Brevet FR2700607A1 — publié le 19940722

ENSEMBLE DE CHAUFFE PAR RAYONNEMENT A SURFACE EMISSIVE NON PLANE La présente invention a trait à un ensemble de chauffe par rayonnement comportant une surface émissive agencée dans l'espace en sorte de pouvoir adapter le champ de rayonnement global de l'ensemble de chauffe aux particularités du local à chauffer et/ou aux conditions de chauffage souhaitées par l'utilisateur. Jusqu'à présent, les corps de chauffe des appareils de chauffage par rayonnement sont agencés sous forme d'un élément dont la face générale d'émission est une surface plane, laquelle peut éventuellement présenter un aspect résultant d'un usinage ou traitement approprié pour renforcer le pouvoir émissif de ladite surface. En outre, cette surface est généralement positionnée verticalement. Elle comprend un ou plusieurs éléments ou plaques, associés ou non pour constituer des panneaux rayonnants, lesdites plaques étant, par exemple, formées de tôles en acier émaillé portant sur l'une des faces un circuit chauffant métallisé électrique. De tels appareils de chauffage, de par la géométrie de leurs éléments chauffants, présentent l'inconvénient d'être unidirectionnel dans leur rayonnement, et de laisser, dans le local où est installé ce type d'appareil, de larges zones d'ombre délaissées ou insuffisamment atteintes par le champ rayonnant engendré par l'appareil, la puissance de rayonnement étant maximale perpendiculairement à la surface émissive et décroissant substantiellement au fur et à mesure que l'on s'éloigne de cette perpendicularité. Ceci procure à l'utilisateur du local des sensations d'inconfort résultant d'une distribution spatiale tout à fait inhomogène du flux thermique rayonnant dans le volume dudit local. La présente invention vise à pallier à ces inconvénients en proposant des appareils de chauffage par rayonnement assurant une répartition spatiale du rayonnement émis beaucoup plus équilibrée et distribuée dans l'espace environnant en fonction des nécessités. A cet effet, l'invention a pour objet un ensemble de chauffe par rayonnement à surface émissive non plane, caractérisé en ce qu'il est constitué d'au moins une plaque portant une source d'énergie calorique et dont la face émissive est agencée en sorte de rayonner dans au moins deux directions non parallèles, lesdites directions étant définies par les normales aux surfaces émissives. L'ensemble de chauffe peut ainsi être formé d'une seule plaque dont le plan général est convexe ou concave et/ou formé de plusieurs facettes orientées dans des directions différentes, ou de plusieurs plaques disposées côte à côte et dont les faces émissives définissent une surface à facettes planes et/ou convexes et/ou concaves, orientées dans une pluralité de directions convergentes ou divergentes. Par exemple, dans ce dernier cas, la divergence peut s'observer dans le plan horizontal (orientation du champ rayonnant latéralement à l'appareil de chauffage) et/ou dans le plan vertical (élargissement du champ rayonnant vers le haut et/ou le bas de l'appareil). Avantageusement, lesdites plaques individuelles sont montées orientables, l'orientation étant fixée à la construction de l'appareil de chauffage ou à la demande au cours de l'utilisation dudit appareil. La ou les faces émissives de la ou des plaques sont de préférence usinées ou traitées de manière à accroître leur pouvoir émissif. Lesdites faces émissives peuvent comporter des nervures disposées horizontalement et chargées de freiner le mouvement de convection naturelle de l'air au droit desdites faces émissives. La source d'énergie est formée d'au moins un élément générateur tel qu'unie résistance électrique, monobloc, blindée, ou un film métallique résistant déposé sur une surface isolante électriquement et thermiquement. La source peut aussi être constituée de deux éléments générateurs de calories de deux technologies différentes, par exemple une résistance électrique blindée et un fluide caloporteur, constituant ainsi une source bi-énergie. Les ensembles de chauffe par rayonnement conformes à l'invention permettent d'homogénéiser la répartition, dans le local où est installé l'appareil de chauffage par rayonnement muni d'un tel ensemble, du flux thermique rayonné engendré, par une meilleure distribution dans l'espace des directions de rayonnement des différentes parties de la surface émissive de l'appareil. Cette meilleure distribution vise en pratique, par exemple dans le cas d'un appareil radiant placé contre un mur, tout l'espace hémi-sphérique théorique d'irradiation à partir de l'appareil et permet d'éliminer ou réduire substantiellement les zones d'ombre qui seraient très importantes si ce dernier ne comportait qu'une surface émissive plane sensiblement parallèle au mur. L'amélioration de l'homogénéité des températures dans le local résulte non seulement de l'orientation des flux émis suivant différentes directions, en particulier divergentes, tant vers le haut et le bas du local que latéralement à l'appareil radiant, mais également d'une distribution plus régulière dans tout l'espace desdites directions de rayonnement. L'invention peut également être mise à profit pour non pas élargir le champ de rayonnement mais au contraire le concentrer préférentiellement vers une région particulière de l'espace à chauffer, en mettant en oeuvre des surfaces émissives, ou parties de surface émissive, concaves. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de modes de réalisation du dispositif de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement et en référence aux dessins annexés sur lesquels figure 1 est une vue schématique de face d'un appareil rayonnant conforme à l'invention figure 2 est une vue de droite schématique de l'appareil de la figure 1 figure 3 est une vue dessus schématique de l'appareil de la figure 1 figure 4 est une vue analogue à celle de la figure 3 montrant l'appareil en place devant un mur avec son tracé de courbes isothermes dans un plan horizontal figure 5 est une vue en coupe verticale suivant la ligne V-V de l'appareil de la figure 4 avec son tracé de courbes isothermes dans le plan vertical figure 6 représente en élévation latérale un type de corps de chauffe à résistance électrique monobloc approprié à la réalisation de corps de chauffe pour l'appareil des figures 1 à 5 figure 7 est une coupe transversale suivant la ligne VII-VII de l'élément chauffant de la figure 6 figure 8 est une vue similaire à celle de la figure 6 illustrant une variante de réalisation de l'élément chauffant figure 9 est une vue en coupe transversale suivant la ligne IX-IX de l'élément chauffant de la figure 8 figure 10 est une vue analogue à celle de la figure 6 illustrant une variante de réalisation d'un élément chauffant à face émissive munie de nervures parallèles à l'axe de la résistance électrique figure 11 est une vue en coupe transversale suivant la ligne XI-XI de l'élément chauffant de la figure 10 ; - figure 12 représente schématiquement un ensemble de chauffe constitué de trois corps de chauffe identiques cintrés superposés, et figures 13 à 16 illustrent encore schématiquement d'autres variantes de réalisation d'ensembles de chauffe selon l'invention. Sur les figures 1 à 5 on a représenté schématiquement en 1 l'enveloppe externe d'un appareil radiant, en 2 la face avant ajourée dudit appareil et en 3 deux corps de chauffe identiques conformes à l'invention. Ces corps de chauffe 3 sont par exemple identiques à celui représenté en figures 6 et 7, à savoir constitués d'une plaque métallique 4 relativement mince en matériau ayant un bon pouvoir émissif, de l'aluminium par exemple. La plaque 4 est de forme générale rectangulaire et comporte sur sa face opposée à la face émissive 5, dans l'axe longitudinal de la plaque, un conduit tubulaire 6 enfermant une résistance électrique 7 noyée dans un matériau isolant approprié 8. La plaque 4 avec son conduit 6 est réalisée par extrusion et est pliée suivant deux lignes de pliage 9 orthogonales à l'axe longitudinal de la plaque 4, pour former une face émissive à trois facettes 4a,4b et 4c formant entre elles un angle déterminé. On a représenté en 10 sur la figure 6 les organes de connexion électrique de la résistance 7 aux deux extrémités du corps de chauffe. Dans le mode de réalisation illustré par les figures 1 à 5, l'appareil radiant comporte deux éléments de chauffe superposés en sorte de constituer en façade avant de l'appareil une surface émissive comprenant un plan central défini par les deux facettes 4b situées dans une plan vertical parallèle au mur 11 (figures 4,5) auquel est par exemple adossé l'appareil. Ledit plan vertical central (4b) est flanqué de part et d'autre d'un plan vertical (respectivement défini par les facettes superposees 4a et les facettes superposées 4c) dont la normale (respectivement Na et Nc) diverge par rapport à la normale Nb au plan des facettes 4b, ce qui élargit, latéralement à l'appareil, le champ de rayonnement calorique comme illustré par les courbes isothermes 12 de la figure 4. Dans le plan vertical (figure 5) le champ de rayonnement global (isothermes 12) résulte de la superposition des champs respectifs des deux corps de chauffe 3. Bien entendu, les deux éléments 3 peuvent être remplacés par un élément unique de même étendue, ou par un nombre supérieur à deux d'éléments 3, également superposes. Les éléments 3 peuvent être en variante constitués comme représenté en figures 8 et 9. Le corps de chauffe des figures 8 et 9 est identique à celui des figures 6 et 7, excepté que la plaque diffusante 4' n'est pas plane mais cintrée autour d'un axe parallèle à celui de la résistance 7, la face émissive 5' étant concave. I1 en résulte que lesdites facettes 4'a, 4'b, 4'c vont contribuer, du fait de leur concavité, à refermer l'éventail, dans le plan vertical, du champ de rayonnement, en sorte de concentrer davantage, et donc de mieux cibler, le flux thermique rayonnant en direction d'une région privilégiée de l'espace à chauffer. Les faces émissives 5,5' des corps de chauffe 3 sont de préférence, comme indiqué dans la demande de brevet français FR-93 00619 au nom de la Demanderesse, usinée ou traitée en vue d'améliorer leur pouvoir émissif. C'est ainsi que lesdites faces émissives peuvent être soumises à un traitement de surface tel qu'un sablage, un grenaillage, un striage dans l'axe de la résistance 7,7' (comme illustré par les figures 7 et 9), ou une attaque chimique ou une électro-érosion. Lesdites faces émissives peuvent en outre être revêtues d'une peinture sombre, noire ou grise et mate. Le corps de chauffe des figures 6 et 7 peut être muni, sur sa face émissive 5, comme illustré par les figures 10 et 11, de nervures 13 parallèles à l'axe de la ou des résistances monoblocs ou blindées (7) et perpendiculaires au plan de la plaque 4. Ces nervures 13, par exemple de quelques millimètres de hauteur (4 ou plus), d'épaisseur quelconque et espacées de quelques centimètres en fonction de la hauteur des nervures, ont pour objectif de freiner le mouvement de convection naturelle de l'air au droit de la face émissive 5, les nervures étant disposées à l'horizontale lorsque le corps de chauffe est monté sur l'appareil radiant. Lesdites nervures 13 définissent par compartimentage des zones en contact avec la surface émissive où se créent des mini-turbulences favorisant l'évacuation des calories par rayonnement au détriment de la convection et contribuant à rendre plus homogène la répartition des températures sur toute la surface émissive. Les corps de chauffe des figures 1 à 11 peuvent comporter une source de chaleur bi-énergie, comme mentionné dans ladite demande de brevet FR-93 00619, constituée d'une résistance électrique monobloc ou blindée (7,7') associée à un fluide caloporteur véhiculé dans un conduit approprié (non représenté) ménagé sur la face arrière de la plaque 4,4', parallèlement au conduit 6,6'. Dans les exemples de réalisation ci-dessus, chaque corps de chauffe comporte une plaque monobloc définissant par cintrage plusieurs plans (4a,4b,4c) de rayonnement, mais il est évident que l'ensemble de chauffe pourrait être constitué de la juxtaposition de corps de chauffe individuels à une seule face ou facette émissive plane ou non. Les différentes facettes peuvent être orientées différemment selon toute combinaison, à la fois de formes et dimensions des facettes et d'orientation dans l'espace de leur normale (Na,Nb,Nc), en sorte de diriger les flux thermiques rayonnants élémentaires vers le haut et/ou le bas de l'appareil, vers l'un et/ou l'autre des côtés latéraux de l'appareil, et/ou suivant toute autre direction. Les figures 12 et 13 illustrent de telles applications. Sur la figure 12 sont représentées trois séries superposées de trois corps de chauffe, à savoir un corps central rectangulaire vertical 15, flanqué de deux corps carrés verticaux 16, tournés sur les côtés. L'agencement de la figure 13 reprend celui de la figure 12 en y ajoutant en partie supérieure et en partie inférieure une série de trois corps individuels 17 dont les faces planes émissives sont inclinées différemment de celles des corps 15 et 16 en sorte d'obtenir une diffusion de la chaleur rayonnée encore plus régulière et dans un plus grand nombre de directions à partir d'un point fictif situé au centre de l'appareil de chauffage. Les corps de chauffe élémentaires 15 à 17 peuvent être montés fixes sur le bâti de l'appareil ou réglables en inclinaison, soit au montage de l'appareil en fonction de sa destination, soit en cours de fonctionnement de l'appareil au gré de l'utilisateur qui peut ainsi modifier la directivité d'au moins une partie de la surface émissive totale de l'appareil. Les faces émissives des corps de chauffe peuvent être incurvées et concaves ou, plus généralement, convexes, comme illustré par les figures 14 à 15. La figure 14 représente schématiquement un appareil radiant à plusieurs corps de chauffe individuels 18 à face émissive convexe de contour divers et agencés côte à côte en formant comme un jeu de pavés juxtaposés selon toute combinaison esthétiquement intéressante, lesdites faces émissives étant convexes, ou planes et disposées dans un même plan ou suivant quatre plans à la manière d'un toit à quatre pentes, ou suivant toute autre disposition. Sur la figure 15, l'ensemble de chauffe comprend trois éléments en forme de bande 19 cintrée suivant un profil quelconque, par exemple parabolique, régulier ou non, assurant ainsi une distribution encore plus régulière des directions privilégiées de rayonnement, à savoir la normale à la surface d'émission. Les bandes 19 de la figure 15 sont cintrées autour d'un axe de même direction, mais le cintrage pourrait tout aussi bien être effectué selon diverses directions, en sorte d'obtenir à la limite, par exemple, une surface émissive hémisphérique. Dans l'agencement de la figure 16, il est prévu une bande centrale 20 approximativement du type des bandes 19 de la figure 15, flanquée en parties supérieure et inférieure de bandes 21 indépendantes ou non, à surface approximativement conique et tournée respectivement vers le haut et vers le bas. On peut évidemment multiplier à l'infini le nombre des facettes élémentaires émissives, leur agencement mutuel, leurs formes et dimensions, sans sortir pour autant du cadre de l'invention. Les facettes élémentaires ou parties émissives peuvent également être commandées indépendamment en intensité de rayonnement. De même, la source d'énergie de chaque corps de chauffe peut être constituée par l'un quelconque des moyens connus pour amener ou créer les calories nécessaires, notamment les résistances électriques monoblocs, blindées, ou à film résistant déposé sur un support approprié ou autres, et des fluides caloporteurs. Bien que les corps de chauffe illustrés par les figures 6 à 11 ne comportent qu'unie résistance électrique monobloc (ou autre), il est possible d'en prévoir plusieurs sur le même corps. De préférence, dans les combinaisons de facettes émissives individuelles (figures 12 à 16) les bords des différentes facettes seront jointifs ou à faible distance les uns des autres. REVENDICATIONS 1. Ensemble de chauffe par rayonnement à surface émissive non plane, caractérisé en ce qu'il est constitué d'au moins une plaque (4) portant une source d'énergie calorique (7) et dont la face émissive (5) est agencée en sorte de rayonner dans au moins deux directions non parallèles, lesdites directions étant définies par les normales aux surfaces émissives. 2. Ensemble de chauffe selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est formé d'une seule plaque (4,4') dont le plan général est convexe ou concave et/ou formé de plusieurs facettes (4a,4b,4c) orientées dans des directions différentes. 3. Ensemble de chauffe selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué de plusieurs plaques (15 à 21) disposées côte à côte et dont les faces émissives définissent une surface à facettes planes et/ou convexes et/ou concaves, orientées dans une pluralité de directions. 4. Ensemble de chauffe selon la revendication 3, caractérisé en ce que les directions d'orientation desdites facettes (15 à 21) sont divergentes dans un plan horizontal et/ou dans un plan vertical. 5. Ensemble de chauffe selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que lesdites plaques individuelles (15 à 17) sont montées orientables, l'orientation étant fixée à la construction de l'appareil de chauffage ou à la demande au cours de l'utilisation dudit appareil. 6. Ensemble de chauffe selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la ou les faces émissives (5,5') de la ou des plaques (4 ; 15 à 21) sont usinées ou traitées de manière à accroître leur pouvoir émissif. 7. Ensemble de chauffe selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdites faces émissives (5,5') comportent des nervures (13) disposées horizontalement et chargées de freiner le mouvement de convection naturelle de l'air au droit desdites faces émissives. 8. Ensemble de chauffe selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la source d'énergie est formée d'au moins un élément générateur tel qu'unie résistance électrique monobloc ou blindée (7,7') ou un film métallique résistant déposé sur une surface émaillée. 9. Ensemble de chauffe selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite source d'énergie est constituée de deux éléments générateurs de calories de deux technologies différentes, notamment une résistance électrique monobloc ou blindée (7,7') et un fluide caloporteur, constituant ainsi une source bi-energie. 10. Ensemble de chauffe selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les différentes parties émissives peuvent être commandées indépendamment en intensité de rayonnement.