Brevet FR2953090A1 — publié le 20110527

L'invention appartient au domaine des dispositifs de chauffage domestiques. Plus particulièrement l'invention concerne un dispositif et un procédé pour l'installation d'un plancher chauffant électrique dans un lieu d'habitation. Les planchers chauffant électriques sont connus de l'art antérieur et consistent en l'utilisation de films rayonnants électriques placés sous le revêtement de sol. De tels films rayonnants électriques, ou films chauffants, sont constitués d'un élément électriquement conducteur tel qu'une piste de métal ou de carbone, déposé sur un support électriquement isolant, par des techniques semblables à celles utilisées pour la fabrication des circuits imprimés. Une feuille isolante est plaquée sur l'ensemble de sorte que l'élément chauffant est pris en sandwich entre le support et ladite feuille isolante. De tels films chauffants se présentent généralement sous forme de rouleaux de grande longueur. L'installation de planchers chauffants électriques à l'aide de ces films est particulièrement avantageuse en rénovation car elle nécessite peu de travaux. A cette fin le film chauffant est déroulé en plusieurs lés coupés à longueur sur une sous-couche isolante placée sur le sol ancien, lesquels lés sont connectés à l'alimentation électrique par des fils isolés de section appropriée, en général au niveau d'une plinthe. Le tout est recouvert d'un revêtement de sol. Les puissances de chauffage qui peuvent ainsi être installées sont de l'ordre de 50 à 150 watts par m2 de film chauffant posé. L'installation doit être étanche et ne doit pas présenter de risque pour la sécurité des personnes. Les opérations les plus critiques concernant ce procédé de l'art antérieur sont : • la connexion des films chauffant au réseau d'alimentation électrique • la coupe à longueur des lés de film chauffant. Dans de nombreux pays tels que la France, il est interdit de couper les lés à longueur sur chantier car cette opération nécessite la mise en oeuvre de techniques particulières et la réalisation de contrôles suite à la découpe afin de garantir la sécurité. Il en va de même pour la connexion électrique desdits films, qui nécessite également des moyens spécifiques pour connecter la piste chauffante aux conducteurs électriques de raccordement afin de garantir le respect des normes. Ces installations sont en effet destinées à rester des années sans aucune maintenance ni possibilités d'inspection. Il est important que leur étanchéité ne se dégrade pas dans le temps. De plus, la connectique doit être sûre et ses caractéristiques ne doivent pas se dégrader dans le temps y compris sous l'effet des distorsions et des vibrations qui peuvent lui être transmises par le support. Par exemple, l'apparition de jeu dans les connexions électriques pourrait conduire à la formation d'étincelages susceptibles d'initier des incendies. La pose d'un tel plancher chauffant n'est donc pas réalisable directement sur site par un artisan ou un particulier et nécessite: une prise de mesure des dimensions de la pièce dans laquelle le dispositif est installé ; une découpe en atelier du film chauffant et la pose des connecteurs électriques ; une installation par un électricien des éléments chauffants dans la pièce ; la pose des revêtements de sols. Bien entendu en cas d'erreur dans la prise de mesure ou de modification du plan de pose des éléments chauffants, ceux-ci ne peuvent être adaptés sur place. Les lés prédécoupés ne sont que très rarement réutilisables sur un autre chantier et la nécessité de découpe en atelier impose un délai supplémentaire dans la réalisation de la pose. Il existe selon l'art antérieur des dispositifs de chauffage électriques par le sol constitués de panneaux chauffants de dimension prédéfinie qui peuvent être assemblés afin de couvrir la surface de la pièce. La demande de brevet internationale WO2007073880 décrit un dispositif pour la pose d'un plancher chauffant constitué de panneaux chauffants élémentaires connectés entre eux afin de couvrir la surface d'installation. Chaque panneau comprend une surface chauffante constituée d'une piste laquelle est comprise entre deux pistes d'alimentation électrique situées sur deux bords parallèles du panneau. Chaque piste d'alimentation est terminée par un connecteur à enclenchement mâle-femelle, le connecteur étant mâle à l'une des extrémités de la piste d'alimentation et femelle à l'autre extrémité de ladite piste. Le connecteur mâle se présente sous la forme d'une languette apte à s'insérer dans une glissière femelle correspondante. La couverture de la surface est ainsi réalisée en connectant les panneaux chauffants les uns au bout des autres, des pistes de connexion spécifiques étant utilisées pour poser des rangées de panneaux parallèles. Un plancher chauffant ainsi constitué présente de très nombreuses connexions par languette et glissière, connexions qui ne peuvent être fiables dans le temps sur un plancher soumis à des déformations ou des vibrations. Par ailleurs, en cas de défaillance de l'une des connexions l'ensemble n'est plus alimenté. La demande de brevet japonaise JP2004271106 décrit un plancher chauffant électrique modulaire constitué de panneaux chauffants. Chaque panneau chauffant est alimenté individuellement par une ligne souple. La mise en oeuvre de cette solution technique nécessite la pose d'un grand nombre de lignes souples sauf à utiliser des panneaux de grande dimension coupés sur mesure. Les connexions entre les panneaux et les lignes souples ne présentent pas des caractéristiques d'étanchéité suffisantes pour répondre aux normes de sécurité. Afin de répondre aux insuffisances de l'art antérieur, l'invention 25 propose, un boîtier de connexion étanche comprenant: • un passage pour une ligne souple comprenant au moins un conducteur noyé dans une gaine en matière isolante; • un passage pour une deuxième ligne souple comprenant au moins un conducteur ; 30 • un couvercle apte à fermer le boîtier de connexion; • une piste conductrice et des moyens pour mettre en communication ladite piste avec un conducteur de la première ligne souple et un conducteur de la deuxième ligne souple lorsque ledit couvercle est fermé. Ce boîtier de connexion assure à la fois les fonctions de connexion électrique et d'étanchéité, les deux fonctions étant réalisées simultanément par la fermeture du boîtier. Il présente ainsi un encombrement très réduit et une connexion sûre et étanche. Le boîtier coopère avec des panneaux chauffants équipés chacun d'une connexion sous forme d'une ligne souple. Lesdits panneaux sont ainsi connectés de part et d'autre d'une ligne d'alimentation constituée par exemple de deux conducteurs noyés dans une gaine isolante. Ladite ligne d'alimentation peut être coupée à longueur sur chantier, l'étanchéité des extrémités coupées étant assurée par des boîtiers étanches d'extrémité. Avantageusement les moyens de mise en communication de la piste à la ligne souple comprennent des moyens de poinçonnement apte à pénétrer dans la matière isolante de la gaine et atteindre le conducteur afin de réaliser une connexion électrique. Les dits moyens de poinçonnement pénètrent dans la gaine jusqu'au conducteur lors de la fermeture du couvercle du boîtier. L'étanchéité de la connexion est obtenue directement par le serrage de la matière plastique de la gaine ainsi poinçonnée autour des moyens de poinçonnement. La pénétration desdits moyens dans la gaine isolante et le serrage du boîtier assurent l'immobilisation de la ligne souple par rapport au boîtier de connexion, sécurisant ainsi la connexion vis à vis des distorsions et des vibrations du support. Selon un mode de réalisation particulier, les moyens de mise en communication de la piste comprennent un bossage apte à entrer en contact avec une partie dénudée d'une ligne souple. Avantageusement il s'agit alors de la ligne souple de connexion d'un panneau chauffant. Ledit panneau est alors livré avec sa ligne de connexion pré-dénudée en extrémité. Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux lorsque l'installation du plancher chauffant est réalisée à l'aide d'une ligne d'alimentation pré-équipée de boîtiers des connexions. Ce mode de réalisation permet en effet de glisser chaque connecteur de panneau dans un boîtier préinstallé sur la ligne d'alimentation. L'invention concerne également un panneau chauffant électrique 5 comprenant : - une piste chauffante électrique insérée entre deux feuilles isolantes, les deux extrémités de ladite piste arrivant sur l'un des bords du panneau; un connecteur émergeant dudit bord et comprenant deux 10 conducteurs connectés électriquement auxdites extrémités de la piste noyés dans une gaine isolante étanche ; une enveloppe étanche insérant le film chauffant et la connexion du connecteur avec la piste chauffante ; Ledit panneau est ainsi pré-équipé de sa connexion et parfaitement 15 étanche. Selon un mode de réalisation particulier les conducteurs sont pré-dénudés à l'extrémité du connecteur du panneau chauffant. Avantageusement le panneau chauffant comprend dans son épaisseur une couche d'isolant thermique à l'intérieur de l'enveloppe étanche. Ainsi, tant 20 le panneau que l'isolant sont parfaitement étanches et peuvent être posés facilement même par un particulier dans le respect des règles de l'art. Selon un mode de réalisation particulier, la couche d'isolant thermique est constituée d'un composite compact de fibres de verres dans une résine phénolique. Ainsi le panneau chauffant est suffisamment rigide pour pouvoir 25 poser un revêtement de sol de type parquet directement sur les panneaux chauffants sans qu'il ne soit nécessaire de poser un faux solivage. L'invention peut être livrée en kit permettant à un particulier d'installer un plancher chauffant. Un tel kit comprend une ligne souple, des boîtiers de connexion et des panneaux chauffant selon l'un des modes de réalisation de l'invention, incluant ou non une couche isolante celle-ci pouvant être rigide ou souple selon l'usage et le revêtement de sol prévu. Selon un mode de réalisation de ce kit, les boîtiers de connexion sont préinstallés sur la ligne souple. Dans ce cas les panneaux chauffants sont équipés d'un connecteur dont l'extrémité est dénudée, apte à être glissée dans lesdits boîtiers de connexion. L'invention concerne également un procédé pour la fabrication d'un panneau chauffant électrique selon les modes de réalisation exposés supra. Ledit procédé utilise un pressage à chaud de l'ensemble : - Film chauffant - Sous couche isolante - Connecteur - Enveloppe étanche Ainsi pressé le panneau est parfaitement étanche et calibré en épaisseur et en planéité. L'invention sera maintenant plus précisément décrite dans le cadre de modes de réalisation préférés, nullement limitatifs, représentés sur les figures 1 à 8, dans lesquelles : - la figure 1 représente une vue d'ensemble du dispositif installé dans une pièce d'habitation ; - la figure 2 est une coupe transversale d'un panneau chauffant électrique; - la figure 3 est une vue en coupe et en perspective d'un panneau chauffant faisant apparaître la connexion de la piste rayonnante du panneau avec le connecteur électrique dudit panneau chauffant ; - la figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'un boîtier de connexion selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 5 montre une vue en coupe longitudinale d'un boîtier de connexion selon un autre mode de réalisation de l'invention ; - la figure 6 représente une vue de dessus et en perspective d'une boîte d'embase d'un boîtier de connexion selon l'invention ; - la figure 7 est une vue en perspective de dessus du conditionnement des films chauffants ; - et la figure 8 illustre en vue de dessus et en perspective un mode de réalisation avantageux de l'enveloppe étanche du panneau chauffant. Figure 1, l'installation d'un plancher chauffant électrique est réalisée dans une pièce sur un sol existant (1), par la pose de panneaux chauffants (2) élémentaires posés sur ledit sol. Lesdits panneaux sont alimentés par une ligne souple (3) au moyen de boîtiers de connexion (4) étanches. La ligne souple (3) est coupée à la longueur désirée sur place et ses extrémités sont insérées dans des boîtiers d'extrémité (41,42). L'un des boîtiers d'extrémité (42) est avantageusement utilisé pour réaliser la connexion de la ligne souple au secteur, par exemple au niveau d'une plinthe (11) dans une boîte de dérivation (12). Le dispositif une fois posé est recouvert un revêtement de sol tel qu'un parquet flottant (non représenté). Figure 2, selon une coupe transversale, chaque panneau chauffant électrique comprend un film chauffant constitué d'une piste conductrice mince (21) par exemple en cuivre, en aluminium ou en carbone, insérée entre deux films isolants (211,212). Ce film chauffant est posé sur une sous couche isolante (22) constituée de feutre, de laine de verre, de laine de roche ou de tout autre isolant, le tout est enserré dans une enveloppe étanche (23) constituée préférentiellement de polyuréthane renforcé par des fibres de verre. Avantageusement un film réflecteur (24), par exemple en aluminium, peut être inséré entre la couche isolante et l'enveloppe étanche (23) sur la face inférieure du panneau en contact avec le sol. Avantageusement la couche isolante est constituée de fibres de verres pré-imprégnées de résine phénolique et compactée à chaud. Dans ces conditions la couche isolante est suffisamment rigide pour que le panneau chauffant puisse également servir de support au revêtement de sol. Figure 3, un connecteur souple (5) comprenant deux conducteurs (51,52) noyés dans une gaine isolante est connecté à la piste conductrice (21) du panneau chauffant par des cosses à griffes (510). Les griffes de ces cosses traversent la gaine isolante du connecteur (5), un des conducteurs (51,52) et une des extrémités de la piste conductrice (21). Cette connexion entre la piste conductrice et les conducteurs (51,52) du connecteur souple (5) est recouverte par l'enveloppe étanche (23) du panneau chauffant. Additionellement une sonde de température (non représentée) tel qu'un thermocouple peut être placée à l'intérieur de l'enveloppe étanche (25) avec une connexion se prolongeant à l'extérieur de celle-ci. Figure 4, l'extrémité du connecteur souple (5) émerge de l'enveloppe étanche du panneau et est apte à être introduite dans un boîtier de connexion (4). Le boîtier de connexion (4) comprend une boîte d'embase (410) et un couvercle (411). La base (410), qui peut être fixée au sol, comprend des orifices de passage pour d'une part la ligne souple d'alimentation (3) et les connecteurs souples (5) d'un ou plusieurs panneaux chauffants. Selon un mode de réalisation, le couvercle comprend, sur sa face interne, des pistes conductrices (412) terminées à chacune de leurs extrémités par des moyens de connexion (413,414), aptes à mettre en communication électrique un conducteur (31,32) de la ligne souple d'alimentation (3) avec un conducteur (51,52) du connecteur souple d'un panneau chauffant. La ligne souple d'alimentation (3) comprend deux conducteurs (31,32) noyés de manière étanche dans une résine. Les deux conducteurs de la ligne souple sont écartés d'une distance suffisante pour qu'aucun arc ne puisse s'amorcer entre les deux conducteurs en extrémité de ligne. Selon un mode de réalisation particulier, lesdits moyens de connexion (413, 414) sont des moyens de poinçonnement aptes à pénétrer dans la gaine isolante de la ligne d'alimentation (3) et du connecteur souple (5), jusqu'à atteindre un conducteur dans cette gaine et réaliser la connexion électrique. La fermeture du couvercle (411) clôt de manière étanche le boîtier et d'autre part assure le poinçonnement nécessaire des gaines isolantes afin de réaliser la connexion électrique. Figure 5, alternativement, les moyens de connexion électrique entre le boîtier et le connecteur souple du panneau peuvent être des moyens de connexion par contact. Dans ce cas les conducteurs (51,52) du connecteur souple sont connectés en extrémité à des fiches (520) dénudées comportant avantageusement un bossage (521) en extrémité. Ledit bossage vient en contact avec l'une des pistes (412) du couvercle lorsque la fiche (520) est glissée dans le boîtier de connexion. Selon ce mode de réalisation le couvercle peut être fermé lorsque le panneau chauffant est connecté électriquement à la ligne d'alimentation, le connecteur souple (5) étant glissé dans le boîtier. Alternativement le bossage peut être placé sur la piste du couvercle. Avantageusement le connecteur souple de panneau comprend une partie plus rigide (522) en extrémité, laquelle partie peut s'ajuster de manière serrée dans l'un des orifices du boîtier de connexion et assurer ainsi l'étanchéité et l'immobilisation de la connexion par rapport au boîtier. Les modes de réalisation exposés précédemment utilisent des connexions électriques sur la face interne du couvercle. L'homme du métier adaptera aisément ce mode de réalisation à celui consistant à placer ces dispositifs de connexion sur le fond du boîtier de connexion. Figure 6, selon un mode de réalisation avantageux, le boitier de connexion (4) comprend une boîte d'embase (410), laquelle est constituée d'un fond (415) et de parois latérales (416). Tant l'embase que le couvercle sont constitués d'un matériau thermoplastique auto-extinguible et résistant à la chaleur et au feu jusqu'à 960°C selon la norme IEC 60695-2-1. Les parois latérales comportent des orifices sécables ou découpables afin d'ouvrir des passages pour la ligne souple d'alimentation. Ces passages ouverts reçoivent des moyens d'étanchéité (421) par exemple sous forme de joints à lèvres de forme adapté comprenant une rainure dans laquelle sont introduits les bords des orifices ouverts dans les parois. La partie supérieure des parois est de forme adapté de sorte coopérer avec des moyens d'étanchéité placés sur le couvercle et rendre le boîtier étanche selon le niveau IP67 de la norme 1E062529 lorsque le couvercle est fermé est les différentes connexions réalisées. Alternativement les orifices peuvent être prédécoupés dans les parois et fermés par des passe-fils à gradins qui sont eux coupés à la dimension des lignes introduites dans le boîtier de connexion. Dans ce cas l'indice d'étanchéité n'atteint que la protection IP55 ce qui est suffisant pour les installations en étage ne risquant pas d'être inondées. Avantageusement le fond du boîtier (415) comprend des moyens (417) permettant de fixer le boîtier au sol. Le couvercle (411) se fixe sur la boîte d'embase (410) par clipsage ou par vissage. Alternativement, lorsque les boîtiers sont préinstallés sur la ligne d'alimentation ledit couvercle peut être serti ou soudé sur la boîte d'embase. Figure 7, l'invention concerne également un procédé de fabrication des panneaux chauffants. Les films chauffants sont découpés sous forme de lés dans un rouleau (200) préférentiellement de largeur 60 cm. L'empilement film réfléchissant (24), couche isolante de laine de verre pré-imprégnée de résine phénolique et film chauffant est placé sur une table. Le connecteur souple (5) est connecté aux extrémités de la piste (21) à l'une des extrémités du film par des cosses à griffes (510). A l'autre extrémité de la piste un conducteur est agrafé à ladite piste de sorte à assurer la continuité électrique de celle-ci. Figure 8, l'enveloppe étanche constituée de deux feuilles de polyuréthane renforcés de fibres de verre assemblées selon au mois deux bords de sorte à constituer une gaine est glissé sur l'empilement, le quel est alors retiré de la table et pressé à chaud à une température de l'ordre de 180°C. La description ci-avant illustre clairement que par ses différentes caractéristiques et leurs avantages, la présente invention atteint les objectifs qu'elle s'était fixés. En particulier, elle permet de constituer des kits d'installation modulaire permettant à un particulier d'installer un plancher chauffant électrique en respectant les contraintes d'étanchéité et de sécurité d'une telle installation. REVENDICATIONS1. Boîtier de connexion étanche (4) caractérisé en ce qu'il comprend: - un passage pour une ligne souple (3) comprenant au moins un conducteur (31,32) noyé dans une gaine en matière isolante; - un passage pour une deuxième ligne souple (5) comprenant au moins un conducteur (51,52) ; - un couvercle (411) apte à fermer le boîtier de connexion; - une piste conductrice (412) et des moyens (413, 414, 521) pour mettre en communication ladite piste avec un conducteur (31,32) de la première ligne souple et un conducteur (51,52) de la deuxième ligne souple lorsque ledit couvercle est fermé. 2. Boîtier de connexion selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens de mise en communication de la piste avec la ligne souple comprennent des moyens de poinçonnement (413,414) aptes à pénétrer dans la matière isolante de la gaine (3) et atteindre le conducteur (31,32) afin de réaliser une connexion électrique. 3. Boîtier de connexion selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens de mise en communication de la piste comprennent un bossage (521) apte à entrer en contact avec une partie dénudée (520) d'une ligne souple 4. Panneau chauffant électrique (2) caractérisé en ce qu'il comprend : - une piste chauffante électrique (21) insérée entre deux feuilles isolantes (211,212), les deux extrémités de ladite piste arrivant sur l'un des bords du panneau; - un connecteur (5) émergeant dudit bord et comprenant deux conducteurs (51,52) connectés électriquement auxdites extrémités de lapiste noyés dans une gaine isolante étanche; - une enveloppe étanche (23) enserrant le film chauffant et la connexion du connecteur avec la piste chauffante. 5. Panneau chauffant électrique selon la revendication 4 caractérisé en ce que les conducteurs (51,52) sont dénudés à l'extrémité du connecteur. 6. Panneau chauffant selon la revendication 4 caractérisé en ce qu'il comprend une couche d'isolant thermique (22) à l'intérieur de l'enveloppe étanche (23). 7. Panneau chauffant selon la revendication 6 caractérisé en ce que la couche d'isolant thermique (22) est constituée d'un composite compact de fibres de verres dans une résine phénolique 8. Kit d'installation d'un plancher chauffant électrique caractérisé en ce qu'il comprend une ligne souple (3), au moins un boîtier de connexion (4) selon la revendication 1 et au moins un panneau (2) selon la revendication 4. 9. Kit d'installation d'un plancher chauffant électrique selon la revendication 8 caractérisé en ce qu'au moins un boîtier de connexion (4) est préinstallé sur la ligne souple (3) et qu'il comprend au moins un panneau chauffant (2) selon la revendication 5 10. Procédé de fabrication d'un panneau chauffant électrique selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'il comprend des étapes consistant à : - Réaliser un empilement comprenant : - un bloc de laine de verre pré-imprégnée de résine phénolique (2) ; - un film chauffant comprenant une piste conductrice (21) comprise entre deux feuilles isolantes (211,212) ; - un connecteur (5) comprenant au moins deux conducteurs (51,52) isolés dans une gaine étanche lesquels sont connectés à la piste conductrice ; - recouvrir l'empilement d'une enveloppe étanche (23) ; - Presser et compacter le tout à chaud.