Brevet FR2836716A1 — publié le 20030905

La présente invention se rapporte à un radiateur de chauffage, lequel comporte un circuit fermé définissant un espace susceptible de contenir un fluide caloporteur. Un domaine d'application envisagé est notamment, mais non exclusivement, celui des installations de chauffage de l'espace intérieur des habitations. Des installations de chauffage, bien connues, comportent une pluralité de convecteurs électriques ou une pluralité de radiateurs réunis entre eux pour former un circuit fermé et dans lequel circule un fluide caloporteur. Dans le cas des convecteurs électriques, chacun est susceptible d'être commandé individuellement par le biais d'un interrupteur marche/arrêt et d'un thermostat. Pour ladite pluralité de radiateurs, le circuit fermé est alimenté en fluide caloporteur qui est chauffé au moyen d'une chaudière, le fluide étant entraîné dans le circuit fermé au moyen d'une pompe. L'avantage de ce dernier type de chauffage est d'une part de pouvoir centraliser les moyens de chauffage du fluide caloporteur au niveau de la chaudière et d'autre part de conférer à l'installation une certaine inertie thermique permettant de maintenir à une température relativement constante, l'espace intérieur. Cependant compte tenu de la centralisation des moyens de production de l'énergie thermique, des pertes importantes sont susceptibles de se produire lorsque l'on désire chauffer une partie seulement de l'espace intérieur. Les convecteurs électriques permettent de remédier à cet inconvénient, puisqu'ils sont susceptibles d'être installés dans chacune des pièces de l'habitation que l'on souhaite chauffer et ils sont commandables indépendamment les uns des autres. Cependant, les convecteurs électriques présentent une très faible inertie thermique de sorte que dès que l'on coupe l'alimentation électrique, le chauffage cesse quasiment instantanément. Ainsi, il est très difficile de réguler la température de l'espace intérieur. Un problème qui se pose et que vise à résoudre la présente invention est alors de réaliser des radiateurs de chauffage qui présentent une inertie thermique permettant de réguler de façon efficace l'espace intérieur d'une habitation, mais aussi qui soient susceptibles d'être alimentés indépendamment les uns des autres, par des moyens électriques lesquels sont aisés à commander. A cet effet, la présente invention propose un radiateur de chauffage comportant un circuit fermé définissant un premier espace susceptible de contenir un fluide caloporteur et il comprend en outre, des moyens de chauffage électriques disposés à l'extérieur dudit premier espace, lesdits moyens de chauffage électriques étant susceptibles de fournir de l'énergie thermique audit fluide caloporteur à travers la paroi dudit circuit, par quoi ledit fluide caloporteur est susceptible de restituer ladite énergie thermique audit circuit. Ainsi, une caractéristique du radiateur de chauffage selon l'invention, réside dans le mode d'association d'un élément de chauffage central dans lequel circule un fluide caloporteur et de moyens de chauffages électriques permettant de chauffer ledit fluide caloporteur. Lesdits moyens de chauffage électrique étant disposés sur la paroi externe dudit radiateur en dehors dudit premier espace. De la sorte, les moyens de chauffage électriques fournissent de l'énergie thermique audit fluide caloporteur à travers la paroi du circuit fermé, ce qui permet d'obtenir une inertie thermique du radiateur et donc une meilleure régulation de la température de l'espace intérieur dans lequel il est installé. En outre, dès que les moyens de chauffage électriques sont arrêtés, l'air environnant est chauffé durant une période déterminée, grâce à l'inertie thermique. Selon un mode de mise en oeuvre de l'invention particulièrement avantageux, lesdits moyens de chauffage électriques sont appliqués au regard d'une portion dudit circuit fermé de façon que l'énergie thermique soit susceptible d'être transmise à une portion dudit premier espace pour chauffer une portion dudit fluide caloporteur correspondant à ladite portion dudit premier espace, par quoi ledit fluide caloporteur est entraîné en mouvement dans ledit circuit fermé. Ainsi, lorsque l'énergie thermique est transmise uniquement à une portion du circuit fermé et donc à une portion de l'espace dans lequel circule le fluide caloporteur, la portion de fluide correspondant à cet espace est chauffée et se dilate. La dilatation du fluide entraîne en mouvement, de proche en proche, les autres portions du fluide non chauffées et par conséquent le fluide chauffé également, de sorte qu'une nouvelle portion de fluide non chauffée prend la place du fluide chauffé et subit à son tour l'augmentation de température et la dilatation, ce qui l'entraîne également. Ainsi, de façon continue, le fluide caloporteur est susceptible de circuler dans ledit espace puisqu'il est chauffé au regard de ladite portion de circuit fermé et qu'il est refroidi au regard des autres portions dudit circuit fermé par échange d'énergie avec l'extérieur. C'est d'ailleurs le but de l'installation du radiateur de fournir de l'énergie thermique à l'environnement dans lequel il est installé. Selon un mode de réalisation de l'invention préférentiel, le radiateur comprend une pluralité d'éléments identiques raccordés ensemble pour former ledit circuit fermé, et une pluralité de moyens de chauffage électriques et en ce que les éléments d'au moins une partie desdits éléments comprennent chacun des moyens de chauffage électriques. De la sorte, non seulement les radiateurs sont susceptibles d'être formés par autant d'éléments identiques que l'on souhaite et donc d'être dimentionnés et adaptés pour chaque application, mais aussi cela permet de standardiser la production desdits éléments et donc de réduire les coûts de production desdits radiateurs de chauffage. Chaque moyen de chauffage électrique étant susceptible d'être monté contre la paroi externe de chaque élément, les moyens de chauffage des éléments étant raccordés ensembles pour être alimentés en courant électrique à partir d'une seule alimentation et d'être régulés par un seul thermostat. Avantageusement, lesdits éléments sont raccordés ensemble deux à deux en formant au moins un second espace sensiblement clos entre chaque paire de deux éléments, et en ce que lesdits moyens de chauffage électriques sont logés dans lesdits seconds espaces clos. De la sorte, les moyens de chauffage électrique sont sensiblement isolés de l'extérieur de sorte qu'il est impossible d'appliquer directement, notamment la main ou les mains sur lesdits moyens de chauffage électrique. De façon préférentielle, lesdits éléments comprennent des ailettes en saillie permettant d'augmenter la surface de chauffage de l'air entourant lesdits éléments. Selon un autre mode de réalisation de l'invention particulièrement avantageux, lesdits moyens de chauffage électriques sont insérés dans un matériau réfractaire pour former une seule pièce, ladite pièce étant disposée contre la paroi externe dudit circuit fermé de façon à transférer par conduction, l'énergie thermique produite par lesdits moyens de chauffage audit fluide caloporteur. De la sorte, les moyens de chauffage électrique dont la température peut atteindre des valeurs importantes supérieures à 200 C, sont isolés par rapport à la paroi externe dudit circuit fermé, laquelle est susceptible d'être sensible à de trop hautes températures. En outre, l'énergie thermique produite par ces moyens de chauffage électriques peut ainsi être transférée par conduction audit fluide caloporteur par l'intermédiaire dudit matériau réfractaire qui est lui-même en contact avec la paroi externe du circuit fermé. De façon avantageuse, les moyens de chauffage électriques sont noyés dans un bloc de fonte d'aluminium. De la sorte, l'énergie thermique produite par les moyens de chauffage électriques est transférée de façon efficace par conduction à l'aluminium qui est également un bon conducteur de l'énergie thermique, le bloc de fonte d'aluminium transférant à son tour l'énergie thermique par conduction au circuit fermé qui est lui-même généralement réalisé en aluminium. Préférentiellement, lesdits moyens de chauffage électriques sont entourés d'un matériau de type céramique. De la sorte, ce type de matériau étant particulièrement résistant à la chaleur, une trop forte montée en température des moyens de chauffage électrique n'endommagerait pas ledit matériau qui assurerait le transfert de l'énergie thermique. Selon encore un mode particulier de mise en oeuvre de l'invention, les éléments identiques destinés à réaliser ledit radiateur sont produits en fonte d'aluminium ce qui permet de réaliser un radiateur à un coût très avantageux et présentant de bonnes propriétés de transfert. En outre, de manière particulièrement avantageuse, le fluide caloporteur est constitué essentiellement d'eau, de sorte que d'une part toute fuite ou micro-fuite du radiateur est susceptible de se résorber par évaporation de l'eau au niveau de la fuite sans risque de pollution, et d'autre part, le radiateur est susceptible d'être rempli d'eau lors du montage de l'installation, de façon économique. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après de modes de réalisation particuliers de l'invention, donnés à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la Figure 1 est une vue schématique de face d'un radiateur de chauffage objet de l'invention ; - la Figure 2 est une vue schématique en coupe transversale se ! on) !-)) de l'objet de l'invention représenté sur la Figure 1 ; et, - la Figure 3 est une vue schématique de détails d'un élément de l'objet de l'invention représenté sur la Figure 1. La Figure 1 illustre un radiateur de chauffage, objet de l'invention, tel qu'il pourrait être disposé verticalement contre une paroi murale. Il comporte 5 éléments identiques 10,12, 14,16, 18 reliés entre eux deux à deux par leur extrémité supérieure 20 et par leur extrémité inférieure 22. On va décrire plus en détail en référence à la Figure 3 et à la Figure 2 la structure des éléments qui constitue le radiateur. On retrouve sur la Figure 3 un élément en vue latérale s'étendant entre son extrémité inférieure 22 et son extrémité supérieure 20. Il correspond par exemple, à l'élément 12 représenté sur la Figure 1 et sur la Figure 2. L'élément 12 comporte une cavité interne 24 s'étendant entre l'extrémité inférieure 22 et l'extrémité supérieure 20, ladite cavité interne 24 débouchant dans chacune des deux extrémités 20 et 22 à travers deux orifices supérieurs 26 et 28 et deux orifices inférieurs 30 et 32. Les orifices inférieurs 30 et 32 et les orifices supérieurs 26 et 28 sont respectivement situés dans le prolongement l'un de l'autre et ils sont prolongés, pour les orifices inférieurs 30 et 32 chacun par un manchon 34 et les orifices supérieurs 26 et 28 par un manchon 36. Les deux manchons 34 de l'extrémité inférieure 22 et les deux manchons 36 de l'extrémité supérieure 20 présentent respectivement le même axe et un filetage interne destiné au raccordement des éléments. La cavité interne 24 de l'élément 12 est destinée à recevoir un fluide caloporteur qui est, par exemple, un mélange contenant essentiellement de l'eau. Les manchons 34 et 36 présentent un épaulement interne non représenté, permettant d'appliquer un joint d'étanchéité. Chaque élément présente des ailettes externes 38 et des ailettes internes 40, toutes ces ailettes étant sensiblement parallèles entre elles. Elles permettent de transférer plus efficacement l'énergie thermique du fluide caloporteur qui circule dans la cavité interne 24 vers l'extérieur de l'élément. Les éléments 10,12, 14 et 16 représentés sur la Figure 2 comportent chacun des moyens de chauffage électrique 42. Les moyens de chauffage électrique 42 comprennent une résistance électrique en U 44 que l'on retrouve illustrée sur la Figure 3. Les deux branches de la résistance en U 44 sont orientées verticalement dans la direction de l'extrémité inférieure 22 et elles sont maintenues parallèlement à la cavité interne 24 entre des ailettes internes 40 au moyen d'un bloc de matériau réfractaire 46 qui les entoure. De la sorte, la résistance électrique en U 44 est maintenue à proximité de la paroi externe 50 de la cavité interne 24 sans qu'elle ne puisse être directement en contact avec cette paroi externe 50. La résistance électrique en U 44 est susceptible d'être noyée dans un matériau réfractaire ou dans un bloc de fonte d'aluminium. Cependant, un matériau céramique est plus approprié. Les moyens de chauffage électrique 42 sont disposés dans la partie inférieure des éléments du radiateur, vers l'extrémité inférieure 22 et elles sont encastrées entre les ailettes internes 40. En outre, les éléments étant associés deux à deux de façon que les ailettes externes 38 puissent former un espace sensiblement clos, une fois montés, les moyens de chauffage électrique 42 ne sont plus ou pas accessibles. Ainsi, la sécurité du radiateur vis à vis des individus et en particulier des enfants, est assurée puisqu'il est impossible d'accéder de façon intempestive aux moyens de chauffage électrique 42. Comme l'illustre la Figure 1, les éléments 10,12, 14,16 et 18 sont reliés entre eux à la fois dans leur extrémité inférieure par des manchons 34 et dans leur extrémité supérieure 20 par des manchons 36. Les manchons sont reliés entre eux de façon étanche au moyen de raccords 56 pour les manchons 34 de l'extrémité inférieure et au moyen de raccords 58 pour les manchons 36 de l'extrémité supérieure 20. Les raccords 56 et 58 se vissent à l'intérieur des manchons 34,36 et viennent comprimer le joint d'étanchéité contre ledit épaulement de façon à assurer une connexion étanche. En outre, les deux éléments d'extrémité 10 et 18 comportent des bouchons d'obturation 60 obturant les manchons 34 et 36. De la sorte, le radiateur de chauffage ainsi constitué forme un circuit fermé susceptible de contenir le fluide caloporteur, par exemple de l'eau, le fluide caloporteur étant contenu de façon étanche dans ledit circuit fermé. Les moyens de chauffage électrique 42 sont logés entre les éléments 10,12, 14,16 et 18 dudit radiateur de chauffage et ils sont raccordés à une seule alimentation électrique 62 reliée à un boîtier de connexion de 220 V 64. Un thermostat 66 disposé dans la partie supérieure de l'élément 18 et relié au boîtier de connexion 64, permet de faire varier l'intensité du courant délivré dans les moyens de chauffage électrique 42. Des résistances électriques 44 sont par exemple d'une puissance de 150 W chacune. Les moyens de chauffage électriques 42, étant situés dans la partie inférieure des éléments, ils permettent, grâce à la dilatation de la portion de fluide située au regard du moyens de chauffage 42 d'entraîner le fluide en circulation dans l'ensemble du circuit. Ainsi, bien que l'élément d'extrémité 18 ne comporte pas de moyens de chauffage électriques contre la paroi externe 50 de sa cavité interne 24, le fluide caloporteur est néanmoins entraîné dans cette cavité 24 de sorte que l'ensemble des éléments 10,12, 14,16, 18 du radiateur est susceptible de fournir de l'énergie thermique. REVENDICATIONS 1. Radiateur de chauffage comportant un circuit fermé définissant un premier espace susceptible de contenir un fluide caloporteur, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, des moyens de chauffage électriques (42,44) disposés à l'extérieur dudit premier espace, lesdits moyens de chauffage électriques (42,44) étant susceptibles de fournir de l'énergie thermique audit fluide caloporteur à travers la paroi dudit circuit, par quoi ledit fluide caloporteur est susceptible de restituer ladite énergie thermique audit circuit. 2. Radiateur de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de chauffage électriques (42,44) sont appliqués au regard d'une portion dudit circuit fermé de façon que l'énergie thermique soit susceptible d'être transmise à une portion dudit premier espace pour chauffer une portion dudit fluide caloporteur correspondant à ladite portion dudit premier espace, par quoi ledit fluide caloporteur est entraîné en mouvement dans ledit circuit fermé. 3. Radiateur de chauffage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité d'éléments identiques (10, 12,14, 16,18) raccordés ensemble pour former ledit circuit fermé, et une pluralité de moyens de chauffage électriques (42) et en ce que les éléments (10,12, 14,16) d'au moins une partie desdits éléments comprennent chacun des moyens de chauffage électriques (42). 4. Radiateur de chauffage selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits éléments (10,12, 14,16, 18) sont raccordés ensemble deux à deux en formant au moins un second espace sensiblement clos entre chaque paire de deux éléments, et en ce que lesdits moyens de chauffage électriques (42) sont logés dans lesdits seconds espaces clos 5. Radiateur de chauffage selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que lesdits éléments (10,12, 14,16, 18) comprennent des ailettes en saillie (38,40) permettant d'augmenter la surface de chauffage de l'air entourant lesdits éléments (10,12, 14,16, 18). 6. Radiateur de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de chauffage électriques (42,44) sont insérés dans un matériau réfractaire pour former une seule pièce, ladite pièce étant disposée contre la paroi externe (50) dudit circuit fermé de façon à transférer par conduction, l'énergie thermique produite par lesdits moyens de chauffage (42,44) audit fluide caloporteur. 7. Radiateur de chauffage selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de chauffage électriques (42,44) sont noyés dans un bloc de fonte d'aluminium. 8. Radiateur de chauffage selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de chauffage électriques (42,44) sont entourés d'un matériau de type céramique. 9. Radiateur de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que chaque élément identique (10, 12,14, 16,18) est réalisé d'une seule pièce en fonte d'aluminium. 10. Radiateur de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit fluide caloporteur est constitué essentiellement d'eau.