Brevet FR3074263A1 — publié le 20190531

Appareil de chauffage à fluide caloporteur La présente invention concerne un appareil de chauffage, du type comprenant un premier et un deuxième panneaux destinés à être traversés par un fluide caloporteur, lesdits premier et deuxième panneaux étant en vis-à-vis l'un de l'autre et disposés selon des plans verticaux sensiblement parallèles à une direction longitudinale horizontale de l'appareil de chauffage, chacun desdits premier et deuxième panneaux comprenant une entrée et une sortie de fluide. L'invention s'applique particulièrement aux appareils de chauffage utilisant de l'eau chaude comme fluide caloporteur, notamment adaptés aux installations de type chauffage central ou chauffage urbain. Les radiateurs à fluide caloporteur, tels que décrits par exemple dans le document DE19815131, comportent typiquement deux panneaux chauffants situés en vis-à-vis l'un de l'autre et fluidiquement reliés. Une connexion en parallèle des panneaux chauffants permet notamment de diminuer les pertes de charge des circuits de fluide. Cependant, elle présente l'inconvénient de chauffer également les panneaux avant et arrière, donc de générer une déperdition thermique éventuelle à travers une paroi à laquelle est fixé le radiateur. Une connexion en série permet de chauffer en priorité le panneau avant, mais augmente le phénomène de pertes de charge. Par ailleurs, il est connu, notamment du domaine du chauffage électrique, que le chauffage par rayonnement infrarouge présente une efficacité supérieure, en termes de confort, au chauffage par convection. La présente invention a pour but de résoudre ces problèmes et de proposer un appareil de chauffage à fluide caloporteur présentant une efficacité optimale. A cet effet, l'invention a pour objet un appareil de chauffage du type précité, dans lequel chacun des premier et deuxième panneaux comprend une pluralité de conduits parallèles, sensiblement disposés verticalement, chaque conduit d'un premier ou deuxième panneau étant fluidiquement relié à l'entrée et à la sortie dudit panneau. L'entrée du premier panneau et la sortie du deuxième panneau sont disposées à une extrémité basse de l'appareil de chauffage. La sortie du premier panneau et l'entrée du deuxième panneau sont disposées à une extrémité haute de l'appareil de chauffage et reliées l'une à l'autre. L'appareil est ainsi configuré pour que le fluide circule de bas en haut dans le premier panneau et de haut en bas dans le deuxième panneau. Suivant d'autres aspects avantageux de l'invention, l'appareil de chauffage comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : 2 - les extrémités basses des conduits parallèles des premier et deuxième panneaux sont connectées respectivement à un canal répartiteur et à un canal collecteur, lesdits canaux répartiteur et collecteur étant sensiblement parallèles à la direction longitudinale ; - l'entrée du premier panneau et la sortie du deuxième panneau sont disposées à 5 une même première extrémité de l'appareil de chauffage selon la direction longitudinale ; et la sortie du premier panneau et l'entrée du deuxième panneau sont disposées à une même deuxième extrémité de l'appareil de chauffage, opposée à la première extrémité selon la direction longitudinale ; - les premier et deuxième panneaux sont éloignés d'une distance non nulle selon 10 une direction transversale horizontale, perpendiculaire à la direction longitudinale ; - l'entrée du premier panneau ou la sortie du deuxième panneau est reliée à un conduit supplémentaire disposé entre les premier et deuxième panneaux selon la direction transversale, ledit conduit supplémentaire s'étendant sensiblement selon la direction longitudinale ; 15 - l'appareil de chauffage comprend en outre une couche d'un matériau apte à être traversé par un flux d'air, ladite couche étant disposée entre les premier et deuxième panneaux ; - l'appareil de chauffage comprend en outre un troisième panneau de façade formé d'un matériau apte à émettre un rayonnement infrarouge, ledit troisième panneau 20 étant disposé en contact thermique avec le premier panneau ; - l'appareil de chauffage comprend en outre une couche d'un matériau isolant thermique, disposée au contact du deuxième panneau à l'opposé du premier panneau. L'invention se rapporte en outre à une installation de chauffage comprenant : un dispositif de fourniture d'un fluide caloporteur préférentiellement composé en majorité 25 d'eau, ledit dispositif de fourniture comprenant de préférence un dispositif de chauffage du fluide caloporteur, au moins un appareil de chauffage tel que décrit ci-dessus, relié fluidiquement audit dispositif de fourniture, et une pompe de circulation du fluide caloporteur entre le dispositif de fourniture et l'appareil de chauffage. L'invention se rapporte en outre à un procédé de mise en oeuvre d'un appareil de 30 chauffage tel que décrit ci-dessus, comprenant la mise en circulation d'un flux de fluide caloporteur, préférentiellement composé en majorité d'eau, dans ledit appareil de chauffage, ledit flux circulant de l'entrée du premier panneau vers la sortie du deuxième panneau. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, 35 donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins sur lesquels : 3 - la figure 1 est une vue de détail, en coupe, d'un appareil de chauffage selon un mode de réalisation de l'invention, comportant un corps de chauffe apte à la circulation d'un fluide caloporteur ; - la figure 2 est une vue de face du corps de chauffe de l'appareil de la figure 1 ; 5 - les figures 3 et 4 sont des vues de détail, en perspective, du corps de chauffe de la figure 2 ; - la figure 5 est une vue de détail, de profil, du corps de chauffe de la figure 2 ; et - la figure 6 est une représentation schématique d'une installation de chauffage selon un mode de réalisation de l'invention. 10 La figure 1 représente une vue en coupe d'un appareil de chauffage 10 selon un mode de réalisation de l'invention. On considère une base orthonormée (X, Y, Z), la direction Z représentant la verticale. L'appareil de chauffage 10 est notamment destiné à être fixé à une paroi (non représentée) sensiblement disposée dans un plan (X, Z). L'appareil de chauffage 10 comporte une plaque de façade 12, une tôle arrière 14 15 et un corps de chauffe 16. La plaque de façade 12 et la tôle arrière 14 sont sensiblement planes, disposées dans des plans (X, Z), la direction X représentant une direction longitudinale de l'appareil 10. La tôle arrière 14 est destinée à être orientée vers la paroi verticale à laquelle est fixé l'appareil 10. Le corps de chauffe 16 est disposé entre la plaque de façade 12 et la tôle arrière 14 selon la direction Y, qui représente une direction 20 transversale de l'appareil 10. La plaque de façade 12 est préférentiellement formée d'un matériau rayonnant c'est-à-dire apte à émettre un rayonnement infrarouge au cours d'une élévation en température dudit matériau. Un tel matériau rayonnant est par exemple choisi parmi le métal, le verre ou la pierre. 25 Le corps de chauffe 16 est configuré pour accueillir une circulation de fluide caloporteur, ledit fluide comprenant de préférence une majorité d'eau à l'état liquide. Le corps de chauffe 16 est représenté isolément aux figures 2 à 5. Le corps de chauffe 16 est réalisé dans un matériau favorisant l'échange thermique, tel qu'un métal. 30 Le corps de chauffe 16 comprend un premier panneau 20, ou panneau avant, et un deuxième panneau 22, ou panneau arrière. Les panneaux avant 20 et arrière 22 sont en vis-à-vis l'un de l'autre, c'est-à-dire sensiblement alignés selon la direction transversale Y, chacun desdits panneaux étant sensiblement disposé dans un plan (X, Z) distinct. Selon Y, les panneaux avant 20 et arrière 22 sont disposés respectivement du côté de la 35 plaque de façade 12 et de la tôle arrière 14. Les panneaux avant 20 et arrière 22 sont écartés d'une distance 24 selon Y. 4 Chacun des panneaux avant 20 et arrière 22 comprend une pluralité de conduits parallèles 26, 28, sensiblement disposés verticalement. Dans le mode de réalisation représenté, chaque conduit 26 du panneau avant 20 est sensiblement coplanaire à un conduit 28 du panneau arrière 22 dans un plan (Y, Z). 5 De préférence, les panneaux avant 20 et arrière 22 comprennent un nombre sensiblement égal de conduits parallèles 26, 28. A titre d'exemple, chacun des panneaux avant 20 et arrière 22 comprend entre trois et vingt conduits parallèles 26, 28. Chacun des panneaux avant 20 et arrière 22 comprend en outre un canal répartiteur avant 30 ou arrière 32, et un canal collecteur avant 34 ou arrière 36, auxquels 10 sont connectées les extrémités de leurs conduits parallèles 26, 28 respectifs. Les canaux répartiteurs 30, 32 et collecteurs 34, 36 sont sensiblement disposés selon la direction longitudinale X. Le canal répartiteur avant 30 et le canal collecteur avant 34 forment respectivement une extrémité basse et une extrémité haute du panneau avant 20. Le 15 canal répartiteur arrière 32 et le canal collecteur arrière 36 forment respectivement une extrémité haute et une extrémité basse du panneau arrière 22. Une extrémité selon X du canal répartiteur avant 30 forme une entrée 40 de fluide pour le panneau avant 20. L'extrémité opposée dudit canal répartiteur avant 30 est reliée par un coude à un conduit vertical 26. 20 Une extrémité selon X du canal collecteur arrière 36 forme une sortie 42 de fluide pour le panneau arrière 22. L'entrée 40 et la sortie 42 sont sensiblement en vis-à-vis l'une de l'autre selon Y. L'extrémité opposée du canal collecteur arrière 36 est reliée par un coude à un conduit vertical 28. Une extrémité selon X du canal collecteur avant 34 et une extrémité selon X du 25 canal répartiteur arrière 32, sensiblement en vis-à-vis l'une de l'autre selon Y, sont reliées par une connexion fluidique 44. Selon X, ladite connexion fluidique 44 est située à l'opposé de l'entrée 40 et de la sortie 42. Dans le mode de réalisation représenté, l'entrée 40 est reliée à un conduit supplémentaire 46 d'amenée de fluide, ledit conduit supplémentaire s'étendant 30 sensiblement selon X et étant disposé entre les panneaux avant 20 et arrière 22. Une extrémité dudit conduit supplémentaire 46 forme un coude 48 qui permet de connecter le corps de chauffe 16 à une arrivée de fluide caloporteur. Une telle configuration permet, sur la paroi fixée à l'appareil 10, d'éloigner l'un de l'autre les connexions d'amenée et d'évacuation de fluide. 35 Selon une variante non représentée, c'est la sortie 42 qui est reliée à un conduit supplémentaire d'évacuation du fluide caloporteur. 5 De manière optionnelle, l'appareil 10 comprend une couche d'un matériau ouvert 50 disposée entre les panneaux avant 20 et arrière 22. Par « matériau ouvert », on entend un matériau apte à être traversé par un flux d'air circulant verticalement. Le matériau ouvert 50 est destiné à favoriser un échange thermique du panneau avant 20, et 5 surtout du panneau arrière 22, avec l'air circulant par convection entre lesdits panneaux avant 20 et arrière 22. Le matériau ouvert 50 est par exemple une structure métallique ouverte de type mousse ouverte, structure en nid d'abeille ou structure à ailettes. En variante, la distance 24 entre les panneaux avant 20 et arrière 22 est vide, laissant libre la circulation de l'air. 10 De préférence, l'appareil 10 comprend en outre une couche d'un matériau 52 thermiquement conducteur, disposé entre le panneau avant 20 et la plaque de façade 12. Le matériau 52 est par exemple un profilé, une plaque ou un film, à base de métal, de graphite, ou encore de graisse ou de gel thermique. De préférence, l'appareil 10 comprend en outre une couche d'un matériau 54 15 thermiquement isolant, disposé entre le panneau arrière 22 et la tôle arrière 14. Le matériau 54 est par exemple à base de silicone ou de laine de verre. La figure 6 représente schématiquement une installation de chauffage 100 comprenant un ou plusieurs appareils de chauffage 10 tels que décrits ci-dessus. L'installation 100 est par exemple de type chauffage central ou chauffage urbain. 20 L'installation 100 comporte un dispositif 102 de fourniture d'un fluide caloporteur préférentiellement composé en majorité d'eau. Le fluide caloporteur est par exemple de l'eau pure ou de l'eau comprenant un additif de type glycol. Le dispositif 102 est par exemple une chaudière reliée à une arrivée d'eau, apte à fournir de l'eau chaude. 25 L'installation 100 comporte en outre un circuit 104 de fluide caloporteur, reliant le dispositif 102 aux différents appareils de chauffage 10. De préférence, lesdits appareils 10 sont disposés sur des branches parallèles 106 du circuit 104. L'installation 100 comporte en outre au moins une pompe de circulation 108, permettant le déplacement du fluide caloporteur dans le circuit 104. 30 Un procédé de mise en oeuvre de l'appareil 10 décrit ci-dessus, par exemple incorporé à l'installation 100 décrite ci-dessus, va maintenant être décrit. Un flux de fluide caloporteur chargé en calories est mis en circulation entre l'entrée 40 et la sortie 42 du corps de chauffe 16 de l'appareil 10. Le fluide caloporteur se déplace tout d'abord dans le canal répartiteur avant 30 et se répartit dans les conduits parallèles 35 26 du panneau avant 20. Durant le déplacement dans lesdits conduits parallèles 26, le 6 fluide caloporteur cède de la chaleur à la plaque de façade 12, par l'intermédiaire du matériau 52 thermiquement conducteur, ainsi qu'au matériau ouvert 50. Le fluide caloporteur circulant du bas vers le haut dans le panneau avant 20, l'échange thermique est favorisé avec le bas de la plaque de façade 12. Une telle 5 configuration favorise une montée en température homogène de ladite plaque de façade, donc une meilleure efficacité du chauffage par rayonnement. De plus, elle limite les échanges convectifs de façade. En sortie des conduits parallèles 26, le fluide caloporteur rejoint le canal collecteur avant 34 et atteint la connexion fluidique 44 avec le panneau arrière 22. Il est à noter que, 10 l'entrée 40 et la connexion fluidique 44 se situant à l'opposé l'une de l'autre selon X, le fluide caloporteur parcourt une distance sensiblement égale quel que soit le conduit 26 emprunté. Une telle configuration favorise l'équilibrage hydraulique du panneau avant 20, le débit de fluide caloporteur étant ainsi sensiblement égal dans chaque conduit 26. Par la connexion fluidique 44, le fluide caloporteur entre ensuite dans le canal 15 répartiteur arrière 32 et se répartit dans les conduits parallèles 28 du panneau arrière 22. Durant le déplacement dans lesdits conduits parallèles 28, le fluide caloporteur cède de la chaleur essentiellement au matériau ouvert 50. En effet, le matériau thermiquement isolant 54 prévient l'échange thermique avec la tôle arrière 14. Le fluide caloporteur circule du haut vers le bas dans le panneau arrière 22, soit à 20 contre-courant de l'air circulant par convection dans le matériau ouvert 50. Cette circulation à contre-courant favorise l'efficacité du chauffage par convection. En sortie des conduits parallèles 28, le fluide caloporteur rejoint le canal collecteur arrière 36 et atteint la sortie 42. Comme précédemment, la connexion fluidique 44 et la sortie 42 se situant à l'opposé l'une de l'autre selon X, le fluide caloporteur parcourt une 25 distance sensiblement égale quel que soit le conduit 28 emprunté. L'équilibrage hydraulique du panneau arrière 22 est ainsi favorisé. Par ailleurs, dans l'appareil 10, le chauffage par rayonnement est privilégié par rapport au chauffage par convection, dans la mesure où le fluide caloporteur chargé en calories traverse d'abord le panneau avant 20 à co-courant par rapport au flux d'air de 30 convection, et ensuite le panneau arrière 22. Un chauffage homogène de la plaque de façade 12 est ainsi privilégié par rapport à l'efficacité de l'échange thermique entre le panneau avant 20 et le flux d'air REVENDICATIONS1.- Appareil de chauffage (10, 16) comprenant un premier (20) et un deuxième (22) panneaux destinés à être traversés par un fluide caloporteur, lesdits premier et deuxième panneaux étant en vis-à-vis l'un de l'autre et disposés selon des plans verticaux (X, Z) sensiblement parallèles à une direction longitudinale horizontale (X) de l'appareil de chauffage, chacun desdits premier et deuxième panneaux comprenant une entrée (40, 44) et une sortie (44, 42) de fluide, caractérisé en ce que : - chacun des premier et deuxième panneaux comprend une pluralité de conduits (26, 28) parallèles, sensiblement disposés verticalement, chaque conduit d'un premier ou deuxième panneau étant fluidiquement relié à l'entrée et à la sortie dudit panneau, - l'entrée (40) du premier panneau et la sortie (42) du deuxième panneau sont disposées à une extrémité basse de l'appareil de chauffage, - la sortie du premier panneau et l'entrée du deuxième panneau sont disposées à une extrémité haute de l'appareil de chauffage et reliées (44) l'une à l'autre, l'appareil étant ainsi configuré pour que le fluide circule de bas en haut dans le premier panneau (20) et de haut en bas dans le deuxième panneau (22). 2.- Appareil de chauffage selon la revendication 1, dans lequel les extrémités basses des conduits parallèles (26, 28) des premier et deuxième panneaux sont connectées respectivement à un canal répartiteur (30, 32) et à un canal collecteur (34, 36), lesdits canaux répartiteur et collecteur étant sensiblement parallèles à la direction longitudinale (X). 3.- Appareil de chauffage selon la revendication 2, dans lequel : - l'entrée (40) du premier panneau et la sortie (42) du deuxième panneau sont disposées à une même première extrémité de l'appareil de chauffage selon la direction longitudinale (X) ; et - la sortie du premier panneau et l'entrée du deuxième panneau sont disposées à une même deuxième extrémité (44) de l'appareil de chauffage, opposée à la première extrémité selon la direction longitudinale. 4.- Appareil de chauffage selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les premier et deuxième panneaux sont éloignés d'une distance (24) non nulle selon une direction transversale horizontale (Y), perpendiculaire à la direction longitudinale. 8 5.- Appareil de chauffage selon la revendication 4 prise en combinaison avec la revendication 3, dans lequel l'entrée (40) du premier panneau ou la sortie du deuxième panneau est reliée à un conduit supplémentaire (46) disposé entre les premier et 5 deuxième panneaux selon la direction transversale (Y), ledit conduit supplémentaire s'étendant sensiblement selon la direction longitudinale (X). 6.- Appareil de chauffage (10) selon la revendication 4 ou la revendication 5, comprenant en outre une couche d'un matériau (50) apte à être traversé par un flux d'air, 10 ladite couche étant disposée entre les premier et deuxième panneaux. 7.- Appareil de chauffage (10) selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre un troisième panneau de façade (12), formé d'un matériau apte à émettre un rayonnement infrarouge, ledit troisième panneau étant disposé en contact 15 thermique (52) avec le premier panneau (20). 8.- Appareil de chauffage (10) selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre une couche d'un matériau isolant thermique (54), disposée au contact du deuxième panneau (22) à l'opposé du premier panneau. 20 9.- Installation de chauffage (100) comprenant : - un dispositif (102) de fourniture d'un fluide caloporteur préférentiellement composé en majorité d'eau, ledit dispositif de fourniture comprenant de préférence un dispositif de chauffage du fluide caloporteur, 25 - au moins un appareil de chauffage (10) selon l'une des revendications précédentes, relié fluidiquement audit dispositif de fourniture, et - une pompe (108) de circulation du fluide caloporteur entre le dispositif de fourniture et l'appareil de chauffage. 30 10.- Procédé de mise en oeuvre d'un appareil de chauffage (10) selon l'une des revendications 1 à 8, comprenant la mise en circulation d'un flux de fluide caloporteur, préférentiellement composé en majorité d'eau, dans ledit appareil de chauffage, ledit flux circulant de l'entrée (40) du premier panneau vers la sortie (42) du deuxième panneau. 35