Brevet FR2950680A1 — publié le 20110401

La présente invention entre dans le domaine du transfert thermique, en particulier le transfert de chaleur par conduction thermique. L'invention trouvera une application particulière, mais aucunement limitative, dans la réalisation de dispositif de chauffage de type radiateur. Un tel radiateur pourra s'intégrer au sein d'enceintes, bâtiments ou pièces à chauffer, notamment dans le cadre d'un usage domestique. De manière connue, un radiateur transfert de la chaleur au 10 lieu ambiant à chauffer essentiellement de deux façons : par rayonnement ou convection thermiques. Tout d'abord, le rayonnement consiste à orienter une source de chaleur vers la pièce à chauffer. Cette solution pose un inconvénient majeur lié à l'aspect directionnel du 15 rayonnement. En effet, le chauffage s'effectue le plus souvent au travers d'un rayonnement infrarouge, directionnel, qui ne permet pas une diffusion au sein de grands volumes de pièce ou au-delà d'obstacles. C'est pourquoi un tel chauffage par rayonnement est souvent utilisé de manière ponctuelle, en 20 chauffage d'appoint, par exemple dans une salle de bain, ou combiné à la convection. A ce titre, la convection thermique consiste à transférer de la chaleur au travers de la mise en circulation naturelle de l'air. En effet, au contact d'un échangeur thermique, l'air se 25 réchauffe et, plus léger, monte, formant un déplacement ascensionnel, tandis que l'air plus froid descend. Il existe plusieurs types d'échangeurs thermiques. Un premier type d'échangeur contient un fluide chauffé, comme de l'eau ou de l'huile, qui sert à chauffer l'air à son contact. 30 Selon les cas, un tel radiateur peut être relié à un système central de chauffage, avec une chaudière chauffant le fluide et le mettant en circulation jusqu'à plusieurs radiateurs, ou bien chaque radiateur est autonome, incluant ses propres moyens de chauffage du fluide, généralement alimentés par électricité. De 35 tels échangeurs à fluide sont dits « à inertie », en ce qu'ils chauffent un matériau, souvent métallique, qui sert d'échangeur thermique avec l'air et continue de chauffer même après arrêt de la circulation du fluide. Ils présentent l'avantage de diffuser d'une chaleur douce, étant donné que le chauffage de chaque radiateur s'élève à environ 60 à 70 degrés Celsius. Toutefois, dans le cas d'un système centralisé avec une chaudière, l'installation est contraignante et coûteuse. De plus, il existe des pertes de chaleur au niveau des tuyauteries reliant chacun des radiateurs, souvent mal isolées. A l'inverse, un radiateur autonome est rapide et facile à 10 mettre en place mais présente une consommation énergétique électrique plus importante. Dans un autre type d'échangeur, les moyens de chauffage se présentent sous la forme d'une résistance électrique. Au contact de la résistance, l'air est chauffé. Toutefois, si de 15 tels radiateurs chauffent rapidement, ils présentent l'inconvénient d'assécher l'atmosphère d'une pièce. En effet, le chauffage des résistances est très élevé, à des températures supérieures à 100°C. De plus, de tels radiateurs présentent une consommation électrique élevée. 20 C'est pourquoi la plupart des radiateurs combinent plusieurs types de moyens de chauffage pour améliorer leur rendement thermique, à savoir offrir une meilleure puissance calorifique tout en consommant moins d'énergie. A titre d'exemple, un radiateur autonome d'un rendement 25 moyen génère une puissance de 1500 Watts pour une consommation de 6 à 6,5 Ampères. La présente invention entre dans le cadre d'une réduction de la consommation énergétique d'un radiateur. Pour ce faire, elle concerne un dispositif de chauffage possédant un rendement 30 amélioré, à savoir qu'il permet de générer une puissance calorifique équivalente de 1500 Watts pour une consommation inférieure, de l'ordre de 2 à 2,6 Ampères. Pour ce faire, un tel dispositif de chauffage utilise, d'une part, la convection thermique des matériaux le 35 constituant pour chauffer l'air ambiant qui le traverse, dès lors mis en circulation naturellement, et, d'autre part, la conduction thermique entre des moyens de chauffage et lesdits matériaux. Plus précisément, les moyens de chauffage envisagés consistent en des câbles chauffant autorégulant au contact des matériaux, dans un agencement particulier. De plus, le recourt à la conduction permet d'obtenir un complément de chauffage par rayonnement. Ainsi, le dispositif de chauffage selon l'invention comprend au moins un matériau de diffusion thermique constituant un échangeur de chauffage de l'air ambiant et des moyens, alimentés électriquement, de chauffage par conduction thermique dudit matériau de diffusion, caractérisé en ce que lesdits moyens de chauffage se présentent sous la forme d'au moins un câble chauffant autorégulant disposé au contact de manière à entourer ledit matériau de diffusion thermique. Selon d'autres caractéristiques additionnelles, ledit câble comprend au moins deux brins au contact et situés de part et d'autre dudit matériau de diffusion. Avantageusement, chaque brin est disposé parallèlement de manière à venir au contact de chaque côté d'une plaque intermédiaire constituant ledit matériau de diffusion. Préférentiellement, lesdits brins sont juxtaposés et qu'entre eux se situe ledit matériau de diffusion. Selon un mode de réalisation, ledit câble est plat. Selon un autre mode de réalisation, ledit matériau de diffusion comprend au moins une platine solidaire de ladite plaque de manière à recevoir un brin dudit câble. De plus, ladite platine est conformée en U avec ladite plaque du matériau de diffusion. L'invention concerne aussi un radiateur destiné au chauffage d'une pièce, comprenant des moyens de chauffage de l'air ambiant, caractérisé par le fait que lesdits moyens de chauffage se présentent sous forme d'au moins un dispositif de chauffage selon l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre des modes de réalisation non limitatifs de l'invention, en référence aux figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 représente une coupe verticale longitudinale d'un radiateur équipé de trois dispositifs de chauffage selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un détail de la figure 1 selon l'axe A-A' ; et - la figure 3 est une vue similaire à la figure 2 d'un autre mode de réalisation. La présente invention concerne le chauffage, en 10 particulier combiné par conduction et convection. Pour ce faire, l'invention a pour objet un dispositif de chauffage 1. Un tel dispositif 1 se présente sous la forme d'un module de chauffe, plusieurs modules pouvant être agencés pour 15 constituer un radiateur 2, comme visible sur la figure 1. Chaque dispositif ou module 1 comprend au moins un matériau de diffusion thermique 3. Ce dernier peut être constitué de toute matière, notamment métallique ou céramique, capable de recevoir de la chaleur, notamment par conduction, et 20 la retransmettre par convection. A ce titre, chaque module 1 peut se présenter sous la forme d'un élément creux, permettant la circulation de l'air et enfermant ledit matériau de diffusion 3. Dans le mode de réalisation visible sur la figure 2, un tel élément présente 25 une section parallélépipédique, ouvert sur au moins deux de ses faces opposées et refermé sur ses deux autre bords par deux parois 4 opposées. Au centre, cet élément reçoit ledit matériau de diffusion 3, solidaire desdites parois 4. On notera que les parois 4 et le matériau 3 peuvent être 30 réalisés à partir d'une seule et même pièce, conformée alors en I. Lors du chauffage dudit matériau de diffusion 3, lesdites parois 4 sont aussi chauffées par conduction, la chaleur reçue par ledit matériau de diffusion 3 se transmettant aux parois 4. 35 Ces parois 4 peuvent d'ailleurs constituer en partie les surfaces extérieures, avant et arrière, dudit radiateur 2. Un agencement de plusieurs modules 1 formant l'intégralité des faces avant et arrière du radiateur 2, les extrémités pouvant alors être fermées par des moyens adaptés d'obturation. Comme évoqué précédemment, ledit matériau de diffusion 3 constitue un échangeur thermique de chauffage de l'air ambiant. En effet, l'air circule verticalement, depuis le bas vers le haut, au sein des deux canaux situés de part et d'autre dudit matériau de diffusion 3, entre les parois 4. L'air, mis ainsi en circulation naturelle au sein desdits canaux, se réchauffe au contact du matériau de diffusion 3 et des parois 4. Une caractéristique essentielle de l'invention réside dans le chauffage par conduction du matériau de diffusion 3. Pour ce faire, le module 1 selon l'invention comprend des moyens de chauffage par conduction thermique dudit matériaux de diffusion 4. Avantageusement, ces moyens de chauffage se présentent sous la forme d'au moins un câble 5 chauffant autorégulant, à savoir à puissance variable. Un tel câble 5 possède une caractéristique électrique spécifique du fait qu'il diminue d'intensité en fonction de sa température interne. En d'autres mots, plus il chauffe et moins il consomme d'énergie. Dès lors, au fur et à mesure que ce câble 5 monte en température et chauffe le matériau de diffusion 3, sa température interne augmente et il a besoin de moins d'énergie. On notera qu'un câble 5 chauffant autorégulant se présente sous la forme d'une gaine 6 enfermant deux fils électriques, la phase 7 et le neutre 8, séparés par un remplissage 9 de ladite gaine 6 de manière à noyer lesdits fils 7 et 8. Ce remplissage 9 est généralement constitué d'un polymère enfermant des particules de carbone, permettant d'offrir une résistance électrique générant de la chaleur. C'est alors cette chaleur qui est transmise par conduction audit matériau de diffusion 3. Pour ce faire, ledit câble chauffant autorégulant 5 est disposé de manière particulière au sein du dispositif 1 selon l'invention, en particulier au contact de manière à entourer ledit matériau de diffusion thermique 3. En particulier, chaque brin 10 est disposé parallèlement de manière à venir au contact et à entourer ledit matériau de diffusion 3. De plus, lesdits brins 10 peuvent être juxtaposés et entre eux se situe ledit matériau de diffusion 3. En outre, cette juxtaposition est effectuée de sorte que lesdits brins 10 accolent ou touchent le matériau de diffusion 3. En somme, le contact précédemment évoqué peut être régulier ou plus ou moins ponctuel le long du matériau 3. En d'autres termes, le contact des brins 10 dudit câble 5 peut être plus ou moins régulier, pouvant se situer contre le matériau de diffusion 3 ou bien à une ou plusieurs millimètres de ce dernier, transmettant toujours sa chaleur. Cette disposition particulière en sandwich du matériau de diffusion 3 entre les brins 10 du câble 5 permet, d'une part, de transmettre la chaleur entre ces différents éléments et, d'autre part, d'entretenir le chauffage desdits brins 10 entre eux, diminuant alors l'énergie nécessaire au chauffage de chacun de ces mêmes brins 10. En somme, le chauffage des brins 10 s'entretient de lui-même, diminuant considérablement la consommation électrique. Selon le mode de réalisation préférentiel, ledit câble 5 est plat et que ledit matériau de diffusion 3 se présente sous la forme d'au moins une plaque intermédiaire. Cette dernière peut être plus large que ledit câble 5. En particulier, deux câbles 5 (ou plus) peuvent être juxtaposés sur la largeur du matériau de diffusion 3. Selon un autre mode de réalisation, ledit matériau de diffusion 3 peut comprendre une platine complémentaire 12 de manière à améliorer la diffusion de la chaleur. Pour ce faire, ladite platine 12 vient en vis-à-vis dudit matériau de diffusion 3, spécifiquement de ladite plaque intermédiaire. Cette platine s'étend alors dans un plan parallèle ou sensiblement parallèle au plan contenant ladite plaque intermédiaire. Ainsi, la chaleur dégagée par chaque brin 10 est captée par la plaque d'un côté et, de l'autre côté, par ladite platine 12. En particulier, une telle platine 12 peut constituer un espace de réception d'un brin 10 dudit câble 5. Maintenant ce dernier au contact dudit matériau de diffusion 3. Cet espace peut être prévu ouvert sur un côté, pour faciliter l'insertion directe du brin 10 ou bien entièrement fermé, le passage du brin 10 s'effectuant alors par enfilage dans le sens longitudinal. Selon le mode de réalisation visible sur la figure 3, cette platine 12 peut présenter la forme d'un L solidaire de la plaque dudit matériau de diffusion 3. En somme, ladite plaque et ladite platine 12 forment ensemble un U recevant un brin 10. Deux platines 12 peuvent être assujetties de part et d'autre, symétriquement, de ladite plaque du matériau de diffusion 3, de manière à recevoir les deux brins 10 d'un câble 5 au sein des logements ainsi constitués. Deux platines 12 peuvent alors former un U ensemble, ladite plaque intermédiaire étant située au milieu. Selon le mode préférentiel de réalisation, le câble 5 peut comprendre au moins deux brins 10 au contact et entourant ledit matériau de diffusion 3. Dès lors, il s'agit d'un même câble 5, formant une boucle 11, en partie haute (selon le mode de réalisation visible sur la figure 2) ou en partie basse (non représenté). Cette boucle 11 se situe à une extrémité, haute ou basse, dudit matériau de diffusion 3, et permet au câble 5 de le contourner. Ainsi, les brins 10 ne possèdent qu'une seule alimentation. A ce titre, ledit câble 5 est relié à des moyens d'alimentation électrique, internes audit radiateur 2 ou bien extérieurs, notamment directement reliés à un réseau d'approvisionnement domestique ou par l'intermédiaire d'un thermostat permettant de réguler la température dudit radiateur 2. L'invention concerne aussi un radiateur 2 destiné au chauffage d'une pièce, comprenant des moyens de chauffage de l'air ambiant. Avantageusement, lesdits moyens de chauffage se présentent sous forme d'au moins un dispositif 1 de chauffage selon l'invention, de préférence plusieurs juxtaposés et reliés entre eux par l'intermédiaire d'un même câble 5. Un exemple d'un tel radiateur 2, possédant trois modules 1 5 constitués de dispositif de chauffage selon l'invention, est visible sur la figure 1. Ainsi, l'invention permet de diminuer l'énergie nécessaire au chauffage d'un radiateur et d'une pièce. En effet, pour une même puissance calorifique mesurée, l'invention diminue de deux 10 tiers la consommation énergétique. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples illustrés et décrits précédemment qui peuvent présenter des variantes et modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS1. Dispositif (1) de chauffage, comprenant au moins un matériau de diffusion thermique (3) constituant un échangeur de chauffage de l'air ambiant et des moyens, alimentés électriquement, de chauffage par conduction thermique dudit matériau de diffusion (3), caractérisé en ce que lesdits moyens de chauffage se présentent sous la forme d'au moins un câble (5) chauffant autorégulant disposé au contact de manière à entourer ledit matériau de diffusion thermique (3). 2. Dispositif (1) de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit câble comprend au moins deux brins (10) au contact et situés de part et d'autre dudit matériau de diffusion (3). 3. Dispositif (1) de chauffage selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque brin (10) est disposé parallèlement de manière à venir au contact de chaque côté d'une plaque intermédiaire constituant ledit matériau de diffusion (3). 4. Dispositif (1) de chauffage selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que lesdits brins (10) sont juxtaposés et qu'entre eux se situe ledit matériau de diffusion (3). 5. Dispositif (1) de chauffage selon la revendication 4, 25 caractérisé en ce que ledit câble (5) est plat. 6. Dispositif (1) de chauffage selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que ledit matériau de diffusion comprend au moins une platine (12) solidaire de ladite plaque de manière à recevoir un brin (10) dudit 30 câble (5). 7. Dispositif (1) de chauffage selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite platine est conformée en U avec ladite plaque du matériau de diffusion. 8. Radiateur (2) destiné au chauffage d'une pièce, 35 comprenant des moyens de chauffage de l'air ambiant, caractérisé par le fait que lesdits moyens de chauffage se 9présentent sous forme d'au moins un dispositif (1) de chauffage selon l'une quelconque des revendications précédentes.