Brevet FR3159006A1 — publié le 20250808

----- RADIATEUR FLUIDE À CORPS DE CHAUFFE EXTERNE L’invention a pour objet un radiateur électrique (100) comprenant un boîtier (102), une face du boîtier (102) constituant la façade (103) du radiateur électrique (100), un corps de chauffe (104) disposé à l’intérieur du boîtier (102) et un dispositif de commande (105) pour contrôler le chauffage du corps de chauffe (104), caractérisé par le fait que la façade (103) est un corps creux fermé en matériau thermoconducteur, le corps creux formant à l’intérieur de la façade (103) un contenant autonome rempli de fluide caloporteur, le corps de chauffe (104) étant monté en regard de la face interne dite de transfert thermique (103a) de la façade (103) pour transférer de la chaleur au fluide caloporteur dans le contenant. Figure à publier : Figure 2 RADIATEUR FLUIDE À CORPS DE CHAUFFE EXTERNE L’invention concerne le domaine du chauffage, en particulier le chauffage électrique, et porte sur un radiateur fluide à corps de chauffe externe. Parmi les radiateurs existants, on distingue notamment les radiateurs dits fluides qui sont composés d’une structure creuse remplie d’un fluide caloporteur chauffé par un corps de chauffe, appelé thermoplongeur, immergé dans le fluide de la structure creuse. Le corps de chauffe disposé en partie inférieure du radiateur chauffe d’abord le fluide qui, par convection, circule pour répartir la chaleur dans l’ensemble de la structure. La structure dissipe ensuite la chaleur dans l’air. On distingue également les radiateurs dits « secs », composés d’un boîtier fermé par une façade et dans lequel est placé un corps de chauffe. Le corps de chauffe est disposé de manière à chauffer la façade. La façade est souvent métallique, fabriquée à partir de tôle d’acier ou d’aluminium ou parfois constituée de céramique, de verre, de résine, de pierre, ou de tout autre matériau résistant à la température. Une entrée d’air est ménagée en partie basse du boîtier pour laisser entrer l’air frais et une sortie d’air est ménagée en partie haute du boîtier pour laisser échapper par convection l’air chauffé par le corps de chauffe. Les radiateurs fluides ont l’avantage, grâce à la circulation du fluide, d’avoir une température très homogène sur toutes les surfaces extérieures du radiateur. Ceci permet de générer une chaleur douce sans surfaces plus chaudes qui peuvent produire un air sec avec beaucoup de convection localisée et des risques de brûlure. L’inertie du fluide peut également présenter l’avantage de produire une chauffe stable car la chaleur emmagasinée dans le fluide est restituée lentement. Cependant, les radiateurs fluides à corps de chauffe immergé n’apportent pas de chaleur immédiate car il faut du temps pour que le fluide monte en température. Les radiateurs « secs », quant à eux, apportent plus de réactivité car le corps de chauffe monte rapidement en température et est directement en contact avec l’air. Cependant il est difficile de chauffer uniformément la façade. Il est d’usage de créer, sur le corps de chauffe, des zones plus ou moins émissives pour rayonner partiellement sur la façade et ainsi éviter d’avoir des points chauds, mais cette solution a pour conséquence d’augmenter la température du corps de chauffe. L’objectif est donc de trouver une solution permettant à la fois une bonne réactivité de chauffe et une chaleur douce et homogène en façade, permettant de meilleures performances thermiques. L’invention propose de surmonter les inconvénients des radiateurs existants par un radiateur électrique ayant une façade, qui se présente sous la forme d’un corps creux fermé en matériau thermoconducteur, le corps creux formant à l’intérieur de la façade un contenant autonome rempli de fluide caloporteur. Le corps de chauffe est disposé à l’intérieur d’un boîtier et est monté en regard de la face interne de la façade pour transférer de la chaleur au fluide caloporteur dans le contenant par rayonnement tout en chauffant le flux d’air traversant le radiateur par convection. Par conduction à l’interface fluide/solide, le fluide contenu dans le contenant est chauffé également. Le fluide circule par convection dans la façade, ce qui a pour effet d’uniformiser la température de surface. Le corps de chauffe étant à l’extérieur du contenant du fluide et directement en contact avec l’air, une partie de la puissance chauffe rapidement l’air. La puissance dissipée par rayonnement sert quant à elle à chauffer le fluide. L’objet de l’invention est donc un radiateur électrique comprenant un boîtier ayant une entrée d’air inférieure et une sortie d’air supérieure, une face du boîtier constituant la façade du radiateur électrique, un corps de chauffe rayonnant disposé à l’intérieur du boîtier et un dispositif de commande pour contrôler le chauffage du corps de chauffe, caractérisé par le fait que la façade est un corps creux fermé en matériau thermoconducteur, le corps creux formant à l’intérieur de la façade un contenant autonome rempli de fluide caloporteur, le corps de chauffe étant monté en regard de la face interne dite de transfert thermique de la façade pour transférer de la chaleur au fluide caloporteur dans le contenant par rayonnement et étant disposé dans l’écoulement d’air entre l’entrée d’air inférieure du boîtier et la sortie d’air supérieure du boîtier pour chauffer l’écoulement d’air par convection. Le radiateur selon l’invention présente donc une bonne réactivité, grâce au corps de chauffe électrique qui chauffe le flux d’air traversant le boîtier du radiateur par convection, et présente également les avantages des radiateurs dits fluides, à savoir une uniformité de température de surface et une inertie thermique, par la présence d’une façade remplie de fluide pouvant circuler dans la façade par convection, et chauffée par rayonnement par le corps de chauffe rayonnant. Le corps de chauffe a donc un double rôle : chauffer (indirectement) par rayonnement le fluide dans la façade et chauffer (directement) par convection l’air traversant le radiateur. Il est donc indispensable que l’air puisse circuler dans le radiateur autour du corps de chauffe, et en particulier entre le corps de chauffe et la façade. Le corps de chauffe n’est pas immergé dans le contenant de fluide : le corps de chauffe est bien extérieur au fluide. Il est bien entendu qu’au moins un orifice étanche peut être prévu sur la façade pour, le cas échéant, permettre le changement du fluide dans la façade. Selon un mode de réalisation, le contenant est l’un parmi un contenant monocompartiment et un contenant à plusieurs compartiments isolés. Selon un mode de réalisation, le contenant monocompartiment est formé de plusieurs chambres reliées en communication de fluide par un collecteur. Une seule chambre est ainsi formée, avec un seul fluide, facilitant le changement du fluide dans la façade en cas de besoin. Selon un mode de réalisation, la surface du corps de chauffe en regard de la face de transfert thermique de la façade représente au moins 30 % de la surface de la façade. Un transfert de chaleur optimal entre le corps de chauffe et la façade est ainsi établi. L’invention n’est pas limitée à cet égard et la personne du métier saura dimensionner le corps de chauffe en fonction des performances attendues du radiateur, de la nature et du volume de fluide caloporteur. Selon un mode de réalisation, le corps de chauffe est monté dans la partie basse du boîtier pour transférer de la chaleur en partie inférieure de la face de transfert thermique de la façade. Le chauffage de la partie basse de la façade permet de faciliter les mouvements de convection de fluide dans la façade. Selon un mode de réalisation, l’épaisseur de l’enveloppe du contenant se situe entre 5 mm et 50 mm. Selon un mode de réalisation, la façade est fabriquée en l’un parmi l’acier et l’aluminium. Selon un mode de réalisation, le fluide caloporteur est l’un parmi l’eau, facultativement additivée d’éthylène glycol ou de propylène glycol, une huile et un mélange d’huiles. Selon un mode de réalisation, le fluide caloporteur comprend un ou plusieurs types de charges parmi les charges conductrices, telles que du graphène, les charges métalliques et les charges à base de carbone. Selon un mode de réalisation, le corps de chauffe est espacé de la façade d’au moins 5 mm, afin de permettre un chauffage de l’air traversant le radiateur par convection. Pour mieux illustrer l’objet de la présente invention, des modes de réalisation particuliers vont maintenant être décrits, à titre indicatif et non limitatif, en liaison avec les dessins annexés. Sur les dessins : FIG. 1 est une vue schématique d’un radiateur électrique selon l’état de la technique. FIG. 2 est une vue schématique éclatée d’un radiateur fluide à corps de chauffe externe selon un premier mode de réalisation de l’invention. FIG. 3 est une vue schématique en coupe transversale représentant le radiateur fluide à corps de chauffe externe de la FIG. 2 . FIG. 4 est une vue schématique éclatée similaire à la FIG. 2 d’un radiateur fluide à corps de chauffe externe selon un deuxième mode de réalisation de l’invention. FIG. 5 est un schéma montrant la répartition de température obtenue avec un radiateur selon l’invention, en face intérieure et en face extérieure de la façade. La FIG. 1 représente l’état de la technique pour un radiateur électrique 1, qui comprend un boîtier 2 fermé en partie avant par une façade 3 et dans lequel est placé un corps de chauffe 4, visible derrière l’arraché de la façade 3 sur la FIG. 1 . Le corps de chauffe 4 est disposé de manière à chauffer la façade 3 par rayonnement, le corps de chauffe 4 se présentant sous la forme d’une tôle 4a métallique (aluminium ou fonte) dans laquelle sont formés deux canaux 4b longitudinaux traversés par une résistance électrique chauffante (non représentée) pour former une partie centrale entre les deux canaux 4b et une ailette latérale sur chacun des deux canaux 4b. La façade 3 est souvent métallique, fabriquée à partir de tôle d’acier ou d’aluminium ou parfois constituée de céramique, de verre, de résine, de pierre, ou de tout autre matériau résistant à la température. Une entrée d’air 6, sous la forme d’une grille formée à la base du boîtier 2, est ménagée en partie basse du boîtier 2 pour laisser entrer l’air frais et une sortie d’air 7 est ménagée en partie haute du boîtier 2 pour laisser échapper l’air chaud chauffé par convection par le corps de chauffe 4. Un dispositif de commande 5 est placé en partie supérieure du boîtier 2 pour contrôler le chauffage du corps de chauffe 4, par toute interface homme-machine envisageable, par exemple un bouton de commande 5a. Le corps de chauffe 4 monte rapidement en température et est directement en contact avec l’air, ce qui permet d’apporter rapidement de la chaleur, par convection de l’air provenant des grilles 6. Les Figures 2 et 3 représentent un radiateur 100 selon un premier mode de réalisation de l’invention. Le radiateur 100 comprend un boîtier 102 avec une face avant ouverte, la façade 103 du radiateur électrique 100 fermant cette face avant du boîtier 102, un corps de chauffe 104 disposé à l’intérieur du boîtier 102 et un dispositif de commande 105 pour contrôler le chauffage du corps de chauffe 104, et des ouvertures et grilles 106 et 107 en partie basse et en partie haute du boîtier 102, analogues aux ouvertures et grille 6 et 7 décrites en liaison avec la FIG. 1 et constituant respectivement une entrée d’air et une sortie d’air pour l’air traversant le radiateur. Comme pour le corps de chauffe 4 décrit en liaison avec la FIG. 1 , le corps de chauffe 104, dans ce mode de réalisation, se présente sous la forme d’une plaque métallique 104a traversée par deux canaux 104b longitudinaux, chaque canal 104b étant parcouru par une résistance électrique chauffante (non représentée). Le corps de chauffe 104 est fixé au boîtier 102 au moyen de vis (non représentées) s’insérant dans des trous 104c formés à travers le corps de chauffe 104, lesquelles vis viennent ensuite se fixer dans le fond du boîtier 102. La façade 103 est un corps creux fermé en matériau thermoconducteur, notamment en acier ou en aluminium, le corps creux formant à l’intérieur de la façade 103 un contenant autonome rempli de fluide caloporteur, le corps de chauffe 104 étant monté en regard de la face interne 103a dite de transfert thermique de la façade 103 pour transférer de la chaleur au fluide caloporteur dans le contenant formé par la façade 103. L’épaisseur de l’enveloppe du contenant peut notamment se situer entre 5 mm et 50 mm, sans que l’invention ne soit limitée à cet égard. Le corps de chauffe 104 est de type rayonnant et est espacé de la face interne 103a de la façade 103 d’au moins 5 mm, afin de permettre un écoulement d’air entre la face interne 103a de la façade 103 et le corps de chauffe 104 entre l’entrée d’air 106 et la sortie d’air 107, lequel écoulement d’air est chauffé par convection par le corps de chauffe 104. Le radiateur 100 présente une bonne réactivité grâce au corps de chauffe électrique 104 et présente également les avantages des radiateurs dits fluides, à savoir une uniformité de température de surface et une inertie thermique, par la présence d’une façade 103 remplie de fluide pouvant circuler dans la façade 103 par convection. Le contenant formé par la façade 103 est un contenant monocompartiment ou un contenant à plusieurs compartiments isolés. Le cas échéant, le contenant monocompartiment est formé de plusieurs chambres reliées en communication de fluide par un collecteur 109. Dans le mode de réalisation de la FIG. 2 , la façade 103 est constituée de sept lames 108 indépendantes, reliées en communication de fluide par un collecteur 109 sur lequel les lames 108 sont fixées, par exemple par soudage, le collecteur 109 étant fixé en partie basse des lames 108 et communiquant de manière fluide avec les lames 108, généralement au moyen d’une ou plusieurs ouvertures formées entre chaque lame 108 et le collecteur 109. Une découpe 102a arrondie peut être formée dans le boîtier 102 pour accueillir le collecteur 109 lorsque la façade 103 est montée sur le boîtier 102. Un seul espace est ainsi formé, avec un seul fluide, facilitant le changement du fluide dans la façade 103 en cas de besoin. Il est bien entendu qu’au moins un orifice étanche (non représenté) peut être prévu sur la façade 103 pour, le cas échéant, introduire le fluide caloporteur dans la façade 103 et permettre le changement du fluide caloporteur dans la façade 103. La surface du corps de chauffe 104 en regard de la face interne 103a de la façade 103 représente au moins 30 % de la surface de la façade 103, permettant ainsi d’établir un transfert de chaleur optimal entre le corps de chauffe 104 et la façade 103. Le corps de chauffe 104 est monté dans la partie basse du boîtier 102 pour transférer de la chaleur en partie inférieure de la face de transfert thermique 103a de la façade 103. Le chauffage de la partie basse de la façade 103 permet de faciliter les mouvements de convection de fluide dans la façade 103. La température de la face interne 103a de transfert thermique de la façade 103 n’est pas très uniforme car le corps de chauffe 104 rayonne uniquement sur une zone limitée de la façade 103. Grâce à la conductivité thermique du fluide caloporteur circulant dans la façade 103, la température de la face externe de la façade 103 est relativement homogène sur toute sa hauteur, par convection à l’intérieur de la façade 103. Différents fluides caloporteurs peuvent être utilisés dans le cadre de la présente invention. On utilisera préférentiellement l’eau qui présente l’avantage d’être un fluide caloporteur peu onéreux et ayant une bonne capacité thermique ainsi qu’une bonne conductivité thermique. L’eau peut facultativement être additivée avec de l’éthylène glycol ou du propylène glycol pour éviter le gel et pour augmenter la température d’ébullition du fluide caloporteur. Des huiles peuvent être également utilisées. Elles présentent généralement une capacité thermique plus faible que l’eau, ce qui permet à la façade 103 de monter plus rapidement en température mais réduit l’inertie du radiateur 101. Leur conductivité thermique plus faible ne permet pas d’obtenir une uniformisation de la température aussi bonne qu’avec l’eau comme fluide caloporteur. La façade 103 ne sera pas totalement remplie de fluide caloporteur, un espace d’air étant prévu pour supporter les changements de volume du fluide caloporteur dans la façade 103 avec les variations de température. La conductivité thermique du fluide peut être améliorée en ajoutant des charges conductrices, telles que du graphène, ou toute autre charge métalliques ou à base de carbone, voire des mélanges de charges de différents types. Comme on peut le voir sur la FIG. 3 , le corps de chauffe 104, une fois monté dans le boîtier 102, n’est pas collé à la face interne 103a de la façade 103, mais est disposé en regard et à distance de celle-ci pour la chauffer par convection, les ouvertures 106 et 107 en partie basse et en partie haute du boîtier 102 facilitant la circulation d’air par convection à l’intérieur du boîtier 102. Le corps de chauffe 104 est monté en regard de la face interne dite de transfert thermique 108 de la façade 103 pour transférer de la chaleur au fluide caloporteur 107 dans le contenant. La façade 103 est un corps creux fermé en matériau thermoconducteur, le corps creux formant à l’intérieur de la façade 103 un contenant autonome rempli de fluide caloporteur 107, le corps de chauffe étant monté en regard de la face interne dite de transfert thermique 108 de la façade pour transférer de la chaleur au fluide caloporteur dans le contenant. La surface du corps de chauffe 104 en regard de la face de transfert thermique 108 de la façade 103 représente au moins 30 % de la surface de la façade 103, permettant ainsi d’établir un transfert de chaleur optimal entre le corps de chauffe 104 et la façade 103. Le corps de chauffe 104 est monté dans la partie basse du boîtier 102 pour transférer de la chaleur en partie inférieure de la face de transfert thermique 103a de la façade 103. Le chauffage de la partie basse de la façade 103 permet de faciliter les mouvements de convection de fluide dans la façade 103. La température de la face interne 103a de transfert thermique de la façade 103 n’est pas très uniforme car le corps de chauffe 104 rayonne uniquement sur une zone limitée de la façade 103. Grâce à la conductivité thermique du fluide caloporteur circulant à l’intérieur de la façade 103, la température de la face externe de la façade 103 est relativement homogène sur toute sa hauteur par convection à l’intérieur de la façade 103. La FIG. 4 représente un radiateur fluide à corps de chauffe externe selon un deuxième mode de réalisation selon l’invention. Les éléments de même structure que le premier mode de réalisation porteront le même chiffre de référence augmenté de 100, et ne seront pas décrits plus en détail ici s’ils ont la même structure que dans le premier mode de réalisation. La différence entre le deuxième mode de réalisation et le premier mode de réalisation réside dans le fait que la façade 203 est formée d’une seule lame 208, formant une unique chambre contenant le fluide caloporteur, avec un collecteur 209 en partie basse de la lame 208 pour faciliter la circulation du fluide caloporteur dans la lame 208. Le contenant formé à l’intérieur de la lame 208 est un contenant monocompartiment formé d’une seule chambre, avec un seul fluide, facilitant le changement du fluide dans la façade 203 en cas de besoin. Comme pour le premier mode de réalisation, au moins un orifice de remplissage/changement de fluide (non représenté) est prévu pour remplir la façade 203 et en changer le fluide caloporteur si nécessaire. Comme pour le premier mode de réalisation, le corps de chauffe 204 est de type rayonnant et est espacé de la face interne 203a de la façade 203 d’au moins 5 mm, afin de permettre un écoulement d’air entre la face interne 203a de la façade 203 et le corps de chauffe 204, entre l’entrée d’air 206 et la sortie d’air 207, lequel écoulement d’air est chauffé par convection par le corps de chauffe 204. La FIG. 5 illustre l’homogénéité de température obtenue avec un radiateur selon l’invention, en face intérieure de la façade en partie gauche et en face extérieure de la façade en partie droite. Il est ainsi possible en particulier de constater que si la température n’est pas uniforme en face intérieure, en particulier une zone sombre plus chaude apparaît en partie centrale correspondant à l’emplacement du corps de chauffe, la température en face extérieure est uniforme sur toute la hauteur des lames. Radiateur électrique (100 ; 200) comprenant un boîtier (102 ; 202) ayant une entrée d’air inférieure (106 ; 206) et une sortie d’air supérieure (107 ; 207), une face du boîtier (102 ; 202) constituant la façade (103 ; 203) du radiateur électrique (100 ; 200), un corps de chauffe (104 ; 204) rayonnant disposé à l’intérieur du boîtier (102 ; 202) et un dispositif de commande (105 ; 205) pour contrôler le chauffage du corps de chauffe (104 ; 204), caractérisé par le fait que la façade (103 ; 203) est un corps creux fermé en matériau thermoconducteur, le corps creux formant à l’intérieur de la façade (103 ; 203) un contenant autonome rempli de fluide caloporteur, le corps de chauffe (104 ; 204) étant monté en regard de la face interne dite de transfert thermique (103a ; 203a) de la façade (103 ; 203) pour transférer de la chaleur au fluide caloporteur dans le contenant par rayonnement et étant disposé dans l’écoulement d’air entre l’entrée d’air inférieure (106 ; 206) du boîtier (102 ; 202) et la sortie d’air supérieure (107 ; 207) du boîtier (102 ; 202) pour chauffer l’écoulement d’air par convection. Radiateur électrique (100 ; 200) selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le contenant est l’un parmi un contenant monocompartiment et un contenant à plusieurs compartiments isolés. Radiateur électrique (100) selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le contenant monocompartiment est formé de plusieurs chambres (108) reliées en communication de fluide par un collecteur (109). Radiateur électrique (100 ; 200) selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la surface du corps de chauffe (104 ; 204) en regard de la face de transfert thermique (103a ; 203a) de la façade (103 ; 203) représente au moins 30 % de la surface de la façade (103 ; 203). Radiateur électrique (100 ; 200) selon l’une des revendications 1 ou 4, caractérisé par le fait que le corps de chauffe (104 ; 204) est monté dans la partie basse du boîtier (102 ; 202) pour transférer de la chaleur en partie inférieure de la face de transfert thermique (103a ; 203a) de la façade (103 ; 203). Radiateur électrique (100 ; 200) selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l’épaisseur de l’enveloppe du contenant se situe entre 5 mm et 50 mm. Radiateur électrique (100 ; 200) selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que la façade (103 ; 203) est fabriquée en l’un parmi l’acier et l’aluminium. Radiateur électrique (100 ; 200) selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le fluide caloporteur est l’un parmi l’eau, facultativement additivée d’éthylène glycol ou de propylène glycol, une huile et un mélange d’huiles. Radiateur électrique (100 ; 200) selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que le fluide caloporteur comprend un ou plusieurs types de charges parmi les charges conductrices, les charges métalliques et les charges à base de carbone. Radiateur électrique (100 ; 200) selon l’une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que le corps de chauffe (104 ; 204) espacé de la façade d’au moins 5 mm.