Brevet FR2792491A1 — publié le 20001020

I DISPOSITIF DE CHAUFFAGE ELECTRIQUE A CABLES ELECTRIQUES AUTOREGULANTS. La présente invention concerne des perfectionnements apportés aux dispositifs de chauffage électrique constitués de câbles électriques chauffants disposés dans ou sur un panneau, par exemple, mais non exclusivement, un mur et/ou un plafond et/ou un plancher d'un local en vue du chauffage de celui-ci. On connaît aujourd'hui diverses techniques de chauffage électrique adaptées au chauffage de locaux par le sol et/ou le plafond et/ou les murs. On connaît notamment des techniques faisant appel à des câbles électriques chauffants à puissance constante, constitués sous forme soit de câbles monoconducteurs, soit de câbles biconducteurs. Il en résulte une installation plus simple et plus rapide, sans entretien. De plus, ce type de câble ne génère pas de champ électromagnétique et satisfait en cela aux normes européennes CEM. Cependant, les installations réalisées grâce à ces câbles à puissance constante présentent de multiples inconvénients, et en particulier, d'une part, celui de nécessiter la fabrication de nappes qui coûtent relativement cher et dont la mise en oeuvre doit répondre à des règles de calcul préalable sous peine d'aboutir à un fonctionnement défectueux et, d'autre part, celui de mal supporter la présence d'un obstacle thermique pouvant engendrer le phénomène dit de " blocage thermique ". On connaît également des techniques faisant appel à des câbles dits " autorégulants ", c'est-à-dire présentant une caractéristique d'autorégulation de puissance en fonction de l'écart thermique entre le câble et le milieu extérieur, ce qui offre l'avantage d'éviter l'effet de blocage thermique précité. Par cable autorégulant, on entend un câble constitué d'au moins deux conducteurs électriques et d'une composition polymérique électriquement conductrice présentant un coefficient de température positif, c'est-à-dire que sa résistivité augmente dans un certain intervalle de température. De plus, réagissant aux variations thermiques du milieu extérieur, par exemple celles induites par l'exposition directe au soleil de la surface à chauffer, ils se comportent comme des cables " intelligents " susceptibles de moduler, sur une surface considérée, leur puissance. De tels câbles autorégulants sont actuellement couramment disponibles dans le commerce. Toutefois, les câbles autorégulants présentent quelques inconvénients majeurs lorsqu'ils sont purement et simplement utilisés comme les câbles à puissance constante; notamment, lors de la phase de mise en fonctionnement, il y a un appel d'une forte intensité de courant qui, pour une installation complète dans un pavillon par exemple, peut être inacceptable. De plus, ce type de câble se présente habituellement sous forme de cable plat et le fait de l'installer en nappe sur la tranche nuit à la réalisation d'une surface économique, ne procure pas un échange thermique optimum et nuit à la réalisation d'un chantier en toute sécurité. Par ailleurs, le câble autorégulant, en raison du principe même de réalisation de ce type de câble, est d'un coût sensiblement supérieur à celui du câble à puissance constante, surcoût qui est préjudiciable au développement de telles solutions. C'est dans ces conditions que l'invention a essentiellement pour but de remédier aux inconvénients qui viennent d'être exposés, présentés par les dispositifs connus, et de proposer une solution technique originale mettant en oeuvre des câbles autorégulants dont les avantages indiqués ci-dessus sont déterminants, mais en faisant en sorte d'écarter les inconvénients propres remarqués jusqu'à présent, de telle manière qu'il soit possible de réaliser des dispositifs de chauffage électrique très performants sur le plan des échanges thermiques, ne provoquant, lors de leur mise en fonctionnement, qu'un appel de courant bien moindre que par le passé et parfaitement supportable par une installation électrique domestique traditionnelle, faciles à mettre en place, et moins coûteux que ceux actuellement proposés. A ces fins, il est proposé un dispositif de chauffage électrique constitué de câbles électriques chauffants disposés dans ou sur un panneau, qui, étant constitué conformément à l'invention, se caractérise en ce que les câbles électriques sont des câbles électriques autorégulants disposés à plat dans ou sur le panneau et constitués en tronçons relativement courts qui s'étendent à partir d'au moins un collecteur commun d'alimentation électrique auxquels ils sont électriquement raccordés et qui sont disposés, par groupes, sensiblement parallèlement les uns aux autres. Grâce à l'agencement conforme à l'invention, on exploite au mieux toutes les qualités du câble autorégulant spécialement conçu à l'effet de chauffage. En particulier le montage à plat du câble sur ou dans le panneau optimise les échanges thermiques entre le câble et le panneau. La caractéristique d'autorégulation en puissance du câble permet d'assurer un fonctionnement optimisé de l'ensemble du panneau ainsi équipé en fonction des conditions extérieures, même localisées: le panneau ainsi équipé est rendu thermiquement " intelligent " grâce à la couverture procurée par les tronçons de câble autorégulant. Enfin, la mise en euvre du câble autorégulant sous forme de tronçons de courtes longueurs, avec une conformation plate présentant un grand rapport largeur sur épaisseur, conduit à une réduction notable du courant d'appel lors de la mise en service. Dans un agencement possible, les tronçons de câble autorégulants sont disposés en un peigne et s'étendent à partir d'un collecteur commun d'alimentation approximativement transversal auxdits tronçons. Dans une variante, le dispositif de chauffage de l'invention peut comporter au moins deux collecteurs d'alimentation distants l'un de l'autre et sensiblement parallèles l'un à l'autre et les câbles électriques autorégulants sont disposés en au moins deux peignes imbriqués l'un dans l'autre, sans contact mutuel. Dans un autre mode de réalisation, préféré, les tronçons de câble autorégulant sont reliés, par des câbles électriques de liaison, à un dispositif de raccordement commun qui peut être un simple bornier ou barrette de connexion traditionnel, ou qui peut être aussi un dispositif actif propre à alimenter les tronçons de façon sélective en fonction de l'importance du chauffage à procurer. Selon les mises en oeuvre envisagées, les câbles électriques autorégulants peuvent être fixés directement, à plat, sur la surface du panneau ou bien être fixés, à plat, au fond de gorges respectives creusées dans le panneau. De façon avantageuse, pour réduire les pertes thermiques on peut prévoir qu'une couche réfléchissante est interposée entre le câble autorégulant et la surface du panneau et/ou qu'un élément de diffusion thermique est disposé par-dessus le câble autorégulant. Un dispositif de chauffage agencé conformément à l'invention trouve une utilisation préférée pour le chauffage d'un local (habitation ou autre), le panneau de montage des câbles autorégulants étant alors constitué par un ou plusieurs murs et/ou le plancher et/ou le plafond, des cloisons spécialement prévues à cet effet pouvant également être disposées au sein du local aux fins de support exclusif des câbles autorégulants ou en association avec un ou plusieurs murs, plafond ou plancher eux-mêmes équipés. On peut également envisager que le panneau précité est une plaque de support, notamment en matériau isolant, qui, après équipement, est incorporée dans un mur et/ou un plancher et/ou un plafond d'un local en étant associée à un diffuseur thermique. Le dispositif de chauffage conforme à l'invention écarte l'obligation d'une réalisation préalable d'une nappe de câblage, ce qui se révèle très économique malgré un coût du mètre linéaire de câble autorégulant qui est supérieur au coût du mètre linéaire de câble traditionnel à puissance constante. Cette considération économique résulte également de l'emploi du câble autorégulant sous forme de tronçons de courtes longueurs disposés parallèlement par groupes. Un tel dispositif de chauffage est en outre simple à installer, même pour une personne non professionnelle. Dans le cas d'une configuration en peigne comme indiqué plus haut, le recours à des raccords rapides, pouvant éventuellement prééquiper les tronçons de câble autorégulant commercialisés, permet un raccord rapide, simple, fiable et sécurisé des divers tronçons de câble autorégulant avec le collecteur commun. Quant à la mise en oeuvre préférée mentionnée plus haut, la liaison entre chaque tronçon de câble autorégulant et son câble électrique associé peut être réalisée en usine (par exemple par une simple épissure) et la connexion au dispositif de raccordement n'offre ensuite aucune difficulté, même pour une personne non spécialiste. En outre, le montage de tels tronçons de câble n'est pas tributaire d'une rectilinéarité rigoureuse et/ou d'un pas d'espacement rigoureux des gorges creusées dans le panneau. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit de certains modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples nullement limitatifs. Dans cette description on se réfère aux dessins annexés sur lesquels: - la fig. 1 est une vue schématique partielle d'un panneau équipé d'un dispositif de chauffage agencé conformément à une première mise en oeuvre de l'invention; - les fig. 2 à 5 sont des vues schématiques en coupes transversales illustrant respectivement divers modes de montage des câbles autorégulants sur le panneau; - les fig. 6 et 7 sont des vues très schématiques illustrant respectivement deux autres exemples d'équipement d'un panneau, constituant des variantes de l'équipement illustré à la figure 1; et - les fig. 8A et 8B sont des vues schématiques illustrant une deuxième mise en ceuvre de l'invention. En se reportant tout d'abord à la figure 1, un panneau P (par exemple un mur, un plancher ou un plafond d'un local) est équipé (selon des modalités qui seront indiquées plus loin) d'un câble collecteur d'alimentation électrique 1, qui de préférence, se présente sous forme plate. Le câble collecteur 1 peut être prééquipé d'organes de connexion électrique 2 (par exemple raccords électriques de type femelle) qui sont raccordés aux conducteurs électriques la, lb du câble collecteur 1 (supposé être de type bifilaire, habituel dans les installations électriques, notamment domestiques). Le câble collecteur 1 peut par exemple s'étendre approximativement parallèlement à l'un des côtés C du panneau P. O10 Transversalement, et de préférence sensiblement perpendiculairement, au câble collecteur 1 sont disposés plusieurs tronçons 3 de câble électrique autorégulant espacés les uns des autres soit sensiblement régulièrement avec un pas P comme illustré à la fig. 1, soit non régulièrement en fonction des besoins. Chaque tronçon 3 de câble autorégulant présente une longueur L relativement courte: cette longueur L peut être identique pour tous les tronçons 3 (comme illustré à la fig. 1), ou bien être différente au moins pour certains tronçons selon les besoins. En outre, les tronçons peuvent être répartis en groupes, selon leur emplacement et/ou leur orientation et/ou leur longueur, etc. Chaque tronçon de câble autorégulant 3 peut être soit prééquipé, soit équipé à la demande in situ, d'une part, avec un organe de connexion électrique (par exemple raccord électrique de type mâle) complémentaire de celui 2 équipant le câble collecteur 1 et, d'autre part, avec un capuchon isolant 4 propre à assurer l'isolation de l'extrémité. On constitue ainsi une structure électrique en peigne dont les dents sont formées des tronçons de câble autorégulant de section rectangulaire très aplati (grand rapport largeur/épaisseur), fixés à plat sur le panneau de façon à conférer une surface d'échange thermique aussi grande que possible. Le montage des câbles sur le panneau P peut s'effectuer de toute manière appropriée. Comme illustré à la fig. 2, les tronçons de câble autorégulant 3 peuvent être fixés directement sur la surface 10 d'une plaque de support 5 à l'aide d'un moyen 11 par exemple soit des agrafes, soit une gouttière rapportée par-dessus le tronçon. La mise en place du dispositif de chauffage est ainsi simplifiée au maximum et le coût d'installation est aussi réduit que possible et ce type de mise en oeuvre peut se révéler intéressant dans certaines conditions. Toutefois, pour accroître la sécurité (éviter le risque d'accrochage et d'arrachement des câbles), il est préférable d'avoir recours à un montage encastré dans la plaque de support 5, en prévoyant de creuser dans la surface 10 de celui-ci des gorges 12 propres à recevoir respectivement les tronçons de câble autorégulant 3. Comme illustré aux figures 3 à 5, ces gorges possèdent une profondeur correspondant sensiblement à l'épaisseur du câble autorégulant et une largeur sensiblement en correspondance avec la largeur du câble autorégulant. Chaque tronçon de câble peut être retenu dans la gorge 5 de toute manière souhaitable, soit par emboîtement à force, soit par un moyen mécanique tel que des agrafes 6 (fig. 3), une bande ou plaque fine 7 rapportée sur la surface 10 et propre à assurer la diffusion thermique (fig. 4), un ruban adhésif 8 disposé au fond de la gorge 5 et retenant le tronçon 3 (fig. 5). La plaque de support 5, de préférence de type thermiquement isolante, peut alors recevoir les revêtements complémentaires pour constituer le panneau P (chape de béton, panneau radiant ou autre). Ainsi, le câble chauffant autorégulant 3 est mis au contact de la masse ou d'un moyen (gouttière 11, plaque 7 précitées) propre à diffuser la chaleur. Il est en outre possible d'interposer une couche réfléchissante (par exemple la bande 8 montrée à la fig. 5) sous forme d'une bande par exemple à surface métallique propre à réfléchir le rayonnement thermique vers l'avant, ce qui accroit encore l'efficacité du câble chauffant. Il est notamment possible de prévoir que la bande réfléchissante soit intégrée au câble lors de la fabrication de celui-ci. Grâce aux dispositions précitées, non seulement on est conduit à une installation simplifiée du dispositif de chauffage, mais on optimise le compromis entre puissance linéaire, largeur du câble autorégulant, et on réduit considérablement l'appel initial de courant qui représente 1,5 à 2,5 fois la valeur nominale de fonctionnement, ce que peut supporter une installation électrique domestique habituelle. Ces avantages se cumulent avec les avantages propres aux câbles autorégulants et valorisent ceux-ci. Le simple rainurage de la plaque isolante 5 est obtenu sans surcoût sensible et il offre l'avantage important de ne diminuer en rien la résistance à la compression de cette plaque, ce qui dans le cas de réalisation de planchers chauffants est une caractéristique très importante. Le dispositif de l'invention se révèle très économique et convient aussi bien à des systèmes complexes de forte épaisseur de type planchers chauffants, qu'à des systèmes plus minces de planchers chauffants ou qu'à des systèmes de plafonds ou de murs, de plaques ou de portes. Il permet une installation très simple convenant parfaitement à l'homme de métier aussi bien qu'au non professionnel et il peut s'adapter à toutes les formes de surfaces. Pour équiper conformément à l'invention des panneaux de grandes dimensions tels que des murs et/ou plancher et/ou plafond d'un local, on peut avantageusement avoir recours au montage de la fig. 6 qui permet de couvrir une surface importante tout en conservant des tronçons de câble autorégulant de relativement faible longueur. Comme montré à la fig. 6, on met en oeuvre deux dispositifs analogue à celui de la fig. 1, montés face à face de façon décalée afin que les tronçons 3 de l'un et les tronçons 3' de l'autre soient imbriqués. Pour des surfaces encore plus grandes, on peut avoir recours à des agencements doubles tel que celui de la fig. 7 dans lequel les tronçons 3 s'étendent de part et d'autre du collecteur central 1 et sont imbriqués avec des tronçons 3', d'un côté, et 3", de l'autre côté, appartenant à deux dispositifs encadrants. Bien entendu de nombreuses variantes de configurations sont envisageables en fonction des modalités d'implantation. La mise en place des câbles autorégulants dans les conditions qui viennent d'être exposées peut s'effectuer soit directement dans la paroi à équiper (mtur, plafond, plancher), soit sur une plaque support auxiliaire qui est ensuite mise en place dans la paroi à équiper avant la finition de celle-ci. Les figures 8A et 8B illustrent un autre mode, qui est actuellement préféré, de mise en oeuvre de l'invention. Chaque ligne chauffante 13 est constituée d'un tronçon de câble chauffant autorégulant 3, de relativement faible longueur, raccordé, notamment par une simple épissure 14 qui peut être préparée en usine, à un conducteur électrique 15 d'alimentation. Tous les câbles d'alimentation 15 de l'ensemble de chauffage sont raccordés à un dispositif compact 16, qui peut être de type passif, tel qu'un bornier ou une barrette de connexion couramment utilisés en équipement électrique, ou qui peut être de type actif et propre par exemple à assurer une alimentation sélective et/ou proportionnelle des câbles chauffants en fonction de la puissance de chauffage requise (par exemple en alimentant un câble sur deux ou sur trois ou certains groupes de câbles). Grâce aux dispositions qui viennent d'être exposées, l'équipement chauffant est rendu plus sûr en raison du remplacement des connecteurs par des épissures réalisables préalablement en atelier. De plus, l'implantation des câbles chauffants est facilitée puisque ceux-ci sont placés avec un pas prédéterminé, mais la longueur individuelle des câbles et leur orientation peuvent être adaptées afin d'optimiser la répartition de la chaleur à fournir sur l'ensemble de la surface. Comme illustré à la fig. 8A les câbles chauffants sont répartis par groupes en fonction de leur longueur (groupe 17 de câbles très courts, groupe 18 de câbles plus longs) et/ou en fonction de leur orientation (groupe 19 de câbles s'étendant transversalement aux précédents). Ces dispositions qui peuvent, du reste, être envisagées dans les précédents exemples de mise en oeuvre. Là encore, les lignes chauffantes 13 peuvent être implantées directement sur ou dans la paroi à chauffer en prévoyant une isolation électrique appropriée, soit être préinstallées sur ou dans une plaque de support pouvant ensuite être montée sur ou dans la paroi du local au moment de la finition de celle-ci. REVENDICATIONS 1.Dispositif de chauffage électrique constitué de câbles électriques chauffants disposés dans ou sur un panneau, caractérisé en ce que les câbles électriques sont des câbles électriques autorégulants (3) disposés à plat dans ou sur le panneau (P) et constitués en tronçons relativement courts qui s'étendent à partir d'au moins un collecteur commun d'alimentation électrique (1, 16) auxquels ils sont électriquement raccordés et qui sont disposés, par groupes, sensiblement parallèlement les uns aux autres. 2. Dispositif de chauffage électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les câbles électriques autorégulants (3) sont disposés en un peigne et s'étendent à partir d'un collecteur d'alimentation (1) approximativement transversal auxdits tronçons. 3. Dispositif de chauffage électrique selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux collecteurs d'alimentation (1, 1', 1") distants l'un de l'autre et sensiblement parallèles l'un à l'autre et en ce que les câbles électriques autorégulants (3, 3', 3") sont disposés en au moins deux peignes imbriqués l'un dans l'autre, sans contact mutuel. 4. Dispositif de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les tronçons de câble autorégulant sont reliés, par des câbles électriques de liaison, à un dispositif de raccordement commun. 5. Dispositif de chauffage selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque tronçon de câble autorégulant (3)et son câble électrique de liaison (15)associé sont raccordés l'un à l'autre par une épissure (14). 6. Dispositif de chauffage selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le dispositif de raccordement commun (16)est un bornier ou analogue. 7. Dispositif de chauffage selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le dispositif de raccordement commun (16)est fonctionnellement actif et propre à assurer une connexion électrique sélective des câbles qui lui sont raccordés. 8. Dispositif de chauffage électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les câbles électriques autorégulants (3) sont fixés sur la surface du panneau (P). 9. Dispositif de chauffage électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les câbles électriques autorégulants (3) sont fixés au fond de gorges (12) respectives creusées dans le panneau (P) 10. Dispositif de chauffage électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une couche réfléchissante est interposée entre le câble autorégulant et la surface du panneau. 11 Dispositif de chauffage électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un élément de diffusion thermique est disposé par-dessus le câble autorégulant. 12. Utilisation du dispositif de chauffage électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes pour le chauffage d'un local, caractérisé en ce que le panneau (P) est un mur et/ou le plafond et/ou le plancher du local. 13. Utilisation du dispositif de chauffage électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, pour le chauffage d'un local, caractérisé en ce que le panneau (P)est une plaque de support, incorporée dans un mur et/ou un plafond et/ou un plancher du local en étant associée à un diffuseur thermique.