Brevet FR2680226A1 — publié le 19930212

La présente invention concerne des dispositifs de chauffage au gaz par rayonnement, utilisés, notamment, pour le chauffage de locaux, tels qu'ateliers, salles de gymnase, lieu de culte, hall d'exposition etc. On connaît de tels dispositifs et on se reportera, par exemple, au brevet français nO 86 18318. Ce dispositif est essentiellement constitué d'un tube radiant cylindrique en forme de U dont une extrémité est reliée à un brûleur à gaz et l'autre extrémité à un extracteur des gaz brûlés. Ce tube est coiffé d'un réflecteur. Le dispositif est installé en hauteur et est, par exemple, suspendu au plafond du local à chauffer. En fonctionnement, le tube est chauffé par le brûleur et il émet un rayonnement infrarouge qui est utilisé pour le chauffage des corps qui l'absorbent. L'inconvénient de tels dispositifs est que le tube émet dans toutes les directions autour de son axe et on est obligé, pour éviter les pertes de puissance d'émission vers le plafond, de prévoir un réflecteur pour réfléchir vers le bas les rayons émis vers le haut. On a cherché à déterminer une forme optimale à ce réflecteur. Des solutions sont données, par exemple, dans les documents de brevet, EP 107 745, EP 132 153, etc. Dans le document EP 107 745, pour éviter les pertes dues au réflecteur, on a recouvert sa surface supérieure d'un isolant thermique. En réalité, ces solutions ne donnent pas entière satisfaction car il y a toujours des pertes de chaleur soit par le dessus du réflecteur, soit latéralement par convection. On a donc cherché une solution qui permette d'augmenter la puissance émise vers le sol par rapport aux dispositifs connus, notamment en évitant les déperditions de chaleur et de rayonnement vers le haut. En d'autres termes, on a cherché à réaliser un dispositif de chauffage dont le rayonnement soit entièrement et directement dirigé vers le sol. Ces buts sont atteints par le dispositif de l'invention en ce qu'il se compose d'un boîtier dont la face inférieure comporte un panneau radiant à la surface émissive entièrement tournée vers le sol, ledit panneau étant surmonté d'un élément d'isolation monté à l'intérieur du boîtier formant, avec ledit élément d'isolation, un premier canal à une extrémité duquel débouche la bouche de sortie d'un brûleur et dont l'autre extrémité débouche dans le volume intérieur du boîtier non-occupé par ledit premier canal, ledit volume formant un second canal à l'extrémité duquel est reliée la bouche d'entrée d'un extracteur. Avec cette configuration, la surface d'émission est entièrement tournée vers le bas, avec pour conséquence directe qu'il n'y a pas de rayonnements émis vers le haut. La puissance d'émission par mètrecarré au sol est donc sensiblement améliorée par rapport à celle qui est généralement obtenue avec les dispositifs connus. On obtient en outre un effet esthétique, le dispositif formant un ensemble compact. Comme on le verra dans la suite de la description, la configuration à deux canaux, un canal aller comprenant le panneau radiant et un canal retour, permet d'optimiser le rendement de chauffage du dispositif, en prévoyant, notamment, que les pertes par convection aient lieu plutôt sur le côté dudit dispositif que sur le dessus. Enfin, le brûleur et l'extracteur sont placés l'un à côté de l'autre, si bien qu'il est possible de ne prévoir qu'une seule canalisation double pour l'amenée d'air au brûleur et l'évacuation des gaz brûlés par l'extracteur. Selon une autre caractéristique de l'invention, le panneau radiant couvre l'entière surface de la face inférieure du boitier, ce qui améliore encore la puissance d'émission. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'élément d'isolation est constitué soit de fibres d'alumine soit de caolin qui sont des matériaux d'isolation thermique présentant en outre une certaine rigidité. Ces buts peuvent également être atteints par un dispositif selon un second mode de réalisation de l'invention qui se compose d'un boîtier dont la face inférieure comporte un panneau radiant à la surface émissive entièrement tournée vers le sol, ledit panneau étant surmonté d'un élément d'isolation monté à l'intérieur du boîtier formant, avec ledit élément d'isolation, un premier canal à une extrémité duquel débouche la bouche de sortie d'un brûleur, du type à air soufflé, et dont l'autre extrémité est reliée à un conduite d'évacuation des gaz brûlés. L'utilisation d'un brûleur du type à air soufflé n'oblige pas à utiliser un extracteur pour l'évacuation des gaz brûlés. La configuration du dispositif est simplifié puisqu'il n'est pas nécessaire de prévoir un canal retour pour pouvoir positionner l'extracteur à côté du brûleur pour pouvoir positionner l'extracteur à côté du brûleur. Pour optimiser le rendement énergétique du dispositif, on réchauffe l'air d'alimentation dudit brûleur et on prévoit, pour ce faire, à l'intérieur du boîtier, au-dessus du premier canal, un second canal dont l'extrémité côté conduit d'évacuation est reliée à un conduit d'amenée d'air et dont l'autre extrémité, côté brûleur, est reliée à la bouche d'entrée d'air dudit brûleur. Le conduit d'amenée d'air et le conduit d'échappement des gaz brûlés peuvent être disposés l'un à côté de l'autre et, par conséquent, un seul passage dans la toiture ou un mur peut être prévu. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels: la Fig. 1 est une vue en perspective d'un dispositif de chauffage à gaz par rayonnement selon l'invention, la Fig. 2 est une vue en coupe transversale selon le plan II/II de la Fig. 1, la Fig. 3 est une vue en coupe transversale d'un dispositif de chauffage selon un second mode de réalisation de l'invention, et la Fig. 4 est une vue en coupe selon un plan longitudinal d'un dispositif de chauffage selon le second mode de réalisation de l'invention. La Fig. 1 montre un dispositif de chauffage à gaz par rayonnement selon la présente invention. I1 comprend un dispositif radiant 10, un bloc brûleur 20 dont la bouche d'entrée 21 est reliée à une canalisation d'amenée d'air 30 et dont la bouche de sortie 22 débouche dans le dispositif radiant 10. Il comporte encore un extracteur 40 dont la bouche d'entrée 41 est reliée au dispositif radiant 10 et dont la bouche de sortie 42 est reliée à un conduit d'évacuation des gaz brûlés 50. Des conduits d'amenée 30 et d'évacuation 50 sont voisins l'un de l'autre si bien qu'il est possible de les réunir en une seule conduite double. Ceci permet de ne prévoir qu'un seul passage dans la toiture ou la paroi du batîment dans lequel est installé le dispositif de chauffage, pour l'aspiration d'air et le rejet des gaz brûlés. Le bloc brûleur 20 utilisé est d'un type qui est connu de l'homme de métier. Il est conçu pour fonctionner au gaz et comporte les accessoires nécessaires à son fonctionnement, tel qu'un dispositif d'allumage et de contrôle de flamme. L'extracteur 40 est également prévu avec les accessoires nécessaires à son fonctionnement tel qu'un dispositif de sécurité qui prévoit l'arrêt du système en cas de non-fonctionnement de l'extracteur 40. La structure d'un dispositif radiant 10 selon l'invention est décrite en relation avec la Fig. 1 et la Fig. 2, laquelle est une vue en coupe transversale du dispositif radiant 10 selon le plan II/II de la Fig. 1. Il comprend un boîtier 11 de forme sensiblement parallélépipèdique allongée entièrement ouvert sur la face inférieure à l'exception du rebords 12 à 900 sur son périmètre inférieur. A l'intérieur du boîtier 11, est monté longitudinalement un élément d'isolation 13 allongé dont la section est, par exemple, sensiblement trapézodale, avec une face supérieure 130 et deux faces latérales 131 et 132. Les bords inférieurs des faces latérales 131 et 132 reposent et sont fixés, par tous moyens appropriés, sur les surfaces supérieures des rebords 12 du boîtier 11.L'élément d'isolation 13 est légèrement plus court que le boîtier 11, ménageant un espace libre à une extrémité du boîtier 11. L'élément d'isolation 13 est constitué dans un matériau isolant thermiquement et rigide. Il s'agit, par exemple, d'un matériau de fibres d'alumine ou de caolin. La face inférieure du dispositif radiant 10 comporte un panneau radiant 14 qui est constitué dans un matériau tel et qui a subi un traitement tel que son pouvoir émissif de rayonnements infrarouges est important. Ce matériau est avantageusement de l'acier car ce matériau a une bonne tenue à la chaleur. Il a subi un traitement tel que celui qui est décrit dans le brevet nO 86 07955. Il peut également s'agir d'un traitement de grenaillage qui crée des aspérités et donc augmente la surface réellement émissive, ou d'un traitement chimique d'attaque par un acide. Il pourrait être autre dès lors qu'il permet d'obtenir un panneau présentant un pouvoir d'émission qui est important. Tel que cela est représenté à la Fig. 2, le panneau radiant 14 couvre la totalité de la surface inférieure du dispositif radiant 10.Cette disposition est avantageuse car elle permet d'optimiser la surface émissive. L'élément d'isolation 13 et le panneau radiant 14 forment ensemble un canal 15 de section trapézoidale dont une extrémité est bouchée par une paroi d'extrémité 111 du boîtier 11, l'autre extrémité débouchant, au contraire dans le volume du boîtier 11. La paroi 111 qui bouche le canal 15 est percée d'un trou qui débouche dans le canal 15 et qui reçoit la bouche de sortie 22 du brûleur 20. La paroi supérieure 130 et les parois longitudinales latérales 131 et 132 de l'élément 13 forment avec la paroi supérieure du boîtier 11 un canal de retour 16 que la paroi 111 bouche à une extrémité. Dans cette paroi 111, est percé un trou qui débouche dans ce canal 15 et qui reçoit la bouche d'entrée 41 de l'extracteur 40. Le fonctionnement du dispositif de chauffage selon ce premier mode de réalisation de l'invention est le suivant. Le brûleur 20 en route libère une flamme allongée qui est nourrie par l'oxygène de l'air introduit par le conduit 30. Cette flamme chauffe le panneau 14 ainsi que l'air présent dans le canal 15, cet air et les gaz issus de la combustion engendrée par le brûleur étant aspirés par l'extracteur 40 qui évacue les gaz brûlés par le conduit 50. La chaleur dégagée par ce processus est transmise, presque exclusivement, au panneau radiant 14 dont la température s'élève jusqu'à atteindre des températures de l'ordre de 3800 C à 4500 C. A cette température, l'émission de rayonnement infrarouge est importante. un a représenté, respectivement dans les canaux 15 et 16, par un cercle avec une croix et un cercle avec un point, les sens de déplacement des gaz de combustion, d'une part, en s'éloignant du plan de la Fig. et d'autre part en s'en rapprochant. Les flèches A et B montrent le déplacement des gaz dans la partie à l'intérieur du boîtier 11 qui se trouve hors du canal 15. Le fait de prévoir un canal aller 15 et un canal retour 16 permet de positionner le brûleur 20 et l'extracteur 40 l'un à côté de l'autre, par exemple, sous un même boîtier de protection. Cette configuration autorise également l'utilisation d'une canalisation double d'amenée d'air et d'évacuation des gaz brûlés. L'élément d'isolation 13 diminue les déperditions de chaleur par convection. La température présente un gradient le long des canaux 15 et 16, et la longueur du dispositif 10 est telle qu'une grande partie de la chaleur qui est cédée, l'est au panneau 14. Le canal de retour 16 n'est pas isolé et les gaz qui le parcourent cèdent en partie leur chaleur à la paroi supérieure du boîtier 11, cette chaleur étant transférée à l'air environnant où elle se dissipe par convection. On constate, par conséquent, que le dispositif de chauffage de l'invention présente une puissance d'émission et un rendement qui sont optimisés, ceci de par sa configuration. A la Fig. 3, on a représenté, selon un plan de coupe transversal, un autre mode de réalisation de l'invention. Le canal inférieur 15 est, comme dans le mode de réalisation précédent, constitué par un élément d'isolation 13 et d'un panneau radiant 14. Le boîtier 11 est ici constitué de deux parties latérales 112 et 113 qui coiffent respectivement les faces latérales inclinées 131 et 132 de l'élément d'isolation 13 pour former avec celui-ci deux canaux latéraux 17 de retour des gaz brûlés. Les extrémités, c8té extracteur 40, de ces deux canaux 17 sont reliées ensemble à la bouche d'entrée 41 de l'extracteur 40. Le boîtier 11 comporte encore une partie supérieure 114 sensiblement parallélépipèdique qui vient coiffer la paroi supérieure 130 de l'élément d'isolation 13 et des parties latérales 112 et 113.Pour des raisons de facilité de réalisation de cette partie 114, sa paroi inférieure présente une ouverture rectangulaire de largeur légèrement inférieure à la dimension de la petite base du trapèze de l'élément d'isolation 13. La partie 114 forme avec la paroi supérieure 130 de l'élément 13 un canal 18. Les canaux 17 servent au retour des gaz brûlés vers l'extracteur. On peut également prévoir ce retour par le canal 18. La partie 114 peut être également fermée à ses deux extrémités et forme alors une couche d'air d'isolation évitant une trop forte convection vers la partie supérieure du dispositif de chauffage. Une autre solution d'utilisation du second mode de réalisation est représentée à la Fig. 4. Dans cette configuration, on utilise un brûleur 20 qui est du type à air soufflé et qui ne nécessite, par conséquent, pas de moyens d'extraction. Dans cette configuration, l'extracteur 40 n'étant plus nécessaire, on ne prévoit pas de canal retour. Le canal 18 formé par la partie supérieure 114 du boîtier 11 est relié, par une de ses extrémités, à un conduit d'amenée d'air 30' et, par son autre extrémité, à la bouche d'entrée 21' du brûleur 20'. Le canal inférieur 15 est quant à lui relié à un conduit d'évacuation des gaz brûlés 50'. On remarquera d'abord que l'élément d'isolation 13 a, dans ce cas, la longueur du boîtier 11 et qu'il est fermé, par le boîtier 11, à ses deux extrémités et, ensuite, que les deux conduits 30' et 50' se trouvent l'un à côté de l'autre pouvant alors déboucher, en vue de la traversée d'un toit ou d'une paroi murale, dans une même canalisation double. L'air introduit dans le canal supérieur 18 est réchauffé par la chaleur transmise par conduction par le canal inférieur 15, ce qui a pour avantage d'améliorer le rendement du brûleur. Le fonctionnement est le même que celui qui a été décrit précédemment, la flamme du brûleur transférant sa chaleur, directement ou indirectement, au panneau radiant 14 qui émet alors un rayonnement infrarouge vers l'extérieur. Notons que la forme du panneau radiant 14 qui a été considérée comme plane dans la présente description pourrait également être de forme bombée, présentant ainsi une section en forme d'arc de cercle, mais aussi de secteur de polygone. Il pourrait aussi ne pas couvrir totalement la partie inférieure du boîtier, celui-ci présentant des rebords larges sur sa surface inférieure. Ce qui est important de considérer c'est que le panneau 14 a une forme dont la surface d'émission est tournée vers le sol. De même, on a considéré que l'élément d'isolation 13 avait une section trapézoldale, mais on comprendra que l'invention n'est pas limitée à cette forme et qu'elle pourrait être, par exemple, un arc de cercle, polygonale, etc. Néanmoins, la section trapézoidale est la forme dont la réalisation semble être la plus aisée. REVENDICATIONS 1) Dispositif de chauffage à gaz par rayonnement, notamment pour le chauffage de locaux tels qu'ateliers, gymnases, ledit dispositif étant suspendu au plafond dudit local, caractérisé en ce qu'il se compose d'un boîtier (11) dont la face inférieure comporte un panneau radiant (14) à la surface émissive entièrement tournée vers le sol, ledit panneau (14) étant surmonté d'un élément d'isolation (13) monté à l'intérieur du boîtier (11) et formant, avec ledit élément d'isolation (13), un premier canal (15) à une extrémité duquel débouche la bouche de sortie (22) d'un brûleur (20) et dont l'autre extrémité débouche dans le volume intérieur du boîtier (11) non-occupé par ledit premier canal (15), ledit volume formant, au-dessus du premier canal (15), un second canal (16) à l'extrémité duquel est reliée la bouche d'entrée (41) d'un extracteur (40). 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le panneau radiant (14) couvre l'entière surface de la face inférieure du boîtier (11). 3) Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément d'isolation (13) est constitué de fibres d'alumine. 4) Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément d'isolation (13) est constitué de caolin. 5) Dispositif de chauffage à gaz par rayonnement, caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier (11) dont la face inférieure comporte un panneau radiant (14) à la surface émissive entièrement tournée vers le sol, ledit panneau (14) étant surmonté d'un élément d'isolation (13) monté à l'intérieur du boîtier (11) et formant, avec ledit élément d'isolation (13), un premier canal (15) à une extrémité duquel débouche la bouche de sortie (21') d'un brûleur (20'), du type à air soufflé, et dont l'autre extrémité est reliée à un conduit d'évacuation (50') des gaz brûlés. 6) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'à l'intérieur du boîtier (11), au-dessus du premier canal (15), est formé un second canal (18) dont l'extrémité, côté conduit d'évacuation est reliée à un conduit d'amenée d'air (30') et dont l'autre extrémité, côté brûleur (20'), est reliée à la bouche d'entrée d'air (21') dudit brûleur (20'). 7) Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le panneau radiant (14') couvre 1 'entière surface de la face inférieure du boîtier. 8) Dispositif selon une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que l'élément d'isolation (13) est constitué de fibres d'alumine. 9) Dispositif selon une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que l'élément d'isolation (13) est constitué de caolin.