Brevet FR3121201A1 — publié le 20220930

Dispositif de chauffage à bande rayonnante L’invention concerne un dispositif de chauffage à bande rayonnante, ledit dispositif comprenant : un tuyau rayonnant comportant un tuyau d’alimentation, un tuyau de retour et une pièce de connexion servant à connecter le tuyau d’alimentation au tuyau de retour, un premier brûleur servant à chauffer un fluide dans le tuyau rayonnant, un ventilateur pour la recirculation de fluide chauffé à l’intérieur du tuyau rayonnant, dans lequel le ventilateur comprend une volute dotée d’un orifice d’alimentation qui est connecté directement au tuyau d’alimentation. (Fig. 3) Dispositif de chauffage à bande rayonnante La présente invention concerne, en général, le domaine du chauffage basé sur la transmission de chaleur par exposition à un rayonnement. Plus particulièrement, elle concerne un dispositif de chauffage à bande rayonnante. État de la technique Les systèmes de chauffage basés sur la transmission de la chaleur par exposition à un rayonnement sont connus. Par conséquent, le chauffage d'une zone à l'intérieur d'un environnement est effectué grâce à un rayonnement électromagnétique émis dans le domaine de fréquences de l'infrarouge par une surface chaude (surface rayonnante) générée par le dispositif lui-même et faisant partie de celui-ci. Les avantages de ces dispositifs résident dans le fait que l'on parvient à chauffer un environnement sans devoir chauffer tout l'air présent. Ceci permet de ne fournir de la chaleur que là où elle est nécessaire, en chauffant directement les corps exposés aux rayonnements, avec des économies évidentes en termes d'énergie, une réduction des pertes dues à la dispersion et un effet immédiat du fait de la faible inertie thermique. Ces appareils sont utilisés principalement pour chauffer des espaces de grand volume, tels que des entrepôts industriels, des hangars, des dépôts de stockage ou des locaux commerciaux. Les dispositifs de chauffage à bande rayonnante sont des dispositifs qui sont bien connus et ont été utilisés avec succès pendant des décennies dans le secteur impliquant le chauffage de grands espaces. Ces dispositifs utilisent en général comme source de chaleur un gaz combustible et/ou du gasoil qui, au moyen d'un brûleur, sont convertis en produits de combustion à haute température. Ces produits sont ensuite transportés et poussés au moyen d'un ventilateur dans une tuyauterie qui forme le circuit de chauffage rayonnant proprement dit. Les produits de combustion chauffent ensuite les parois des tuyaux de ce circuit, en les chauffant à des températures généralement dans la plage de 150°C à 350°C. Les surfaces chaudes des tuyaux, qui sont traitées superficiellement de manière à présenter un indice d'émissions élevé, dissiperont la chaleur par rayonnement dans l'espace environnant, en chauffant tous les corps exposés à leur rayonnement. Du point de vue de la conception générale, ces dispositifs sont généralement composés d'une unité principale, appelée boîte de brûleur, qui contient tous les composants destinés à la combustion et à sa gestion et sa commande : chambre de recirculation ou plénum contenant la chambre de combustion dotée du brûleur proprement dit, ventilateur principal ou de recirculation, raccords de connexion de tuyau rayonnant (sortant et de retour) et connexion d'évacuation fumée. Finalement, les composants de boîte sont complétés par le panneau de commande électrique doté des dispositifs électroniques pour la commande et la gestion de la machine et des dispositifs de sécurité. Le brûleur utilisé peut être d'un type différent et, pour ce qui est de l'utilisation de combustibles gazeux, certaines machines utilisent des brûleurs en veine d'air où l'agent comburant (air) requis pour la combustion est aspiré et mélangé au combustible grâce à un vide généré par l'effet obtenu par la circulation déclenchée par le ventilateur de recirculation principal. Dans d'autres cas, des brûleurs à air soufflé sont utilisés. Dans ce cas, l'introduction de l'agent comburant (air) est effectuée au moyen du ventilateur associé au brûleur qui aspire l'air à partir de l'environnement externe et l'introduit dans la tête de combustion, où il est mélangé au combustible. À présent, la nécessité d'obtenir des machines de plus en plus efficaces et écologiques donne lieu à l'utilisation de nouveaux types de brûleurs qui ont l'avantage de présenter une plage de régulation beaucoup plus large et d'effectuer une combustion très propre (avec de très faibles concentrations de produits non brûlés et d'agents polluants, en particulier en ce qui concerne les oxydes d'azote ou NOx). Les brûleurs du type susmentionné, qui sont connus de longue date et utilisés par exemple sur des chaudières à eau chaude, sont appelés « brûleurs à prémélange », puisque le combustible et l'air comburant sont aspirés et mélangés l'un à l'autre par un ventilateur avant d'atteindre la tête de combustion. La tête de combustion comprend habituellement un cylindre métallique doté de trous de formes et de diamètres divers, en fonction de la puissance thermique du brûleur et/ou de la chambre de combustion à l'intérieur de laquelle il est inséré. Certains fabricants de ces têtes de combustion garnissent le cylindre métallique perforé d'un treillis métallique ou d'un tissu constitué de fibres en alliage métallique résistant à des températures élevées auxquelles la combustion se produit. Par conséquent, les gaz chauds produits par la combustion sont introduits dans le circuit rayonnant au moyen d'une embouchure de sortie. Le circuit rayonnant, qui présente des longueurs variant de 20m à 100-150m, suit un chemin sinueux à l'intérieur de l'espace à chauffer, conçu pour couvrir toutes les zones qui doivent être chauffées. Le circuit se termine en général en un coude en forme de U et le même chemin est parcouru par le tuyau de retour qui s'étend le long du tuyau d'alimentation puis revient à la boîte de brûleur. WO 2006/120717 concerne une installation de chauffage dotée de tubes rayonnants. DE 3814897 A1 concerne un dispositif de chauffage d'espaces par le biais de radiateurs à tubes. La demanderesse a examiné soigneusement les systèmes de chauffage à bande rayonnante. La demanderesse a constaté que, dans les systèmes connus, le tuyau de retour est connecté à un plénum ou à une chambre de collecte où le ventilateur de recirculation de fumée ou le ventilateur principal de la bande rayonnante est logé de manière à connecter les uns aux autres le tuyau de retour, le tuyau d’alimentation et le tuyau d’évacuation de fumée. La majeure partie du flux de fumées chaudes est recirculée de manière à revenir dans la bande rayonnante. La recirculation partielle des fumées est une caractéristique distinctive des bandes rayonnantes qui les distingue des tuyaux rayonnants dont elles proviennent, de sorte que ces machines sont plus efficaces et à même d’assurer une distribution plus uniforme de la température le long de tout le chemin. La demanderesse a constaté que la recirculation des fumées dans le plénum qui connecte les uns aux autres l’entrée d’aspiration et l’alimentation du circuit rayonnant et le tuyau d’évacuation de fumée n’est pas optimale et nécessite un fonctionnement de régulation difficile afin d’équilibrer correctement les pressions et les débits de recirculation. Il est souvent nécessaire d’insérer des déflecteurs pour diriger correctement les flux, ce qui complique la conception de l’objet. La demanderesse a défini l’objectif de simplification de tout le système d’alimentation en air et de recirculation. Selon la présente invention, le plénum n’est plus présent à l’intérieur de la machine. Selon la présente invention, l’orifice d’alimentation de la volute du ventilateur principal est connecté directement au tuyau d’alimentation. Selon un premier aspect, la présente invention concerne un dispositif de chauffage à bande rayonnante comprenant : un tuyau rayonnant comportant un tuyau d’alimentation, un tuyau de retour et une pièce de connexion servant à connecter le tuyau d’alimentation au tuyau de retour, un premier brûleur servant à chauffer un fluide dans le tuyau rayonnant, un ventilateur pour la recirculation de fluide chauffé à l’intérieur du tuyau rayonnant, dans lequel le ventilateur comprend une volute dotée d’un orifice d’alimentation qui est connecté directement au tuyau d’alimentation. Selon des modes de réalisation, le dispositif de chauffage comprend en outre une première chambre de combustion et une première tête de combustion à l’intérieur de la première chambre de combustion. Selon des modes de réalisation, la première chambre de combustion est insérée directement à l’intérieur du tuyau d’alimentation, et pas dans un plénum de connexion, près de l’orifice d’alimentation du ventilateur. Selon des modes de réalisation, la première chambre de combustion est insérée à l’intérieur du tuyau d’alimentation, et pas dans un plénum de connexion, dans une position intermédiaire le long du tuyau d’alimentation. Selon des modes de réalisation, le dispositif de chauffage comprend également une sortie d’évacuation de fumée à l’opposé de la volute du ventilateur. Selon des modes de réalisation, la première chambre de combustion est fermée et comprend une sortie servant à évacuer les fumées extérieurement directement à partir de la première chambre de combustion. Selon des modes de réalisation, le dispositif de chauffage comprend en outre un deuxième brûleur doté d’une deuxième chambre de combustion et d’une deuxième tête de combustion à l’intérieur de la deuxième chambre de combustion. Selon des modes de réalisation, la deuxième chambre de combustion est agencée dans le tuyau de retour. Selon des modes de réalisation, le premier brûleur est du type en veine d’air ou du type à air soufflé ou du type à prémélange, dans lequel un combustible et de l’air de combustion sont aspirés et mélangés l’un à l’autre par un ventilateur avant d’atteindre la première tête de combustion. Selon des modes de réalisation, le ventilateur est un ventilateur centrifuge à entrée unique. Brève description des figures La présente invention sera plus claire à la lecture de la description détaillée ci-dessous, fournie uniquement à titre d’exemple non limitatif, à lire en référence aux Figures annexées. Les Figures représentent : est une vue schématique du dispositif de chauffage à bande rayonnante selon un mode de réalisation de la présente invention ; est une section transversale générique à travers le circuit rayonnant du dispositif de chauffage selon la présente invention ; est une section transversale à travers le module de tuyau rayonnant et la chambre de combustion selon l’invention ; est une section transversale à travers le module de tuyau rayonnant et la chambre de combustion selon une première variante de l’invention ; est une vue schématique du dispositif de chauffage à bande rayonnante selon une première variante de la présente invention ; est une vue schématique du dispositif de chauffage à bande rayonnante selon une deuxième variante de la présente invention ; et est une vue schématique du dispositif de chauffage à bande rayonnante selon une troisième variante de la présente invention. Dispositif de chauffage à bande rayonnante (10) comprenant : un tuyau rayonnant comportant un tuyau d’alimentation (12), un tuyau de retour (16) et une pièce de connexion (14) servant à connecter le tuyau d’alimentation (12) au tuyau de retour (16), un premier brûleur (20) servant à chauffer un fluide dans le tuyau rayonnant, un ventilateur (40) pour la recirculation de fluide chauffé à l’intérieur du tuyau rayonnant, dans lequel le ventilateur (40) comprend une volute (42) dotée d’un orifice d’alimentation (44) qui est connecté directement au tuyau d’alimentation (12). Dispositif de chauffage (10) selon la revendication 1, comprenant en outre une première chambre de combustion (22) et une première tête de combustion (24) à l’intérieur de la première chambre de combustion (24). Dispositif de chauffage (10) selon la revendication 2, dans lequel la première chambre de combustion (22) est insérée directement à l’intérieur du tuyau d’alimentation (12), et pas dans un plénum de connexion, près de l’orifice d’alimentation (44) du ventilateur (40). Dispositif de chauffage (10) selon la revendication 2, dans lequel la première chambre de combustion (22) est insérée à l’intérieur du tuyau d’alimentation (12), et pas dans un plénum de connexion, dans une position intermédiaire le long du tuyau d’alimentation (12). Dispositif de chauffage (10) selon la revendication 3 ou 4, comprenant en outre une sortie d’évacuation de fumée (50) à l’opposé de la volute (42) du ventilateur (40). Dispositif de chauffage (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la première chambre de combustion (22) est fermée et comprend une sortie (50) servant à évacuer les fumées extérieurement directement à partir de la première chambre de combustion (22). Dispositif de chauffage (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un deuxième brûleur (20’) doté d’une deuxième chambre de combustion (22’) et d’une deuxième tête de combustion (24’) à l’intérieur de la deuxième chambre de combustion (22’). Dispositif de chauffage (10) selon la revendication 7, dans lequel la deuxième chambre de combustion (22’) est agencée dans le tuyau de retour (16). Dispositif de chauffage (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier brûleur (20) est du type en veine d’air ou du type à air soufflé ou du type à prémélange, dans lequel un combustible et de l’air de combustion sont aspirés et mélangés l’un à l’autre par un ventilateur avant d’atteindre la première tête de combustion. Dispositif de chauffage (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le ventilateur (40) est un ventilateur centrifuge à entrée unique.