Brevet FR2801115A1 — publié le 20010518

présente invention concerne le domaine des dispositifs de chauffage électriques et notamment celui des radiateurs électriques à fluide caloporteur. a proposé, dans l'état antérieur la technique de nombreux moyens de chauffage par le courant électrique qui font appel à des principes de chauffe très divers. chauffages par pur rayonnement, constitués par les radiateurs de type dit parabolique, qui letaient pas en mesure 'assurer le chauffage d'une pièce, passé aux radiateurs électriques mobiles, puis aux convecteurs f ixes, qui constituent à 1 ' heure actuelle les moyens chauffage électrique les plus répandus. sait que ces convecteurs sont constitués d'une enveloppe métallique dans laquelle sont disposées des résistances électriques qui s'échauffent sous 'effet du passage 'un courant électrique. L'air froid pièce est admis la base du convecteur, monte en temperature au contact résistances et sort à la partie superieure du convecteur pour se répartir dans la pièce réchauffer celle-ci. convecteurs sont commandés par thermostats mécaniques ou électroniques dont les sondes mesure sont soit intégrées au corps du convecteur soit disposées dans la pièce voire à itextérieur du bâtiment -même. Les avantages de tels moyens de chauffage sont principalement, outre leur faible prix de revient et le faible coût de leur installation, leur grande souplesse d'utilisation et leur mise en température quasi immédiate. Leurs inconvénients essentiels proviennent notamment du fait que l'air à réchauffer est porté à une forte température puisqu'il vient directement en contact avec la résistance de chauffe, ce qui a pour ef f et de provoquer un dessèchement de 1 1 air ambiant, une carbonisation des poussières, générant parfois dans pièce une odeur désagréable et provoquant une salissure murs et tapisseries sur lesquels ils sont accolés. ailleurs, du point de vue énergétique, ils sont la source une consommation d'électricité supérieure a ce qui nécessaire, en raison de l'échauffement anormalement élevé auquel ils portent l'air ambiant. A l'opposé, on a également fait appel, dans l'état antérieur de la technique, à des moyens de chauffage comportant une forte inertie thermique. Dans des chauffages ce type, dits à accumulation, on stocke, pendant heures creuses (c'est-à-dire les heures pendant lesquelles le coût de l'énergie est plus faible), la chaleur délivrée par une résistance électrique dans des matériaux type réfractaire, pour restituer ensuite cette chaleur dans pièce pendant les heures normales . On sait que tels moyens de chauffage, outre le fait qu'ils nécessitent, raison de leur masse très importante, des puissances électriques trois à cinq fois supérieures à celles des moyens de chauffage par convecteurs, sont lourds, encombrants, onéreux, manquent de souplesse et fournissent une mauvaise répartition de la chaleur si bien qu'à l'heure actuelle ils sont peu utilisés. Afin de remédier à certains inconvénients des convecteurs on a proposé des radiateurs dits panneaux rayonnants qui possèdent la propriété de distribuer une partie de la chaleur qu'il émettent sous forme de rayonnement. Cette chaleur ne monte pas est ainsi perçue directement par l'utilisateur. comprend cependant qu en raison du mode même de transmission de la chaleur, l'implantation dans les pièces de tels radiateurs est d'une mise en oeuvre particulièrement délicate et impose des contraintes sévères de mise en place. Par ailleurs on a constaté ces appareils n'assuraient une bonne répartition la chaleur. De plus, les éléments chauffants de ces panneaux rayonnants étant portés à températures élevées on retrouve les mêmes inconvénients que ceux relatifs aux convecteurs en ce qui concerne consommation énergétique, la carbonisation des poussieres et le dessèchement l'air. Afin éviter notamment ce type d'inconvenients on a récemment proposé des radiateurs de type à inertie dans lesquels l'élement chauffant ne se trouve au contact direct de 11 ' à réchauffer mais est en contact avec celui- ci par l'intermédiaire d'un élément conducteur d'aluminium ou d'acier qui constitue la surface externe radiateur, à l'exemple dl radiateur de chauffage central. Dans de tels radiateurs l'élément chauffant est habituellement constitué d'une résistance blindée, d'un filament ou 'un cordon chauffant, qui est en contact soit avec un materiau solide, soit avec un fluide caloporteur. De tels appareils sont intéressants dans la mesure où ils possèdent une certaine inertie qui leur permet de diffuser la chaleur de façon homogène, à fois dans l'espace et au cours temps. On a constaté ailleurs que ces modes de distribution de la chaleur donnaient aux utilisateurs une sensation de point chaud grâce au rayonnement basse température qu' procurent, cet effet étant proportionnel à la masse et à surface radiateur. s'avère donc que cette technique de chauffage particulierement intéressante en raison de sa souplesse d'utilisation du courant électrique et de la bonne diffusion de la chaleur qu'elle procure qui la rapproche du chauffage central à eau chaude. Cependant dans les appareils connus de ce type l'émission de la chaleur s'effectue à des températures maximales relativement élevées, de l'ordre de 70*C à 90 notamment pour des raisons de bonne régulation de température. on sait en effet que plus la température radiateur est proche de la température de consigne que 1 on souhaite maintenir dans une pièce plus il est difficile d'assurer de façon précise la régulation en température cette piece. On ne sait donc pas à l'heure actuelle réaliser un radiateur possédant une bonne inertie thermique, qui une paroi chauffage à basse température, c'est-à-dire sa temperature maximale de chauffage soit relativement proche température de consigne, (c'est-à-dire qu'elle n'en differe que de 30* à 40*C environ) et qui régule façon precise la température d'une pièce, quelles que soient les variations plus ou moins brutales des déperditions subies celle-ci. présente invention a pour but d'optimiser technique de distribution de la chaleur précitée proposant un dispositif de chauffage qui évite l'ensemble des inconvénients précédemment mentionnés. Elle a ainsi pour objet un dispositif de chauffage du type comprenant une cellule de chauffage electrique immergée au sein d'un fluide caloporteur en circulation dans une enceinte conductrice métallique qui est alimentée en courant électrique par des moyens de régulation, caractérisé en ce que: - la température externe de l'enceinte est maintenue à une valeur proche de celle de la température à reguler, la différence maximale de ces températures étant de ordre de 40-C, - les moyens de régulation comportent des moyens de mesure de la température du local à chauffer, et moyens de mesure de la température extérieure. Il a ainsi été constaté, au cours nombreux essais qui ont été effectués, qu'il était possible de remédier aux divers inconvénients de technique antérieure, et notamment à l'assèchement des pieces et à la carbonisation des poussières tout en assurant une excellente régulation de la température dans le local, en donnant aux parois externes d'un radiateur à fluide caloporteur une température maximale de chauffage proche de la température à réguler, et en anticipant les corrections de température à appliquer aux radiateurs en faisant intervenir dans le processus de régulation la mesure de la température extérieure au local à réguler. Une telle anticipation compense les difficultés de régulation inhérentes aux radiateurs à parois externes à basse température. Dans un mode de mise en oeuvre de 1 1 invention le pourcentage de la puissance électrique délivré par la cellule de chauffage à partir des indications fournies par les moyens de mesure extérieurs sera sensiblement inversement proportionnel à la différence existant entre la température extérieure et la température de consigne que l'on souhaite maintenir dans la pièce. figure 1 est une courbe représentant variation en fonction du temps de la température d'un local chauffé avec un radiateur de bonne inertie et régulé par moyens de mesure interne de la température. figure 2 est une courbe représentant puissance fournie dans un local dont on souhaite reguler la température par un radiateur d'une puissance donnée en fonction la mesure de température effectuée une sonde de mesure externe. moyens de régulation posséderont une base des temps faible, pouvant aller jusqu'à une minute, c est-à-dire que la correction de température s'effectuera avec une telle périodicite. on préférera bien entendu faire appel, suivant une technique bien connue, à une distribution 1 1 énergie pilotée triac. Ces moyens de régulation seront pourvus dl une ou plusieurs sondes de mesure de température interne disposées dans la pièce ou accolé au corps de chauf f e dont on souhaite réguler la température et d'une sonde extérieure dont les indications lui permettront d'anticiper les réglages du radiateur. On sait en effet que le rôle de moyens régulation est d'adapter à chaque instant la puissance fournie par un émetteur de chaleur disposé dans une pièce à l'importance des déperditions subies par celle-ci. on comprend, dans ces conditions, que lorsqu'un radiateur possède bonne inertie thermique sa régulation en température difficile à réaliser même dans le cas où l'on fait appel à moyens de régulation électroniques. a représenté de f açon schématique ce phénomène sur la f igure 1. Sur celle-ci on a représenté la variation de la température d'une pièce en fonction du temps. On a ainsi partagé le temps en trois périodes, à savoir une période dans laquelle la température descendant à une valeur minimale de consigne t, le thermostat s enclenche mais, en raison de l'inertie du radiateur, la température maximale de consigne n 1 est pas atteinte rapidement et la température continue à monter au delà de la temperature de consigne maximale t2 qui est atteinte et dépassée au cours de la periode 2 puisque la chaleur accumulée dans le radiateur en raison de son inertie est restituée pièce à chauf f er. on arrive alors dans la période 3 cours de laquel en raison de l'inertie thermique du radiateur, la température continue à descendre en deçà de la temperature de consigne. On obtient donc une ondulation la température au cours du temps, ce qui est caractéristique d'une mauvaise régulation. dans le cas d'un radiateur fonctionnant à basse température, ce phénomène d'ondulation se trouve amplifié considerablement du simple fait de la faible différence qui existe entre la température de 1 émetteur de chaleur et la température de l'air ambiant de la pièce. Dans le radiateur suivant l'invention sonde extérieure commande la partie essentielle de la regulation ainsi que représenté sur la figure 2. Sur celle-ci on constate en ef f et que si, à une température extérieure de -10*C la résistance de chauffage est commandée au maximum de sa puissance par la mesure de la sonde externe, elle ne 1 est plus qu'à moitié à 5'C et à 10% à 18* . On comprend dans ces conditions que la sonde interne qui n'aura plus qu'à commander de faibles variations ne provoquera plus que des oscillations,( du type de celles de la figure 1) dont 1 importance sera en proportion de la puissance corrigée, c est-à-dire très faible au voisinage de la température de consigne. Les ondulations disparaissent donc pratiquement. La présente invention rend meme possible 1 utilisation en intérieur de moyens mécaniques de regulation dans la mesure où ces derniers n'auront que peu corrections à réaliser. Le fluide caloporteur utilisé dans radiateurs de ce type sera préférentiellement constitue d'un produit végétal ou de synthèse qui possédera une très faible teneur en eau, de f açon à préserver au maximum la corrosion l'enceinte formant la paroi externe du radiateur et dans laquelle une cartouche chauffante est disposée. Cette enceinte sera préférentiellement constituée 'un métal très conducteur, tel que notamment l'aluminium, de façon à assurer, à la basse température de fonctionnement propre au radiateur suivant l'invention, une restitution douce de la chaleur grâce à des températures de parois très homogène. De façon à assurer une circulation optimale du fluide caloporteur dans l'enceinte cette dernière sera remplie à environ 93% de sa capacité volumique. REVENDICATIONS 1. - Dispositif de chauf f age du type comprenant cellule de chauffage électrique immergée au sein d'un fluide caloporteur en circulation dans une enceinte conductrice metallique qui est alimentée en courant électrique par moyens de régulation, caractérisé en ce que: - la température externe de l'enceinte est maintenue à une valeur proche de celle de la température à réguler, différence maximale de ces températures étant de l'ordre .cf - les moyens de régulation comportent des moyens mesure de la température du local à chauffer, et des moyens mesure de la température extérieure. 2.- Dispositif de chauffage suivant la revendication caractérisé en ce que le pourcentage de la puissance electrique délivré par la cellule de chauffage à partir indications fournies par les moyens de mesure extérieurs sensiblement inversement proportionnel à la différence existant entre la température extérieure et la température consigne que l'on souhaite maintenir dans la pièce. 3.- Dispositif de chauffage suivant l'une revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que les moyens regulation possèdent une base des temps faible, et distribution de l'énergie électrique aux moyens de chauffage assurée par des moyens électroniques de type à triac. 4.- Dispositif de chauffage suivant l'une revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enceinte métallique est constituée d'un métal très conducteur tel que l'aluminium. 5.- Dispositif suivant 11 des revendications précédentes caractérisé en ce que 'enceinte est remplie environ à 93% de son volume en fluide caloporteur.