz de combustion.La sortie 8 est équipée d'un dispositif 10 d'extraction mécanique interposé avant la tubulure 9. L'enceinte 7 de circulation est constituée par un caisson de forme générale parallélépipédique, formé par l'assemblage, par tout moyen convenable, de tôles en matière conductrice de la chaleur. Le caisson 7 comporte au moins une paroi radiante 11 qui est, généralement, celle orientée vers le bas lorsque le caisson 7 est suspendu, par des moyens de fixation connus, à la partie haute d'un local à chauffer. Le caisson 7 est pourvu, extérieurement mais à l'exclusion de la paroi radiante 11, d'un revêtement 12 en un matériau thermiquement isolant, tel qu'en laine de verre, en laine de roche. Le revêtement 12 est maintenu par une jaquette 13 fixée par tout moyen conçu pour réduire, voire éliminer les ponts thermiques. La jaquette 13 est pourvue de moyens de suspension 14 de tout type convenable. Le caisson 7 est exécuté pour délimiter, intérieurement, au moins un circuit 15 de circulation des gaz de combustion chauds. La délimitation du circuit 15 est choisie de manière à imposer aux gaz de combustion chauds au moins une inversion de leur sens de circulation entre le brûleur 1 et la sortie 8 du caisson. A titre d'exemple, le circuit 15 peut être délimité par l'intermédiaire de cloisons internes 16 organisées, parallèlement à l'axe longitudinal x-x' du caisson 7, à la manière de chicanes. Dans l'exemple illustré par la fig. 2, les cloisons 16 sont au nombre de deux et définissent ainsi deux inversions successives du sens de circulation. Les cloisons 16 sont réalisées en une matière conductrice de la chaleur et sont établies entre la paroi radiante Il et le dessus 17. Outre la fonction de division du volume interne du caisson, les cloisons 16 assument une fonction de raidissement du caisson. Les cloisons 16 sont réalisées en matière conductrice de la chaleur pour assumer, en plus, une fonction d'échange et de répartition thermique. En effet, les cloisons 16 sont Léchées par les gaz de combustion suivant le cheminement selon la flèche f et cèdent à ces cloisons une partie de leurs calories. Par conduction, ces calories sont retransmises à ta paroi radiante 11. L'examen de la fig. 2 permet de constater que l'inversion du sens de circulation des gaz de combustion chauds permet de disposer d'un circuit d'échange linéairement pLus Long que la longueur du caisson et d'établir une meilleure répartition de l'échange thermique permettant d'aboutir à une montée en température homogène de La paroi radiante 11. Par l'intermédiaire des cloisons 16 de conduction et de répartition, la température de la paroi radiante 11 peut ainsi se régulariser et s'homogénéiser relativement sur toute la surface, de manière à fournir un effet de rayonnement homogène en direction de la surface portée du Local. Pour améliorer encore l'homogénéité de montée en température de la paroi radiante 11, le circuit 15 put, avantageusement, être pourvu de perturbateurs 18 qui sont interposés le long du cheminement des gaz chauds avec, de préférence, un pas décroissant progressivement depuis l'entrée des gaz chauds jusqu'à la sortie 8. De tels perturbateurs 18 peuvent être constitués par des persiennes, des cLoisons ajourées ou, encore, de simples chicanes alternées. La fig. 4 montre qu'il est avantageux de border périphériquement la paroi radiante 11 par une jupe 19 prévue pour réduire les effets de convexion susceptibles de prendre naissance le long du bord périphérique de la paroi 11. La jupe 19 peut être constituée par un simple bord tombé, formé par la paroi 11 ou par la carcasse du caisson 7 ou, encore, par un pli en retour de la jaquette 13. La fig. 5 montre que la paroi radiante Il peut comporter, sur toute ou partie de sa su face, des conformations 20 destinées à la raidir pour éviter sa déformation au cours des variations de température successives au cycle de fonctionnement du brûleur 1. Les conformations 20 peuvent aussi être choisies de manière à favoriser le rayonnement en assurant, par exemple, sa concentration. La paroi radiante 11 peut être réalisée en une simple tôle de matière conductrice de la chaleur ou en un matériau conducteur revêtu d'une couche de matière réfractaire à haute inertie thermique telle que, par exemple, en silice. La fig. 7 montre une variante d'implantation des parois 16 permettant d'atteindre Les objectifs de l'invention. Dans un tel exemple de réalisation, il peut être avantageux, comme montré par la fig. 7, de conformer, au moins localement, la paroi radiante 11, de manière à lui faire comporter une partie 21 inclinée en direction d'un point bas 22 chargé d'assurer la collecte d'eau ou de liquide de condensation susceptible de se former dans la partie du circuit 15 la plus proche de la sortie 8. Dans l'exemple illustré, il est, par exemple, possible de ménager, dans la cloison 16 la plus proche de la sortie 8, une ouverture basse 22 permettant l'écoulement des eaux et liquides de condensation sur la partie inclinée 21 les amenant à proximite du point bas 22 où une température plus élevee favorise leur vaporisation. Outre les avantages de rendement par réduction des pertes thermiques et d'établissement d'une homogénéité de température par la surface radiante 11, il doit être noté que l'appareil de chauffage selon l'invention possède un corps, une enceinte ou un caisson d'échange de forme parallélépipédique qui s'intègre facilement à tout aménagement périphérique, tel que celui consistant à réaliser un faux-plafond dans lequel un tel appareil est intégré. Une telle possibilité est fournie, également, par la présence du revêtement isolant 12 permettant d'éviter, par conduction, une montée en température préjudiciable aux éléments constitutifs d'un tel plafond. Un autre avantage découlant de l'objet de l'invention réside dans la possibilité de réaliser, par des moyens simples et peu onéreux, le caisson 7 à partir de matériaux en feuille, en bande ou en tôle, aisément façonnables et stockables. REVENDICATIONS : 1 - Appareil de chauffage par radiation, utilisant du gaz combustible en tant qu'énergie de transformation, du type comprenant un brûleur (1) raccordé à une arrivée de gaz combustible (2) et délivrant des gaz de combustion chauds, une enceinte de circulation des gaz de combustion, possédant une entrée prolongeant la sortie du brûleur, formant un corps de chauffe par radiation et comportant une sortie (8) équipée d'une tubulure d'extraction (9), caractérisé en ce que :: - Le brûleur (1) est du type atmosphérique et possède une sortie circonscrite par un tube-foyer (6) s'étendant à l'intérieur de l'enceinte, - et l'enceinte de circulation est constituée par un caisson (7) possédant au moins une paroi radiante (11) et délimitant un circuit d'échange (15) imposant aux gaz de combustion au moins, à La sortie du tube-foyer, une inversion de leur sens de circulation entre l'entrée et la sortie. 2 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que Le circuit d'échange (15) est délimité par des cloisons internes (16) conductrices, assumant une première fonction de division du caisson, une seconde fonction de raidissement dudit caisson et une troisième fonction d'échange et de répartition thermique par rapport à au moins une paroi radiante. 3 - Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le circuit d'échange (15) comporte des perturbateurs (18) de circulation constituant des surfaces d'échange. 4 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le caisson (7) est pourvu extérieurement, à l'exclusion de la paroi radiante, d'un revêtement (12) isolant thermiquement, maintenu par une jaquette (13). 5 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi radiante (11) est bordée par une jupe (19). 6 - Appareil selon la revendication 1 ou 5, caractérisé en ce que la paroi radiante (11) comporte des conformations (20). 7 - Appareil selon l'une des revendications 1, 5 ou 6, caractérisé en ce que la paroi radiante (11) comporte, au moins localement, une partie (21) inclinée en direction d'un point bas (22) de collecte et de vaporisation des eaux de condensation. 8 - Appareil selon l'une des revendications 1, 5, 6 ou 7, caractérisé en ce que la face extérieure de la paroi radiante comporte un revêtement d'un matériau réfractaire à forte inertie thermique.