Brevet FR2970836A1 — publié le 20120727

Radiateur à résistance surfacique et lame de fluide thermostatique La présente invention se rapporte à un radiateur électrique à panneau rayonnant. Des radiateurs domestiques connus de l'art antérieur comportent un panneau rayonnant, destiné à transférer de la chaleur à une pièce d'habitation. Le panneau est formé d'un matériau apte à diffuser la chaleur, comme du métal, du verre ou de la céramique. La source de chaleur est typiquement une résistance électrique disposée au contact de l'arrière du panneau rayonnant. Il peut notamment s'agir d'une résistance de type film chauffant ou câble chauffant. Ces résistances chauffantes permettent de chauffer directement et de manière homogène l'ensemble de la surface avant du panneau. Elles permettent en outre de réaliser des radiateurs très plats et peu encombrants. De tels radiateurs sont par exemple décrits dans les documents FR2700607 et FR2817947. Les appareils de chauffage électrique sont généralement munis de dispositifs de sécurité, qui désactivent l'alimentation électrique en cas de surchauffe locale de la résistance. Il est donc souhaitable que la température soit homogène sur l'ensemble de la surface rayonnante. Afin que le panneau présente une température sensiblement constante sur toute sa surface, la puissance de la résistance est répartie sur ladite surface de manière à compenser localement des échanges thermiques par convection. Toutefois, l'homogénéité des températures de la surface rayonnante est influencée par l'environnement du radiateur. Par exemple, si un élément mobilier est situé proche d'une partie du panneau rayonnant, les échanges thermiques seront localement modifiés, ce qui perturbera l'homogénéité de température du panneau. De même, si la façade rayonnante est partiellement recouverte par un objet, une surchauffe peut se produire sous la zone de recouvrement. Si une sonde thermique de sécurité se trouve dans cette zone, l'appareil sera désactivé, ce qui nuira au confort des occupants de l'habitation. En l'absence de sonde thermique dans cette zone, la surchauffe pourra conduire à une dégradation de l'appareil. Il existe donc un besoin d'améliorer l'homogénéité thermique des panneaux rayonnants de radiateurs à résistance surfacique, même en présence d'un objet générant une surchauffe locale dudit panneau. La présente invention permet de résoudre ce problème d'une manière simple à réaliser. Plus particulièrement, la présente invention se rapporte à un radiateur électrique, comprenant : un panneau rayonnant dont une face externe est apte à diffuser de la chaleur à un local à chauffer ; une résistance électrique configurée selon une surface de diffusion, apte à diffuser une puissance de chauffe sensiblement homogène sur l'ensemble d'une face interne du panneau rayonnant ; le radiateur étant caractérisé en ce que la face interne du panneau rayonnant est au contact d'un compartiment fermé et rempli d'un fluide caloporteur, au moins une paroi dudit compartiment étant interposée entre ledit panneau et la résistance électrique, ladite paroi ayant une surface apte à recouvrir sensiblement complètement la surface de diffusion de la résistance électrique. Ainsi, en cas de surchauffe locale du panneau rayonnant et/ou de la résistance électrique, la chaleur est transmise au fluide, qui se déplace alors par convection à l'intérieur du compartiment fermé. Ce déplacement permet une homogénéisation de la température dans ledit compartiment, et donc également sur le panneau rayonnant et/ou la résistance électrique. Au contraire, lorsque la température est homogène au niveau du panneau rayonnant et/ou de la résistance électrique, le fluide reste statique à l'intérieur du compartiment fermé. Le fluide caloporteur est préférentiellement un liquide. Plus préférentiellement, ledit liquide caloporteur comporte de l'eau, comme il est utilisé couramment en chauffage domestique. Le liquide peut également comporter des additifs, par exemple de type glycols. Selon un mode de réalisation de l'invention, le compartiment fermé contenant le fluide est interposé entre la résistance et le panneau rayonnant. Selon un autre mode de réalisation, la résistance est immergée dans le fluide, à l'intérieur du compartiment fermé. Dans ce cas, il faut naturellement recouvrir la résistance d'un revêtement isolant électrique. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci sont données à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent : - Figure la et lb : vues d'un radiateur à panneau rayonnant selon l'état de la technique ; - Figure 2 : une vue du radiateur représenté aux figures la et lb ; - Figures 3a et 3b : vues d'un radiateur à panneau rayonnant selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - Figures 4a et 4b : vues de résistances de radiateurs selon deux modes de réalisation de l'invention ; - Figures 5a et 5b : vues en coupe transversale de radiateurs selon d'autres modes de réalisation de l'invention. - Figure 6 : une vue en coupe d'un radiateur selon un autre mode de réalisation de l'invention. Les figures 1 a et lb montrent des vues d'un radiateur domestique à panneau rayonnant selon l'état de la technique. La figure la est une vue en coupe et la figure lb une vue éclatée de face. Le radiateur 10 est un radiateur électrique. Il comporte un panneau 11 rayonnant, qui forme une façade extérieure dudit radiateur. Le panneau 11, sensiblement plan, est constitué d'un matériau propre à transférer de la chaleur à un local à chauffer. Le panneau 11 est installé au contact d'une résistance 12 électrique chauffante. Dans l'exemple représenté aux figures 1 a et 1 b, il s'agit d'une résistance de type film chauffant. La résistance 12 est configurée selon une surface 15 de diffusion, apte à diffuser une puissance de chauffe sensiblement homogène sur l'ensemble du panneau 11 rayonnant. Dans l'exemple représenté aux figures 1 a et 1 b, la surface 15 est sensiblement plane, de manière à épouser la forme du panneau 11. Sur une face opposée au panneau 11, la résistance 12 est au contact d'un élément 13 isolant qui forme un dos du radiateur 10. L'élément 13 peut lui-même être relié à des moyens de fixation du radiateur 10 à un support, par exemple un mur vertical. En effet, ce type de radiateur est typiquement disposé de manière à placer le panneau 11 rayonnant dans un plan vertical. Le panneau 11 rayonnant est équipé d'une pluralité de sondes 14 thermiques, réparties sur l'ensemble de la surface dudit panneau. Les sondes 14 sont reliées à un dispositif (non représenté) de sécurité du radiateur 10. Le dispositif de sécurité comporte notamment un module électronique de régulation, qui déconnecte l'alimentation électrique de la résistance 12 dès qu'une température mesurée par l'une des sondes 14 dépasse un seuil prédéterminé. La figure 2 montre une vue de face du radiateur 10 représenté aux figures la et lb. Dans cet exemple, un objet 16, par exemple un meuble, est placé au contact du panneau 11 rayonnant. La température du panneau 11 sera plus élevée au contact de l'objet 16 que sur le reste de sa surface de rayonnement. Une surchauffe locale peut être détectée par une sonde 14.1 de température située dans la partie du panneau 11 au contact de l'objet 16. Le dispositif de sécurité entraînera, le cas échéant, une interruption de l'alimentation électrique de la résistance 12. Il peut cependant arriver que la surchauffe survienne dans une zone du panneau 11 non équipée de sonde 14 thermique. La surchauffe peut alors entraîner une dégradation de l'appareil. Les figures 3a et 3b montrent des vues d'un radiateur domestique à panneau rayonnant selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 3a est une vue en coupe et la figure 3b une vue de face. Le radiateur 20 est un radiateur électrique. Il comporte un panneau 21 rayonnant, qui forme une façade extérieure dudit radiateur. Le panneau 21 est constitué d'un matériau propre à transférer de la chaleur à l'air et/ou aux murs d'un local à chauffer. Ce matériau peut être un métal tel que de l'acier ou de l'aluminium ; il peut également s'agir de verre, de céramique, de granite, de matériau composite ou d'autres matériaux appropriés. Dans l'exemple représenté aux figures 3a et 3b, le panneau 21 est sensiblement plan et a une forme rectangulaire. Selon une variante, le panneau 21 peut avoir une forme recourbée. Préférentiellement, le radiateur 20 est positionné de sorte que le panneau 21 soit disposé verticalement. Le radiateur 20 comporte en outre une résistance électrique 22, qui peut être analogue à la résistance 12 de l'exemple décrit ci-dessus. La résistance 22 est configurée selon une surface 25 de diffusion, apte à diffuser une puissance de chauffe sensiblement homogène sur l'ensemble du panneau 21 rayonnant. Préférentiellement, la surface 25 est sensiblement superposable à la surface du panneau 21. La résistance 22 est au contact d'un élément 23 isolant, qui forme un dos du radiateur 20. L'élément 23 est par exemple interposé entre ladite résistance 22 et un mur vertical sur lequel est fixé le radiateur 20. Le radiateur 20 comporte un dispositif de sécurité similaire à celui du radiateur 10 décrit ci-dessus. Le dispositif de sécurité du radiateur 20 comporte notamment des sondes thermiques 24 réparties sur la surface du panneau 21. Dans l'exemple représenté aux figures 3a et 3b, un objet 26 est placé au contact d'une partie du panneau 21. La présence de cet objet 26 peut engendrer une surchauffe locale dudit panneau. Le radiateur 20 comporte un compartiment 27 fermé, interposé entre une face 28 interne du panneau 21 et la surface 25 de diffusion de la résistance 22. Le compartiment 27 a une forme sensiblement plate. Plus précisément, il comporte une paroi 29 qui épouse la face 28 interne du panneau rayonnant, ladite paroi 29 ayant sensiblement la même forme et les mêmes dimensions que ladite face 28 interne. Préférentiellement, une épaisseur 30 du compartiment 27 dans une direction perpendiculaire à la paroi 29 est inférieure ou égale à 10°/O, plus préférentiellement inférieure ou égale à 5°/O, d'une dimension de ladite paroi 29. Le compartiment 27 représente donc un volume relativement faible au regard de la surface de la paroi 29. La paroi 29 fait face à une paroi 39, de même forme et dimension, du compartiment 27. La paroi 39 a une surface apte à recouvrir sensiblement complètement la surface 25 de diffusion de la résistance électrique. Autrement dit, les dimensions du compartiment 27 sont telles que la quasi-totalité, et préférentiellement la totalité, de la surface 25 est au contact d'une paroi 39 dudit compartiment 27. Le compartiment 27 est rempli d'un fluide caloporteur. Il s'agit préférentiellement d'eau, avec éventuellement un ou plusieurs additifs. En cas de surchauffe locale du panneau 21 et /ou de la résistance 22, notamment à proximité de l'objet 26, le surcroît de calories est transféré à l'eau située dans la zone correspondante du compartiment 27. L'eau chaude se déplace alors par convection vers les zones plus froides du compartiment 27, comme illustré par les flèches blanches de la figure 3b. Ce déplacement permet d'homogénéiser la température à l'intérieur du compartiment 27, ce qui contribue à refroidir les zones surchauffées du panneau 21 et /ou de la résistance 22. Par ailleurs, la chaleur provenant de la zone de surchauffe est diffusée vers les zones du radiateur 20 où le rayonnement est libre, ce qui améliore l'efficacité de l'appareil. Lorsqu'aucun obstacle ne s'oppose à un rayonnement homogène du panneau 21, la température est sensiblement constante sur l'ensemble dudit panneau et dans l'ensemble du compartiment 27. L'eau reste donc sensiblement statique dans ledit compartiment. L'homogénéisation de la température du panneau 21 permet de diminuer le nombre de sondes thermiques 24 par rapport au panneau 11 de l'état de la technique. Par exemple, un radiateur selon l'invention peut ne comporter qu'une ou deux sondes thermiques reliées au dispositif de sécurité. Selon une variante de l'invention, le panneau 21 rayonnant constitue une paroi 29 du compartiment 27 fermé. Dans ce cas, la face interne 28 du panneau 21 est directement au contact du fluide caloporteur contenu dans le compartiment 27. Les figures 4a et 4b montrent deux exemples de réalisation de la résistance 22. La résistance 22a (figure 4a) est une résistance de type film chauffant, analogue à la résistance 12 décrite ci-dessus. Elle comporte un circuit imprimé 33 déposé sur un substrat 34 sous forme de film. La résistance 22b (figure 4b) comporte un câble chauffant 31 disposé sur un grillage 32. La configuration du circuit imprimé 33 et du câble 31 sur les surfaces 25 de diffusion des résistances 22a et 22b est prévue de manière à favoriser une diffusion de chaleur homogène sur toute la surface du panneau 21 rayonnant. Les figures 5a et 5b montrent deux autres exemples de réalisation d'assemblages résistance 22 / compartiment 27, sous forme de vues en 30 coupe. Sur la figure 5a, le radiateur comporte deux compartiments fermés 27 et 37, de forme similaire au compartiment 27 représenté à la figure 3a. Le compartiment 27 est interposé entre le panneau 21 rayonnant et la résistance 22. Le compartiment 37 est interposé entre la résistance 22 et l'élément 23 isolant qui forme le dos du radiateur. Les deux compartiments 27 et 37 sont remplis d'eau. Le fait de placer un compartiment rempli de fluide contre chaque face de la résistance 22 contribue à éviter l'apparition de points chauds sur la surface 25 de la résistance en cours de fonctionnement. Une variante de réalisation est représentée à la figure 5b. Selon cette variante, le radiateur ne comporte qu'un compartiment fermé 27, rempli d'eau, dans lequel est immergée la résistance 22. Selon ce mode de réalisation, il faut isoler électriquement la résistance 22 de manière appropriée au contact avec l'eau. Préférentiellement, des orifices sont ménagés dans la surface 25 de la résistance 22, pour permettre une circulation du fluide de part et d'autre de la surface de diffusion. Dans le cas d'une résistance 22a de type film chauffant (figure 4a), des perforations peuvent être prévues dans le substrat 34, entre les parties recouvertes par le circuit 33 imprimé. Dans le cas d'une résistance 22b de type câble chauffant (figure 4b), les trous 41 du grillage 32 permettent la circulation du fluide de part et d'autre de la résistance. Cette circulation favorise l'homogénéité thermique entre l'avant et l'arrière de la résistance. La figure 6 représente une vue en coupe d'un compartiment 27 tel que représenté aux figures 3a, 5a ou 5b, selon une variante de l'invention. Plus particulièrement, la figure 6 montre une paroi 29 interne du compartiment 27 selon une variante de l'invention. Selon cette variante, la paroi 29 porte des déflecteurs 40 permettant d'orienter un déplacement du fluide dans le compartiment 27. Dans l'exemple représenté à la figure 6, ces déflecteurs 40 sont disposés de manière oblique par rapport aux côtés de la paroi 29, qui est de forme rectangulaire. La paroi 29 est généralement disposée verticalement. Si une zone 42 de surchauffe, liée par exemple à la présence d'un objet, se forme dans un coin situé en partie basse de la paroi 29, l'eau du compartiment 27 augmente en température à proximité de cette zone 42. Les déflecteurs 40 orientent alors le déplacement de cette eau sensiblement vers le coin opposé de la paroi 29, comme matérialisé par les flèches. Cette diffusion en diagonale favorise l'homogénéisation thermique de l'eau du compartiment 27. Il est naturellement possible de faire varier la forme des déflecteurs dans le cadre de l'invention. De même, la forme des panneaux 21, des résistances 22 et des parois des compartiments 27 peut varier dans le cadre de l'invention. Il est notamment possible de réaliser des éléments non plans, par exemple de forme bombée, pour offrir une surface de rayonnement convexe au radiateur. REVENDICATIONS1.- Radiateur (20) électrique, comprenant : - un panneau (21) rayonnant dont une face externe est apte à diffuser de la chaleur à un local à chauffer, - une résistance (22) électrique configurée selon une surface (25) de diffusion, apte à diffuser une puissance de chauffe sensiblement homogène sur l'ensemble d'une face (28) interne du panneau rayonnant, le radiateur étant caractérisé en ce que la face interne du panneau rayonnant est au contact d'un compartiment (27) fermé et rempli d'un fluide caloporteur, au moins une paroi (29) dudit compartiment étant interposée entre ledit panneau rayonnant et la résistance électrique, ladite paroi ayant une surface apte à recouvrir sensiblement complètement la surface de diffusion de la résistance électrique. 2.- Radiateur selon la revendication 1, tel que le compartiment (27) fermé est interposé entre le panneau rayonnant et la résistance électrique. 3.- Radiateur selon la revendication 2, comportant un second compartiment (37) fermé et rempli de fluide caloporteur, les deux compartiments étant situés de part et d'autre de la surface (25) de diffusion de la résistance électrique. 4.- Radiateur selon la revendication 1, tel que la résistance électrique est située à l'intérieur du compartiment fermé, au contact du fluide caloporteur. 5.- Radiateur selon la revendication 4, tel que des orifices (41) sont ménagés dans la résistance pour permettre une circulation du fluide de part et d'autre de la surface de diffusion. 6.- Radiateur selon l'une des revendications précédentes, tel que la paroi (29) du compartiment fermé, interposée entre le panneau et la résistance électrique, porte des déflecteurs (40) permettant d'orienter un déplacement du fluide dans le compartiment. 5 7.- Radiateur selon la revendication 6, tel que la paroi du compartiment fermé a une forme sensiblement rectangulaire, les déflecteurs étant disposés de manière oblique par rapport aux côtés dudit rectangle. 8.- Radiateur selon l'une des revendications précédentes, tel que le fluide caloporteur est un liquide comportant de l'eau.