Brevet FR2793876A1 — publié le 20001124

La présente invention concerne un radiateur de chauffage à circulation d'eau, de type chauffage central. Elle concerne plus particulièrement un radiateur de chauffage permettant de réaliser des économies d'énergie substantielles pendant les périodes dites d'intersaison, c'est-à-dire les périodes de printemps et d'automne. on sait que, depuis les années 1970, divers règlements ont conduit à minimiser les diverses déperditions qui entrent en compte dans les systèmes de distribution d'énergie. on a ainsi été amené à améliorer les isolations existant dans les logements. Cette amélioration de l'isolation a permis de diminuer la surface d'échange globale des radiateurs, essentiellement par réduction de leur épaisseur tout en maintenant, voire en augmentant, leur surface frontale. On favorise ainsi l'émission par rayonnement plus confortable à l'utilisateur que le chauffage par convection. Parallèlement, des systèmes de régulation ont été mis en place, qui visent à contrôler de façon plus rigoureuse la puissance délivrée par les émetteurs. Les installations de chauffage central comportent ainsi des régulateurs abaissant progressivement la température de l'eau fournie aux radiateurs lorsque la température externe s'élève Jusqu'à une température dite température de non chauffage (TNC). Ainsi dans le cas du chauffage d'un local à une température souhaitée, par exemple de 200C, le régulateur abaisse la température de l'eau chaude fournie jusqu'à la valeur de 200C et coupe le chauffage lorsque la température extérieure atteint la valeur de 200C c'est-à- dire la TNC dans le présent exemple. Cependant on sait que, lorsque la température de la surface externe d'un radiateur descend à une valeur de 300C, les occupants du local ont la sensation que ce radiateur est à l'arrêt, bien que celui-ci fournisse néanmoins de la chaleur. Il en résulte que la sensation de non chauffage sera perçue par l'occupant bien avant que la TNC de 200C ne soit atteinte, C'est-à-dire dans le cas mentionné précédemment, aux environs d'une température extérieure de l'ordre de 150C ainsi que montré par l'expérience. Cependant, dans la pratique, ces données se compliquent dans la mesure où l'on sait également qu'il existe des apports gratuits qui doivent être pris en compte dans le bilan thermique. Ces apports gratuits sont constitués d'une part par les apports thermiques du soleil mais également par les apports internes au local, c'est-à-dire ceux dus au chauffage des différents appareils électriques et électroniques des lampes d'éclairage etc . . . De tels apports gratuits auront un effet d'autant plus efficace que l'isolation du local sera de qualité, et que ce local sera bien orienté. on admet ainsi que pour un local dont l'isolation est faible (construction ancienne) les apports gratuits seront au minimum de l'ordre de 20C ce qui permettrait le réglage d'une TNC à 180C pour un chauffage à 200C. Dans le cas d'une bonne isolation et d'une bonne orientation ces apports gratuits pourront atteindre 80C permettant, en théorie, le réglage d'une TNC à 120C pour un chauffage à 200C. En pratique, le réglage d'une TNC aussi basse est tout à fait impossible, les occupants ne supportant pas que leurs radiateurs soient ou semblent froids pour d'aussi faibles températures extérieures. Il en résulte que, dans les périodes d'intersaison, on est non seulement contraint d'apporter aux différents locaux de la chaleur, à une période où cela n'est pas nécessaire, mais de porter la température externe des radiateurs à une température supérieure à 300C afin que l'utilisateur prenne véritablement conscience que son local est chauffé. Il en résulte que dans ces périodes d'intersaison la température des différents locaux est souvent supérieure à ce qu'elle est pendant la période d'hiver, ce qui d'une part représente des pertes d'énergie importantes et d'autre part cause une gêne à l'utilisateur par surchauffe de son local. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un radiateur qui, d'une part, améliore le confort de l'utilisateur en fin et en début de saison de chauffe, en augmentant la quantité de chaleur fournie par rayonnement et qui, d'autre part, permet de contenter l'utilisateur en lui fournissant une sensation de chauffage de son local tout en minimisant les pertes d'énergie. La présente invention a ainsi pour objet un radiateur de chauffage à circulation d'eau chaude, comprenant une conduite d'arrivée et une conduite de sortie caractérisé en ce qu'il comporte : - au moins deux circuits distincts de circulation d'eau reliés à la même conduite d'arrivée et à la même conduite de sortie, - des moyens de commutation permettant de commander l'alimentation d'une partie seulement des circuits lorsque la température de l'eau d'alimentation des circuits et/ou celle de l'air du local atteint une valeur donnée de seuil. Dans un mode de mise en oeuvre de l'invention le radiateur comprend au moins un circuit de circulation d'eau antérieur et au moins un circuit d'alimentation d'eau postérieur. Les moyens de commutation seront aptes à couper au moins l'alimentation d'un circuit de chauffage postérieur. Ces moyens de commutation pourront être de type manuel ou au contraire de type automatique et seront alors constitués de moyens thermostatiques commandés notamment par la température de l'eau d'alimentation du radiateur et qui agiront sur une soupape contrôlant l'arrivée de l'eau dans le circuit. L'obturation d'au moins un circuit postérieur du radiateur pourra être effectuée par des moyens d'obturation en tout ou rien ou au contraire par des moyens d'obturation progressifs. Le circuit de chauffage postérieur pourra être pourvu d'ailettes, ailettes qui ne seront pas reliées au circuit de chauffage antérieur. on décrira ci-après, à titre d'exemples non limitatifs diverses formes d'exécution de la présente invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels : La figure 1 représente deux courbes significatives de la loi de chauffe d'un radiateur d'un local, à savoir la variation de la température de l'eau de chauffage de ce radiateur en fonction de la température extérieure, respectivement sans apport de chauffage gratuit (courbe a) et avec apport de chauffage gratuit (courbe b). Les figures 2 à 6 sont des figures schématiques partielles en coupe horizontale de différents modes de mise en oeuvre d'un radiateur suivant l'invention. On a représenté sur la figure 1 la courbe représentative de la loi de chauffe d'un radiateur disposé dans un local, c'est-à-dire de la variation de la température T de l'eau fournie à ce radiateur en fonction de la température t existant à l'extérieur de ce local. Le radiateur utilisé est un radiateur à circulation d'eau destiné à maintenir une température de 200C dans le local. Il est du type 75-65, c'est-à-dire que l'eau chaude arrive dans le radiateur à une température de 750C et ressort de celui-ci à une température de 650C, ceci en cours de fonctionnement à puissance nominale. La courbe a représente la loi de chauffe sans apport extérieur alors que la courbe b représente la loi de chauffe nécessaire avec apport gratuit. L'eau chaude est ainsi admise à une température maximale de 750C (point A) et sa température est réduite progressivement par un régulateur jusqu'à une valeur minimale de 200C, température correspondant à celle de régulation du local (point B) qui est atteint lorsque la température extérieure est de 200C. Cependant, si l'on prend totalement en considération les apports de chauffage gratuits, notamment dans le cas d'un local dont l'isolation est bonne, et en admettant que ces apports gratuits soient de 50C, le point de non chauffage B se retrouve alors en C. Si, comme on le fait en pratique on ne commence à prendre en compte les apports gratuits qu'à partir d'une température extérieure t de 50C, la courbe b représentative de la variation de température de l'eau chaude en fonction de la température extérieure diverge alors de la courbe a au point D. Cependant, comme on sait, ainsi qu'exposé précédemment, que l'occupant d'un local éprouve une sensation de non chauffage lorsque la température T de son radiateur descend à 300C, on constate sur la courbe b que cette sensation de non chauffage lui apparaîtra lorsque la température extérieure atteindra 110C, ce qui correspond au point E de la courbe b. on comprend dès lors qu'il sera difficile à celui-ci d'admettre qu'à une telle température son radiateur ne produise pas (apparemment) de chaleur. Un radiateur suivant l'invention comportera plusieurs circuits distincts, et préférablement deux, à savoir un circuit alimentant sa surface antérieure et un circuit alimentant sa surface postérieure. Dans le cadre d'un fonctionnement nominal du radiateur, c'est-à-dire d'un fonctionnement à pleine puissance de celui-ci, les deux circuits sont alimentés en eau chaude et le radiateur fonctionne ainsi qu'un radiateur à eau chaude de type classique. Par contre, aux intersaisons, c'est-à-dire aux périodes précédemment mentionnées, où il n'est pas nécessaire de faire appel à la puissance thermique totale du radiateur, on alimente en eau chaude simplement la face antérieure de celui-ci, ce qui permet pour une puissance calorifique fournie réduite, d'avoir une face antérieure à une température supérieure à celle d'un radiateur de type classique. on augmente ainsi en intersaison d'une part la proportion de chauffage produite par rayonnement et d'autre part on améliore la détection par l'utilisateur du chauffage de son radiateur. La commutation entre le fonctionnement à pleine puissance du radiateur et le fonctionnement en mode intersaison pourra être effectuée automatiquement par un dispositif de type thermostatique ou électronique, ou manuellement par l'utilisateur par l'actionnement d'une simple vanne assurant l'obturation du circuit postérieur. on a représenté sur la figure 2 un radiateur 1 suivant l'invention. Celui-ci est essentiellement constitué d'une boite à eau chaude parallélépipédique antérieure 3 et d'une boîte à eau chaude postérieure 5 de mêmes forme et dimensions. Les deux boîtes à eau chaude 3 et 5 sont réunies par des ailettes 7, qui sont respectivement soudées sur la face arrière de la boîte antérieure 3 et sur la face avant de la boîte postérieure 5. L'admission de l'eau chaude dans les boîtes 3 et 5 se fait par une canalisation 9 qui est reliée à des moyens d'alimentation en eau chaude, non représentés sur le dessin, et qui est en communication par un orifice il avec la boîte antérieure 3. La canalisation 9 est également en communication avec la boîte postérieure 5 par un orifice 13 qui est pourvu de moyens d'obturation. Ces moyens d'obturation sont essentiellement constitués d'un siège de clapet 14 qui entoure l'orifice 13 et d'un clapet 15 dont la base est solidaire d'une tige 17 qui est montée à coulissement dans deux supports 19 solidaires de la masse du radiateur 1. La tige 17 traverse la paroi frontale de la boîte 3 au travers de moyens d'étanchéité 21 et se termine par un bouton de commande 23. Lorsque, arrivant à l'intersaison, l'utilisateur souhaite pouvoir réduire le chauffage de son radiateur 1, il déplace le bouton 23 dans le sens de la flèche F, ce qui a pour effet d'appliquer le clapet 15 contre le siège de clapet 14 empêchant ainsi toute arrivée d'eau chaude dans la boîte postérieure 5. Dans ces conditions le radiateur 1 ne fournit des calories qu'à partir de la boîte antérieure 3. Un tel dispositif d'obturation peut également fonctionner de façon automatique, c'est-à-dire dès que la température de l'eau admise dans le radiateur par la canalisation 9 descend au-dessous d'un seuil déterminé de température. on a représenté un tel dispositif sur la figure 3, dans lequel la tige de clapet 17 prend appui sur un élément de dilatation 18, c'est-à-dire un élément dont la nature et la longueur sont telles que, lorsque la température descend au- dessous du seuil précédemment mentionné, en raison de la rétraction de cet élément 18, le clapet 15 vient prendre appui sur le siège de clapet 14 obturant ainsi l'orifice 13 et empêchant tout passage d'eau dans la boîte postérieure 5. Dans les deux modes de mise en oeuvre de 1 'invention décrits précédemment l'obturation de l'orifice 13 assurant le passage de la canalisation 9 vers la boîte postérieure 5 s'effectue en tout ou rien. On pourrait également bien entendu suivant l'invention prévoir des moyens d'obturation proportionnels qui se fermeraient progressivement au fur et à mesure que la température de l'eau admise par la canalisation 9 baisse. on a représenté un tel dispositif de façon schématique sur la figure 4. Sur celle-ci l'orifice 13 comporte un siège de clapet 141 en forme de tronc de cône et le clapet 151 possède quant à lui une forme tronconique complémentaire de celle du siège de clapet 141. La tige de clapet 17 est reliée à des moyens d'asservissement 25 qui sont commandés par des moyens électroniques d'analyse qui prennent leur information quant à la température T de l'eau admise au moyen d'un capteur 27 qui est disposé dans le circuit d'admission de la canalisation 9. Un tel dispositif d'asservissement en température est tel qu'il permet une fermeture progressive du clapet 151 lorsque la température de l'eau admise par la canalisation 9 décroît. on diminue ainsi progressivement la section de passage de l'orifice 13, ce qui a pour effet de diminuer progressivement la quantité de chaleur fournie par la boîte arrière 5. Dans un mode de mise en oeuvre représenté sur la figure 5, on diminue la quantité de chaleur fournie par la boîte postérieure 5 en isolant les ailettes 7 de la boîte antérieure 3. On comprend que, dans ces conditions, lorsque l'on obture l'orifice d'admission 13 on diminue de façon plus importante la quantité de chaleur fournie par cette dernière. Dès lors, pour une puissance calorifique constante fournie par le radiateur 1, il est ainsi possible d'admettre de l'eau à une température plus élevée dans la boîte antérieure 3. on pourrait également, dans un mode de mise en oeuvre non représenté sur le dessin, prévoir un ventilateur qui serait disposé de façon à collecter la chaleur dispensée par la boîte postérieure 5 et ceci à puissance égale du radiateur, de façon à augmenter encore le pourcentage de chaleur fournie par ladite partie postérieure. Suivant l'invention, la température à partir de laquelle on bascule l'alimentation en eau chaude sera fonction du rapport de puissance qui existe entre les faces avant et arrière du radiateur, et de l'importance des apports gratuits dans le local concerné. Dans un mode de mise en oeuvre de l'invention représentée sur la figure 6, la température de basculement sera réglable à partir de l'extérieur du radiateur. Ainsi, on a représenté sur la figure 6 une telle variante de mise en oeuvre. Sur cette dernière le radiateur comprend comme précédemment une boîte à eau chaude antérieure 3, et une boîte à eau chaude postérieure 5 qui sont respectivement alimentées par une canalisation d'alimentation externe 9. Le circuit d'alimentation postérieur est alimenté à partir d'un orifice 13 fermé par un clapet 15 supporté par une tige de clapet 17. Celle-ci vient se visser dans des écrous 20 solidaires du boîtier du radiateur par des montants 19. La tige se termine à l'extérieur par un bouton de commande 23'. La tige de clapet 17 est pourvue, entre les deux écrous support d'un élément thermostatique 18 permettant d'assurer l'obturation du circuit postérieur 3 lorsque la température de l'eau arrivant par le canal 9 descend au-delà d'un certain seuil. Le déplacement réglable du clapet 15 permet ainsi de modifier la température à partir de laquelle cette obturation sera réalisée. Bien entendu les moyens de commutation peuvent également être en relation avec des moyens capteurs sensibles à la température de l'air du local. REVENDICATIONS 1.- Radiateur de chauffage à circulation d'eau chaude, comprenant une conduite d'arrivée (9) et une conduite de sortie caractérisé en ce qu'il comporte : - au moins deux circuits distincts (3,5) de circulation d'eau reliés à la même conduite d'arrivée (9) et à la même conduite de sortie, - des moyens de commutation (15,151,18,23) permettant de commander l'alimentation d'une partie seulement des circuits (3,5) lorsque la température, de l'eau d'alimentation des circuits, et ou celle de l'air du local atteint une valeur donnée de seuil. 2.- Radiateur suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend au moins un circuit de circulation d'eau antérieur (3) et au moins un circuit de circulation d'eau postérieur (5). 3.- Radiateur suivant la revendication 2 caractérisé en ce que les moyens de commutation sont aptes à couper l'alimentation d'au moins un circuit postérieur. 4.- Radiateur suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les moyens de commutation (23) sont actionnables au moins manuellement. 5.- Radiateur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les moyens de commutation sont constitués de moyens thermostatiques commandés par la température de l'eau d'alimentation du radiateur et qui agissent sur des moyens de contrôle (14, 15) de l'arrivée de l'eau dans le circuit. 6.- Radiateur suivant la revendication 5 caractérisé en ce que les moyens de contrôle (141,15') de l'arrivée d'eau fonctionnent en mode de variation de débit progressif. 7.- Radiateur suivant les revendications 2 à 6 caractérisé en ce que le circuit de circulation d'eau postérieur (5) est pourvu de moyens de ventilation permettant de pulser l'énergie produite par ce circuit (5). 8.- Radiateur suivant l'une quelconque des revendications 2 à 7 caractérisé en ce que seul le circuit de circulation d'eau postérieur (5) comporte des ailettes (7) de chauffage. 9.- Radiateur suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les moyens de commutation comportent des moyens permettant de régler la valeur de la température de seuil. 10.- Radiateur suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les moyens de commutation peuvent être en relation avec des moyens capteurs sensibles à la température de l'air du local.