Brevet FR2932354A1 — publié le 20091211

Elément de chauffage tel qu'une structure chauffante en plaque et plus particulièrement un panneau de chauffage ultramince La présente invention concerne un élément de chauffage tel qu'une structure chauffante 5 en plaque et plus particulièrement un panneau de chauffage ultramince. Les structures chauffantes en plaque comportent une couche chauffante comprenant au moins une résistance électrique destinée à être alimentée électriquement pour produire un chauffage par effet Joule. Cette couche chauffante est généralement fixée entre deux 10 couches de renfort préférentiellement des isolants électriques. Par � en forme de plaque �, on entend aussi bien une forme plane qu'une forme sensiblement courbe ou encore cintrée. Les structures chauffantes de ce type présentent généralement une épaisseur de l'ordre 15 ou supérieure à 2 cm, ce qui peut réduire les applications possibles, visant par exemple un minimum d'épaisseur pour une application de type émetteur de chaleur, mais en outre confère une inertie thermique encore élevée. - De manière à résoudre ces inconvénients, le demandeur a proposé dans FR 2 847 114 20 une structure de chauffage, sensiblement en forme de plaque, qui comporte au moins une résistance électrique, immobilisée par polymérisation d'une matrice entre deux épaisseurs de renfort et qui présente une épaisseur globale inférieure ou de l'ordre de 5 millimètres. Une telle structure de chauffage est notamment obtenue à l'aide d'un procédé de fabrication dans lequel on prévoit un renfort pré-imprégné d'une matrice 25 polymérisable par élévation de température, puis l'insertion d'au moins une résistance électrique entre deux épaisseurs dudit renfort et l'élévation de la température de l'ensemble en vue de sa rigidification. Une telle matrice polymérisable peut aussi bien être un polymère thermoplastique 30 pouvant donc être fondu et solidifié à volonté pour présenter une forme souhaitée qu'un polymère thermodurcissable qui polymérise une seule fois par élévation de température. Cette matrice polymérisable est initialement incorporée par pré-imprégnation, dans les renforts de sorte qu'à l'étape de chauffage, l'ensemble est rigidifié selon une forme choisie, par exemple dans une presse chauffante. Une telle structure de chauffage présente une épaisseur globale ultra-mince ainsi qu'une plus faible inertie thermique que les structures de chauffage classiques. Une telle structure permet un chauffage par rayonnement sur ses deux faces qui procure la sensation d'un chauffage doux, sans brassage d'air, par l'émission d'ondes électromagnétiques dans le domaine de l'infrarouge. Par ailleurs, dans les lieux ouverts dans lesquels un courant d'air circule régulièrement, les coûts de chauffage par convection sont le plus souvent prohibitifs et une structure chauffante par rayonnement et ultramince trouve une application avantageuse. En particulier, une telle structure chauffante peut être destinée au chauffage d'habitacles domestiques, en tant qu'émetteur connectés au réseau électrique. Mais elle peut également être utilisée en tant qu'élément de chauffage de matière comestible (thermosauto-chauffant, chauffe-liquide, chauffe-plat) ou en tant qu'élément de séchage dans l'industrie. La mise en presse chauffante lors de la fabrication permet de conférer à la structure chauffante une forme spécifique qui peut être adaptée à une utilisation particulière, notamment dans le cadre de l'utilisation en tant que chauffage d'habitacle domestique ou d'élément de séchage pour s'adapter à une configuration géographique ou spatiale particulière. Cette mise en forme peut également avoir pour but de proposer outre un aspect technique également un aspect esthétique certain à la structure ainsi fabriquée. Toutefois, ces formes spécifiques sont le plus souvent limitées à la seule recherche d'esthétisme car il est. nécessaire de prévoir une presse adaptée pour chaque forme 30 souhaitée, ce qui générerait un coût de mise en oeuvre trop important à la longue. Afin de pallier cet inconvénient, la présente invention a pour but de proposer une structure de chauffage de ce type présentant une épaisseur globale inférieure ou de l'ordre de 5 mm et une faible inertie thermique et dont, en outre, la forme peut être facilement adaptée en fonction de l'utilisation souhaitée. A cet effet, l'invention propose donc une structure de chauffage, sensiblement en forme de plaque, comportant au moins une résistance électrique, immobilisée par polymérisation d'une matrice entre deux épaisseurs de renfort, ladite structure présentant une épaisseur globale inférieure ou de l'ordre de 5 millimètres, caractérisée en ce que ladite structure est réalisée sous la forme d'une plaque plane à déformabilité adaptable. Ainsi, de manière avantageuse, l'élément de chauffage tel qu'une structure chauffante en plaque et plus particulièrement un panneau de chauffage ultramince selon l'invention peut être déformé de manière à s'adapter à une utilisation spécifique envisagée sans qu'il soit nécessaire de prévoir, comme cela était le cas dans la structure de chauffage rigide de l'état de la technique,, un moule particulier pour former la plaque. Selon une première forme de réalisation, par déformabilité adaptable, on entend que la matrice et les renforts confèrent à la plaque une tenue mécanique lui permettant de se maintenir sous une forme plane, � rigide � mais que la matrice une fois polymérisée présente une nature déformable, de préférence sans traitement particulier, permettant de mettre en forme la plaque selon une déformation souhaitée que ladite plaque conserve. Ainsi, de manière avantageuse, la matrice est constituée d'un matériau propre à conférer une tenue mécanique à la plaque formée tout en étant déformable. Ainsi, la structure selon cette forme de réalisation est facilement mise en ceuvre sous forme de plaques qui peuvent ensuite être déformées à la forme souhaitée, sans que cette déformation ait besoin de moyens de support pour être conservée. Selon une deuxième forme de réalisation, on entend par déformabilité adaptable que la matrice imprégnant les renforts, une fois polymérisée, est constitué d'un matériau propre à conférer à la plaque une flexibilité lui permettant de se déformer à la forme souhaitée, où elle peut être maintenue par tous moyens de support appropriés. Le panneau ultramince ainsi formé présente donc une souplesse, une flexibilité. Ainsi, de préférence la matrice est constituée d'une résine thermodurcissable à flexibilité adaptable et de préférence, une résine époxyde à flexibilité adaptable, telle que, par exemple, celle connue sous la dénomination commerciale Duralco 4538 de la société Cotronics. Cette résine époxy se présente à l'état non polymérisé sous la forme d'un gel. La flexibilité de cette résine époxyde est adaptable en faisant varier le rapport de mélange de la résine par rapport à l'agent de réticulation ou agent de durcissement utilisé dans ladite résine. De préférence, le rapport de mélange résine/durcisseur est compris entre 100/80 et 100/300 en poids/poids. Les propriétés physiques d'une telle résine sont de préférence une résistance à la traction supérieure à 1200 (psi), une élongation comprise entre 8 et 200 (%), de préférence présentant également un rayon de courbure de 0,5. Ainsi de manière avantageuse, on obtient une plaque flexible constituant une surface chauffante par rayonnement pouvant être utilisée comme un voile tendu pour recouvrir des surfaces planes ou non, dans des domaines d'application tels que l'industrie automobile, le mobilier urbain, industriel, le chauffage domestique intégré à la décoration, etc. De manière avantageuse, une structure de chauffage peut être obtenue selon le procédé de fabrication dans lequel on pré-imprègne un renfort à l'aide de la matrice polymérisable, on insère entre deux épaisseurs dudit renfort pré-imprégné une résistance électrique et on polymérise la matrice par élévation de température. De préférence, le renfort présente une défbrmabilité appropriée et peut être constitué d'un tissu de fibres de verre, d'un mât de fibres de verre, d'un tissu de fibres naturelles ou tout autre matériau approprie. 30 De préférence, la résistance électrique est en un matériau déformable, présentant de manière préférée, un rayon de courbure de 0,5. Cette résistance électrique peut notamment être sérigraphiée sur un film plastique. Ce film plastique peut en outre avantageusement présenter des perforations favorisant l'interpénétration de la matrice25 des deux côtés du film, conférant une meilleure stabilité mécanique à la structure ainsi réalisée. Selon une forme de réalisation de l'invention, une ou des résistances électriques sont présentes sur l'ensemble de la structure. Cette structure se trouve donc être un élément de chauffage en intégralité. Selon une variante de réalisation, la résistance électrique est localisée sur une ou plusieurs parties distinctes de la structure. De cette manière, il est possible de prévoir sur la structure de chauffage des zones localisées de chauffage, par exemple au niveau d'un siège ou d'un bureau qui comporterait une telle structure de chauffage. De manière avantageuse, la matrice avant polymérisation, peut comporter des additifs conférant à la structure ultérieure des propriétés particulières. De tels additifs peuvent notamment être choisis pour respecter des normes de sécurité (retardateur de flammes, etc). De tels additifs peuvent en outre être des colorants permettant de conférer à la structure de chauffage ainsi réalisée des effets de couleur. De manière préférée, on utilise des colorants thermochromiques, réagissant à la chaleur et provoquant des effets de changement de couleurs en utilisation de la structure chauffante. Selon une forme particulièrement avantageuse de l'invention, la structure chauffante comporte, intégrés à la structure lors de la fàbrication, des moyens d'éclairage tels qu'au moins une nappe de fibres optiques associée à la résistance électrique, au moins une bande souple portant au moins une diode électroluminescente associée à la résistance électrique. Ainsi, on obtient une structure chauffante qui, en outre, offre une fonctionnalité d'éclairage ouvrant ainsi des possibilités d'applications nombreuses, en particulier, dans le mobilier urbain (siège, montants chauffant et éclairant pour des abribus, par exemple), les aménagements intérieurs de locaux (revêtement chauffant et éclairant constituant des guides visuels lorsque l'éclairage principal n'est pas en service, par exemple). On peut en outre prévoir que la structure comporte une seule face rayonnante. A cet effet, l'une des faces de la structure est pourvue d'une couche isolante. Selon encore une autre forme de réalisation, la structure chauffante est de préférence conformée pour accueillir un bloc inertiel mobile qui emmagasine de la chaleur produite par ladite structure chauffante de manière à optimiser le transfert de chaleur le bloc inertiel mobile et/ou qui comporte un système de chauffage par effet joule régulé tel qu'une cartouche à effet Joule, logé dans le bloc inertiel, de préférence en son centre, et connectable électriquement à la structure chauffante l'accueillant. Aussi, l'invention a également pour objet un bloc inertiel mobile, destiné à être associé à une structure de chauffage, sensiblement en forme de plaque, comportant au moins une résistance électrique, immobilisée par polymérisation d'une matrice, entre deux épaisseurs de renfort, ladite structure présentant une épaisseur globale inférieure ou de l'ordre de 5 millimètres, notamment telle que précédemment décrite, caractérisé en ce que le bloc inertiel mobile est approprié :pour emmagasiner une partie de la chaleur produite par ladite structure chauffante, ].a structure chauffante étant de préférence conformée pour accueillir ce bloc de manière à optimiser le transfert de chaleur le bloc inertiel mobile et/ou comporte un système de chauffage par effet joule régulé tel qu'une cartouche à effet Joule, logé dans le bloc inertiel, de préférence en son centre, et connectable électriquement à la structure chauffante l'accueillant. Un appoint de chaleur, obtenu par ladite cartouche à effet joule située au centre du bloc inertiel peut se révéler nécessaire pour conférer plus rapidement audit bloc inertiel une quantité de chaleur exploitable. Ainsi, l'alimentation électrique destinée à produire la chaleur par effet joule de la structure ultra mince permet également grâce à une connectique appropriée d'alimenter la deuxième source de chaleur par effet joule qui se trouve sous forme de cartouche intégrée au bloc en son centre et qui est destinée au stockage de chaleur dans le bloc inertiel mobile associé. Ce bloc mobile, nomade, une fois séparé et déconnecté de la structure chauffante ultra mince peut ensuite être déplacé pour servir de chauffage d'appoint. Un tel bloc mobile indépendant de la structure chauffante ultra mince permet d'accumuler la chaleur rapidement et de la restituer lentement à un endroit différent de l'emplacement de la structure chauffante. Lorsque ce dernier a restitué la majorité de sa chaleur il est alors replacé et connecté en position dans la structure chauffante pour rechargement. De manière avantageuse, le bloc mobile est constitué d'un matériau propre à accumuler la chaleur et à la restituer lentement. Un tel matériau est notamment choisi parmi des bétons, la pierre ollaire, la terre cuite allégée en grès, en argile dans laquelle de la sciure est intégrée avant cuisson, éventuellement associée à de la brique réfractaire. Une régulation classique appropriée, connue de l'homme de l'art, permet d'adapter la chaleur obtenue par effet joule devant être stockée dans le bloc inertiel mobile. De ce fait cette forme de réalisation conduit à une double fonction de l'émetteur de chaleur à la fois, émetteur surfacique rayonnant ultra mince et émetteur nomade inertiel. - On décrira maintenant l'invention plus en détails en référence au dessin dans lequel : La figure 1 représente une vue en coupe transversale d'une structure chauffante selon l'invention ; La figure 2 représente une vue schématique en plan d'une structure chauffante selon 25 l'invention ; La figure 3 représente une vue schématique en plan d'une structure chauffante selon l'invention associée à un bloc inertiel mobile. 30 Un élément de chauffage tel qu'une structure chauffante 1 selon l'invention est réalisé sous forme de plaque plane et est alimenté électriquement par l'intermédiaire de fils ménagés en saillie de la plaque en vue de les relier à un module de connexion.20 Cette structure chauffante 1 comporte un film chauffant 2 constitué d'un film plastique sur lequel est sérigraphié une résistance électrique 3. Ce film chauffant 2 est pris en sandwich entre deux couches de renforts 4, constitués d'un tissu de fibres de verres 5 dans une matrice 6 polymérisable. Le tissu de fibres de verre 5 a été pré-imprégné par enduction avec la matrice 6. cette matrice 6 est une résine époxyde à flexibilité adaptable de telle sorte que, lors de l'élévation de température, la résine polymérise mais conserve une flexibilité conférant à la structure chauffante 1 ainsi formée une déformabilit adaptable. La � pré-imprégnation � des fibres par la matrice 6 peut également résulter de l'intégration de fibres polymérisables dans le renfort en :vibres. Lors de la fabrication, il est possible d'intégrer des fibres optiques 7 au niveau du tissu 5 15 de sorte à conférer à la structure ainsi réalisée une fonctionnalité supplémentaire d'éclairage, à tout le moins de source lumineuse. Il est également possible d'insérer au niveau de chaque renfort, des bandes souples porteuses de diodes électroluminescentes (DEL) 8 comme cela est visible sur la 20 structure plane présentée à la figure 2. Cette structure plane est réalisée en outre pour présenter des zones chauffantes localisées, le film chauffant 2 ne comportant de résistances électriques sérigraphiées qu'à certains endroits comme on peut les voir représentées en pointillés. 25 En ce qui concerne la fabrication, l'ensemble formé du film chauffant 2 entre deux renforts 4 pré-imprégnés de la matrice 6 polymérisable est introduit dans une presse chauffante entre deux plateaux. Si nécessaire, on met également en place une ou plusieurs bandes pourvues de DEL 8. Le chauffage est imprimé à la presse jusqu'à une 30 température compatible avec la polymérisation de la matrice 6. Le pressage est réalisé de manière classique en soi, sous vide et/ou sous forte pression des plateaux de sorte à évacuer les poches d'air qui seraient susceptibles d'entraîner, 10 lors de la chauffe des dilatations et le cas échéant 'an délaminage de la structure. L'aspiration des poches d'air sous vide permet de se passer d'une forte pression du plateau de presser. La structure chauffante 1 constitue un panneau de chauffage ultramince. En effet, les plateaux de la presse permettent de réaliser avantageusement la structure chauffante 1 sous une forme plane d'une épaisseur inférieure ou de l'ordre de 5 mm, tout en assurant des capacités de chauffage équivalentes à des structures classiques et qui, du fait de sa déformabilité adaptable, peut ensuite être mise en forme de manière souhaitée selon l'application envisagée ouvrant un large panel de possibilités d'utilisation à ce type de structure de chauffage. La température de la structure chauffante peut atteindre notamment environ 80°C en moins d'une vingtaine de minutes. Les renforts en fibres de verre 5 sont avantageusement isolants et assurent en outre une bonne isolation électrique de la structure et une résistance satisfaisante aux flammes. Une telle structure chauffante peut être destinée au chauffage d'habitacles domestiques en tant que radiateurs de maison connectés au réseau électrique et peut à cet effet, reposer sur un socle comportant un module de connexion pour une connexion au réseau de distribution électrique. La capacité de déformation de la structure chauffante permet également de donner à un tel radiateur de maison une forme qui lui permet une adaptabilité à un environnement particulier, par exemple la structure chauffante peut être déformée pour épouser une forme spécifique de support (murs, poutres, par exemple). Ou alors, un tel radiateur peut se présenter sous des formes particulières originales, esthétiques lui conférant en outre un aspect décoratif. A la structure chauffante 1, par exemple sous forme d'un panneau recourbé comme on peut le voir à la figure 3, est associé un bloc inertiel mobile 9. Ainsi, la résistance électrique de ladite structure est destinée à être alimentée électriquement pour produire une chaleur par effet Joule qui sert à chauffer le bloc inertiel mobile 9 associé. Ce bloc inertiel nomade 9 dispose en outre en son centre un système de chauffage par effet Joule 10 encore appelé cartouche à effet Joule, alimenté, lorsque ce dernier est accueilli dans la structure chauffante. Cette cartouche 10 comporte donc des moyens de connexion électrique à la structure chauffante 1 pourvue de moyens de connexion électrique en correspondance 11. Ce bloc 9 séparé de la structure chauffante 1 peut ensuite être utilisé pour servir de chauffage d'appoint mobile en restituant la chaleur emmagasinée. Ce bloc inertiel 9 est de préférence constitué de terre cuite allégée. C'est-à-dire une terre cuite comportant de la sciure avant cuisson de la terre. Une telle terre cuite allégée est isolante thermiquement et présente une inertie intéressante. Un tel bloc inertiel 9 peut avantageusement présenter une forme de cloche dans laquelle se loge la cartouche à effet Joule 10 et la structure chauffante est alors conformée pour accueillir ce bloc 9 de manière à optimiser le transfert de chaleur mais aussi simplifier la connexion électrique destinée à alimenter la cartouche chauffante à effet Joule 10 d'appoint située au centre du bloc inertiel comme on peut le voir sur la figure 3. L'invention n'est bien entendu pas limitée aux exemples donnés mais englobe les variantes définies dans les revendications dépendantes. REVENDICATIONS1. Structure de chauffage (1), sensiblement en forme de plaque, comportant au moins une résistance électrique (1), immobilisée par polymérisation d'une matrice (6), entre deux épaisseurs de renfort (5), ladite structure présentant une épaisseur globale inférieure ou de l'ordre de 5 millimètres, caractérisée en ce que ladite structure (1) est réalisée sous la forme d'une plaque plane à déformabilité adaptable. 2. Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que la matrice (6) est constituée d'un matériau tel qu'une résine thermodurcissable à flexibilité adaptable, conférant à la plaque une flexibilité lui permettant de se déformer à la forme souhaitée, où elle peut être maintenue par tous moyens de support appropriés. 3. Structure selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la matrice (6) est une résine époxyde à flexibilité adaptable, dans laquelle la teneur en agent durcisseur (agent de réticulation) par rapport au mélange est modifiable pour faire varier la flexibilité. 4. Structure selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la résistance électrique (3) est un matériau électriquement résistif déformable, de préférence présentant un rayon de courbure de 0,5. 25 5. Structure selon la revendication 4, caractérisée en ce que la résistance électrique (3) est présente sur l'ensemble de la structure. 6. Structure selon la revendication 4, 30 caractérisée en ce que la résistance électrique (3) est présente uniquement dans une ou plusieurs parties de la structure. 1120 7. Structure selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la matrice (6) avant polymérisation, comporte des additifs tels que des colorants, de préférence des colorants thermochromiques. 8. Structure selon la revendication 1 à 7, caractérisée en ce que le renfort présente une déformabilité appropriée et peut être constitué d'un tissu de fibres de verre, d'un mât de fibres de verre, d'un tissu de fibres naturelles. 9. Structure selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisée en ce que la structure chauffante (1) comporte, intégrés à la structure lors de la fabrication, des moyens d'éclairage tels qu'au moins une nappe de fibres optiques, au moins une bande souple portant au moins une diode électroluminescente (8), associés à la résistance électrique (3). 10. Structure selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la structure chauffante (1) est de préférence conformée pour accueillir un bloc inertiel mobile (9) qui emmagasine de la chaleur produite par ladite structure chauffante de manière à optimiser le transfert de chaleur le bloc inertiel mobile et/ou qui comporte un système de chauffage par effet joule régulé tel qu'une cartouche à effet Joule, logé dans le bloc inertiel, de préférence en son centre, et connectable électriquement à la structure chauffante l'accueillant. 11. Bloc inertiel mobile (9), destiné à être associé à une structure de chauffage, sensiblement en forme de plaque, comportant au moins une résistance électrique, immobilisée par polymérisation d'une matrice, entre deux épaisseurs de renfort, ladite structure présentant une épaisseur globale inférieure ou de l'ordre de 5 millimètres, selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le bloc inertiel mobile (9) comporte un système de chauffage par effet joule régulé (10) tel qu'une cartouche à effet Joule, logé dans le bloc inertiel (9), de préférence en son centre, et connectable électriquement à la structure chauffante l'accueillant et/ou est approprié pour emmagasiner une partie de la chaleur produite parladite structure chauffante, la structure chauffante étant de préférence conformée pour accueillir ce bloc de manière à optimiser le transfert de chaleur le bloc inertiel mobile. 12. Bloc inertiel mobile selon la revendication 11, caractérisé en ce que le bloc mobile (9) est constitué d'un matériau propre à accumuler la chaleur et à la restituer lentement, un tel matériau étant notamment choisi parmi des bétons, la pierre ollaire, la terre cuite allégée dans laquelle de la sciure est intégrée avant cuisson, éventuellement associée à de la brique réfractaire. 10 13. Bloc inertiel mobile selon la revendication 12, caractérisé en ce que le bloc inertiel (9) présente une forme de cloche dans laquelle se loge la cartouche à effet Joule (10).