EP0812522A1 - Element de chauffage electrique du type par convection ou par convection et radiation - Google Patents

Element de chauffage electrique du type par convection ou par convection et radiation

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Publication number
EP0812522A1
EP0812522A1 EP96905895A EP96905895A EP0812522A1 EP 0812522 A1 EP0812522 A1 EP 0812522A1 EP 96905895 A EP96905895 A EP 96905895A EP 96905895 A EP96905895 A EP 96905895A EP 0812522 A1 EP0812522 A1 EP 0812522A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
plates
plate
heating
heating element
transparent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP96905895A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jacques Fremaux
André Giraud
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Vitrage SA
Original Assignee
Generale d'Innovation et de Developpement COGIDEV Cie
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Generale d'Innovation et de Developpement COGIDEV Cie filed Critical Generale d'Innovation et de Developpement COGIDEV Cie
Publication of EP0812522A1 publication Critical patent/EP0812522A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
    • H05B3/26—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base
    • H05B3/265—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base the insulating base being an inorganic material, e.g. ceramic
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H3/00—Air heaters
    • F24H3/002—Air heaters using electric energy supply

Definitions

  • the present invention relates to electric heating elements of the convection or convection and radiation type.
  • the most widely used is convection transfer.
  • the air located in the vicinity of the heated resistor sees its temperature increase, therefore its density decrease. It tends to rise; an ascending current is established and the hot air is replaced by cold air which in turn heats up and, the phenomenon of thermo-siphon initiated, it continues.
  • the device produced in this transfer mode is a convector.
  • Another way of transferring the energy produced at the level of the electrical resistance is the radiation emitted by this one and which is propagated through the part,
  • the radiated energy is in first approximation proportional to the fourth power of the temperature Kelvin like demonstrated by Stephan and Boltzmann.
  • the corresponding device is a radiant panel.
  • the luminous heating elements which are at the base of the functioning of certain devices, more or less visible, more or less complicated (twisted wires, coated wires, etc.), surrounded by support and protective parts, can constitute particularly unsightly assemblies. .
  • the non-luminous resistive elements are enclosed in housings or covers comprising openings in the lower part, in the upper part, sometimes laterally, are opaque and bulky and often do not fit in well with the surrounding decor. Sometimes even (heating historic monuments for example), they can be downright unacceptable.
  • the present invention relates to heating elements which do not have the drawbacks indicated by the prior art.
  • They comprise a heating body composed of at least one plate of thermal glass ent and mechanically resistant, covered with a thin transparent electrically conductive layer, which acts as a resistance in which the electricity which passes through it is transformed into heat by the Joule effect; said heating body being associated with one or more surfaces, in the form of layers or plates, transparent, complementary, parallel or almost parallel to the heating plate (s), which, by their properties and / or their arrangements in relation to the heating plate (s), makes it possible to define and control, according to the chosen use, the mode of transfer of heat from the heating element to the environment and / or to provide electrical insulation, the various plates being arranged so as to allow air circulation between them.
  • the heating elements according to the invention ensure, as will be indicated below, good transparency, very good performance, minimum space requirement and compliance of the device with the safety requirements and standards in force.
  • the choice of power, for a given coated glass is obtained by the ratio of the dimensions of the plate and the choice of temperature by the product of the dimensions of the plate. By setting the power and the temperature, it is easy to calculate the dimensions.
  • the surface of the glass, on the side opposite the layer, is considered to be insulating. Its surface resistance is of the order of 10 12 ⁇ / D (1000 billion ⁇ / D);
  • a surface emissivity on the layer side of 0.15 and on the opposite side of 0.9 (b) a surface emissivity on the layer side of 0.15 and on the opposite side of 0.9.
  • a hot plate emits radiation proportional to the emissivity and which will be asymmetrical and in the proportions of 0.9 to 0.15, ie 6.
  • the radiation emitted can only be done on the lengths where the glass plate has an absorption band. It is located on lengths greater than 5 ⁇ m. Only wavelengths between 5 and 20 ⁇ m are carriers of appreciable energy, which can be calculated by Planc's law. They correspond to physiological wavelengths, that is to say those which provide a feeling of comfort and well-being.
  • heating elements as varied as wall or mobile convectors are proposed, baseboards or heating strips, wall or mobile radiant panels, mixed elements wall or mobile radiant convectors, mobile or removable heating partitions, for modular spaces, tumble dryers, etc.
  • a heating appliance in the form of a wall convector.
  • the calories are provided by the Joule effect in a heating body consisting of a glass plate, coated on one side with a transparent electrically conductive layer positioned towards the wall.
  • This arrangement makes it possible to minimize the thermal radiation towards the wall because of the low emissivity of the layer.
  • a glass plate II thermally and mechanically resistant In front of this first plate I, and separated, for example, by 15 mm, is placed a glass plate II thermally and mechanically resistant, the object of which is: (a) to define a space where convection, air flowing from bottom to top;
  • the plate I is of smaller size than the plate II, or, what is even better, the conductive layer is limited to a smaller surface than that of the plate I; (d) blocking the infrared radiation emitted by the plate I towards the plate II by a reflective layer of the infrared deposited on the plate II opposite the face I or re-emitting towards the part after absorption by the glass of the plate II part of the radiation emitted if the plate II does not include an infrared reflecting layer.
  • the temperature of plate II does not exceed 60 "C.
  • This plate consists of a glass, coated, on the side furthest from the wall, with an infrared reflecting layer, the role of which is: (a) to delimit a second space between the plates I and
  • the aesthetics of this device is provided either by the transparency of its components, or by elements of color or decor, benefiting from the specific qualities of the "glass" material - transparency, reflections, colors, etc. - which can be brought by plate II and of which a wide range exists among glassmakers or glassmakers.
  • the choice and the arrangement of the complementary transparent surfaces which accompany the heating plate may be different.
  • a transparent heating partition for example in landscaped offices, there is a large heating surface, which makes it possible to maintain a low energy dissipation per unit of surface and the surface temperature remains low.
  • the energy emitted in the form of radiation is this time usable on either side of the partition, and there is therefore no need to provide the means to reflect it towards the heating body.
  • heating plate thermally and mechanically resistant, against the possibility of untimely electrical contacts.
  • This can be done by placing a second glass plate against the conductive layer, possibly separated by an interval of air or with a transparent polymer sheet or else to cover the conductive layer with a second transparent, insulating layer, compatible with the temperature of the heating body, such as the layers of silica, chromium oxide, oxide titanium or silicone.
  • Another application for assessing the versatility and efficiency of the device according to the invention relates to a radiant panel.
  • the base is always a transparent, thermally resistant heating plate, coated with a thin electrically conductive layer facing the wall which supports the panel.
  • the radiation emitted by the plate brought to a temperature for example of 120-130 ° C. is asymmetrical. It is much higher (more than 4 times) towards the room than towards the wall.
  • another transparent surface is interposed between the latter and the heating plate, constituted for example by a glass plate covered with an infrared reflecting layer (this may be a glass with a tin oxide layer identical to that used for the heating plate).
  • a glass plate is used coated on one of its faces with a thin transparent electrically conductive layer with low emissivity and reflecting the infrared.
  • a transparent electrically conductive layer with low emissivity and reflecting the infrared.
  • tin oxide doped with antimony or fluorine or indium oxide doped with tin, deposited under a thickness of a few hundred nanometers, and whose surface conductivity can range from a few ⁇ / D to a few hundred d ' ⁇ / D.
  • these glasses must be tempered for use according to the present invention, in order to make the plates resistant to the significant thermal shocks to which they will be subjected.
  • Such glasses in the non-toughened state, are marketed for the production of glazing allowing sunlight to penetrate and, on the contrary, reflecting infrared radiation of longer wavelengths; not emitting these wavelengths, this glazing is favorable for energy savings.
  • non-toughened glasses are sometimes used in the structure of certain windshields, designed to ensure defrosting by the Joule effect at low temperature.
  • the complementary transparent surface (s) which have the purpose of defining and orienting the heat fluxes coming from the heating plate (s) or ensuring other functions, the following nonlimiting examples may be cited: to reflect infrared radiation: the low-emissivity layers already mentioned have this property; we can also cite thin metallic layers (silver or copper for example); all these layers are optionally protected by a transparent overcoat (silica, transparent polymers); to provide electrical insulation: simple glass plates or transparent layers (silica, chromium oxide, titanium oxide, silicone, transparent polymers); to provide mechanical protection: tempered glass plates or plates of transparent polymers or laminated composites glass - plastic material (s) (glass-PVB; glass-polyurethane for example); to ensure decorative effects: plates of transparent glass or polymers, colored or engraved, or printed, or enamelled, or coated with layers or films themselves decorative.
  • the current arrives via two strongly conducting lines (screen-printed or glued), located in intimate contact with the electroconductive layer, on two opposite edges of the latter. Complementary lines of the same type can be deposited within this interval, allowing then, by an appropriate connection, to connect in series the resistances represented by the surfaces delimited on the conductive layer.
  • an automatic presence detector This could be the case for example for radiant panels intended to warm the public in certain places open to the outside, such as shopping malls, waiting rooms, displays, etc.
  • the present invention will be further illustrated by the following examples.
  • This type of device in principle, has been described above. It can be a wall convector, or even a mobile convector, which can in this case be a backup heater.
  • Such an apparatus comprises the following succession of plates arranged facing one another: - a first protective plate, made of thermally and mechanically resistant glass; a heating plate, the electrically conductive thin layer of which faces towards said first protective plate; - If necessary, a second heating plate whose thin electrically conductive layer is turned on the same side as the previous one; or else several other heating plates, the thin electrically conductive layers of which are turned on the same side as the previous one; a second protective plate, made of thermally and mechanically resistant glass; each of the protective plates may include, on the side facing the neighboring heating plate, an infrared reflecting layer, and the various plates being spaced apart from one another by a sufficiently large distance so that the convection does not bring about an exaggerated overheating of air, and weak enough so that convection does not bring disturbances by downdrafts.
  • the first protective plate is that placed opposite the wall, it is advantageous that it comprises, on the side opposite the wall, an infrared reflecting layer, facing the thin electrically conductive layer from the neighboring heating plate.
  • the distance between two neighboring plates would therefore be between 5 and 25 mm.
  • the plates making up the convector are generally arranged vertically, their spacing therefore being constant; they can also (at least one of them) be inclined relative to the vertical plane so that the spacing between two plates increases from bottom to top, this geometrical arrangement being favorable for the regulation of the heat transfer which heats the air.
  • At least one protective plate of the convector overflows from the heating plate (s) all around its periphery, or that all the plates of the convector are of the same dimension, the live part of the conductive layers of the heating plates being limited to a smaller area than that of the plates themselves.
  • Figure 1 is a front view of this convector; and Figure 2 is, on a larger scale, a partial sectional view along II-II of Figure 1.
  • the convector 1 comprises three rectangular plates 4, 5 and 6, substantially parallel to one another and to the wall 2, made of the same glass with a 6 mm EKO type layer from the Saint-Gobain Company, this thin layer being designated respectively 4a, 5a and 6a.
  • the plate 4, closest to the wall, is arranged so that its layer 4a is turned away from the wall 2.
  • the plate 5 has a length shorter than that of the plate 4 and it is arranged relative to the plate 4 so that, in the direction of the length, the latter overflows by an equal distance on both sides, and that, in the direction of the height, it overflows at the lower part by a distance substantially equal to the aforementioned distance, and, at the top, a slightly greater distance.
  • the plate 5 is also arranged so that its layer 5a . either turned towards layer 4a.
  • the plate 6 it is identical to the plate 4, except that it is of lesser height, and it is arranged opposite the latter so as to project from the plate 5 by an equal distance over the whole around.
  • the layer 6a is turned towards the plate 5.
  • Two decorative insulating strips 9a, 9b respectively can be arranged along the two horizontal edges of the plate 5, also on the layer 5a.
  • These optional bands 9a, 9b, with the bands 7a, 7b, outline the slightly darker periphery of a rectangle, thus improving the aesthetic appearance.
  • a shelf 17 can be fixed to the wall 2, perpendicular to the latter coming to bear on the upper edge of the plate 4.
  • the plate 4 is a thermal protection plate, the plate 5, the heating plate, and the plate 6, a mechanical and thermal protection plate as well as decorative, if it is chosen from a glass having a decorative effect.
  • a plate 6 coated with a layer 6a it is possible, instead of a plate 6 coated with a layer 6a, to use an uncoated plate 6, in which case this will have a role of mechanical protection only, and possibly a decorative role depending on the choice of glass.
  • 4 and 4 mm thick plates can be used. The distance between two successive plates can be 20 mm, in which case the total size of the plates in depth is 52 mm.
  • the heating plate 5 could be replaced by two heating plates of the same type, with the electrically conductive layers always turned towards the side of the plate 6.
  • a distance of 15 mm can be provided between two successive plates, the total overall dimensions of the plates then being 61 mm.
  • spacer rings 14 and 15 of suitable shapes it is possible, by the choice of spacer rings 14 and 15 of suitable shapes, to mount for example the heating plate or plates 5 and the plate 6 in an inclined position relative to the vertical plane so that the spacing between an inclined plate and the vertical plane increases from bottom to top. It is thus possible to provide an angle of inclination of less than 20 'between the plates.
  • the layer 5a Powered by a normal distribution network voltage, the layer 5a dissipates by the Joule effect an energy which heats the plate 5 and brings it to a temperature T 5 . As indicated above, it can be considered without great error that the two faces of the plate 5 are at the same temperature 5 .
  • the energy radiated by the face 5a is low and is reflected by the face 4a of the plate 4, reflecting the infrared.
  • the energy radiated by the plate 4 is low, the latter does not heat up by radiation.
  • the energy radiated by the face opposite to the layer 5a corresponds approximately to that of a black body. It is reflected by the face 6a of the plate 6.
  • the temperatures T 4 and T 6 depend only on a convective exchange caused by the hot air which circulates between the plates 4 and 5, and 5 and 6.
  • the system is managed by the temperature T 5 (therefore the power of the convector) and the spacings between the plates.
  • the electrical resistance R of the rectangular glass plate 5 is as follows:
  • Rc is the ohmic surface resistance.
  • the electrical power is: u ⁇ (V)
  • a vertical heating element with three plates high powers from 5000 to 2000 W
  • a horizontal heating element with three plates low powers from 500 to 1000 W
  • four plates two of which heating (powers greater than 1000 W).
  • the dimensions a and b of the heating plates are for example such that S ⁇ 1 m 2 ; 0.5 ⁇ b / a ⁇ 1.5; and 8 ⁇ b ⁇ 12 dm.
  • the surface temperature of the protective plate 6 is limited to 60 ° C.
  • the spacing of the plates which can be varied between 10 and 20 mm for example, allows the temperature of the air circulating between the plates to be adjusted.
  • Example 2 HEATING PLINTH / HEATING BAND
  • Such an apparatus comprises two heating plates arranged facing each other with their thin electrically conductive layers arranged face to face, one serving as an infrared reflecting plate for the other, a protective plate made of thermally or mechanically resistant glass that can be arranged opposite of the outdoor heating plate.
  • FIG. 3 of the accompanying drawing there is shown schematically ent, in vertical section, a heating baseboard 18, composed of two heating plates 19, 20 whose layers 19a, 20a are arranged opposite and mounted in parallel, a protective plate 21 being, where appropriate, placed opposite one of the two plates 19, 20.
  • a power density of 15 W / dm leads to a power of 250 W with a layer of 46.5 ⁇ / D
  • a power density of 10 W / dm 2 leads to a power of 200 W, with a layer 38.7 ⁇ / D.
  • the surface temperature of around 110 ° C requires a structure with three glass plates (18; 19; 20).
  • the surface temperature of approximately 80 ° C allows a structure with two glass plates (18, 19), advantageous for the bulk in thickness.
  • the second plate serves as both a heating plate and a reflective plate.
  • It comprises a protective plate of thermally and mechanically resistant glass, placed facing the support wall, and comprising on the side opposite the latter, an infrared reflecting layer, and, facing the latter, a heating plate.
  • the electrically conductive thin layer of which faces the protective glass plate the two plates being spaced apart sufficiently far that the convection does not bring about an exaggerated overheating of the air, and sufficiently weak so that the convection does not brings no phenomenon of disturbance by downdrafts.
  • a radiant panel 22 composed of a heating plate 23 coated with a thin electrically conductive layer 23a, and, disposed opposite the latter, a protective glass plate 24, which is coated with a thin reflective layer of infrared 24a .
  • the plate 23 can have the following dimensions: 7 ⁇ b ⁇ 8.5 dm; 1/3 ⁇ b / a ⁇ 1; the density ⁇ being of the order of 20 W / dm 2 , for a power of 1000 to 2000 W.
  • the conductive layer 23a is also at low emissivity; from the point of view of the radiation emitted by the glass, the behavior of the two faces of the plate 23 is asymmetrical, and the radiated energies are proportional to the emissivity.
  • the small thickness of the glass means that the gradient in the thickness is very small and that it can be assumed that the glass is isothermal.
  • the wavelength which emits the most energy is equivalent to 7.3 ⁇ m.
  • the practical width of the spectral range is between 3.65 ⁇ m and 32.85 ⁇ m, which corresponds to the absorption band of the glass, therefore of emission according to Kirchoff's law.
  • the low emissivity layer 23a at these wavelengths tends to minimize the energy radiated on the layer side.
  • a temperature variation of the order of 10 ° C does little to modify the distribution of the radiation.
  • the radiant panel 23 To improve the performance of the radiant panel 23 alone, it is necessary to reflect the radiated energy emitted by the layer 23a. So placed next to the layer 23a, the plate 24 of coated glass, the layer 24a of which is turned towards the layer 23a and which will reflect the infrared. Depending on the spacing between the plates 23 and 24, it is possible to generate convection between them.
  • the heating element 22, as shown in FIG. 4, is thus obtained, both radiant and convector if the plates 23 and 24 are arranged vertically.
  • the panel 22 can also be placed against a ceiling.
  • the present invention also makes it possible to produce heated partitions.
  • Such partitions may include a heating plate, the electrically conductive thin layer of which is protected by a glass plate placed opposite it, with an air gap, the two plates being spaced apart by a sufficiently large distance that the convection does not bring an exaggerated overheating of the air, and weak enough so that convection does not bring disturbance phenomena by downdrafts.

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Abstract

Ces éléments de chauffage, assurant un très bon rendement, transparents et à encombrement minimum, comportent un corps de chauffe formé d'au moins une plaque de verre trempé recouverte d'une couche mince électroconductrice, et associé à une ou plusieurs surfaces sous forme de couches ou plaques, transparentes, complémentaires, permettant de définir et de contrôler le mode de transfert thermique de l'élément chauffant vers l'environnement et/ou d'assurer l'isolation électrique. On cite un convecteur mural comportant deux plaques protectrices (4, 6), en verre thermiquement et mécaniquement résistant, la plaque murale (4) comportant une couche (4a) réfléchissant l'infrarouge, et une plaque de chauffe intermédiaire (5) à couche mince électroconductrice (5a) tournée vers la couche (4a); ces plaques étant écartées d'une distance suffisamment grande pour que la convection n'apporte pas de surchauffe exagérée de l'air, et suffisamment faible pour que la convection n'apporte pas de phénomènes de perturbation par courants descendants.

Description

ELEMENT DE CHAUFFAGE ELECTRIQUE DU TYPE PAR CONVECTION OU PAR CONVECTION ET RADIATION.
La présente invention concerne des éléments de chauffage électrique du type par convection ou par convection et radiation.
Le chauffage électrique domestique est aujourd'hui non seulement couramment usité mais encouragé et de nombreux appareils sont utilisés pour le réaliser.
Ils utilisent généralement le principe de l'effet Joule pour créer une source de chaleur grâce à une chute de potentiel dans une résistance, gérée par la loi d'Ohm. La chaleur ainsi produite est ensuite transférée par différents procédés.
Le plus largement employé est le transfert par convection. L'air situé au voisinage de la résistance chauffée voit sa température augmenter, donc sa densité diminuer. Il tend à s'élever ; il s'établit un courant ascendant et l'air chaud est remplacé par de l'air froid qui s'échauffe à son tour et, le phénomène de thermo-siphon amorcé, il perdure. L'appareil réalisé sur ce mode de transfert est un convecteur.
Une autre façon de transférer l'énergie produite au niveau de la résistance électrique est le rayonnement émis par celle-ci et qui se propage à travers la pièce, L'énergie rayonnée est en première approximation proportionnelle à la puissance quatrième de la température Kelvin comme l'ont démontré Stephan et Boltzmann. L'appareil correspondant est un panneau radiant.
Enfin, il arrive que le transfert se fasse à partir de la résistance par conduction dans un fluide qui échauffe à son tour une enveloppe, laquelle transfère ses calories à l'air ambiant par les différentes méthodes de transfert décrites. Ce processus est utilisé dans le chauffage central traditionnel dont l'eau, la vapeur, une huile sont les fluides caloporteurs. Ces appareils sont généralement (et improprement) appelés radiateurs. Ces appareils divers présentent des inconvénients, qui, acceptables dans certains cas, peuvent être sérieux dans de nombreuses utilisations.
En premier lieu, ils nuisent souvent à l'esthétique générale des pièces dans lesquelles ils sont installés.
Les éléments chauffants lumineux, qui sont à la base du fonctionnement de certains appareils, plus ou moins visibles, plus ou moins compliqués (fils tortillonnés, fils enrobés, etc.), entourés de pièces supports et de protection, peuvent constituer des ensembles particulièrement disgracieux.
Les éléments résistifs non lumineux, généralement employés pour les convecteurs, sont enfermés dans des boîtiers ou des capots comportant des ouvertures en partie basse, en partie haute, parfois latéralement, sont opaques et encombrants et s'insèrent souvent mal dans le décor environnant. Parfois même (chauffage des monuments historiques par exemple) , ils peuvent s'avérer carrément inacceptables.
En second lieu, ces appareils actuels souffrent en outre de pertes de rendement liées à leur structure même. Ainsi, lorsqu'il s'agit de convecteurs muraux, ils transmettent une partie notable de la chaleur à la paroi contre laquelle ils sont placés qui la dissipe par conduction vers l'extérieur. Cette perte est d'autant plus élevée que le souci de ne pas dépasser une température maximum sur la paroi extérieure du convecteur conduit à limiter le transfert de la résistance vers l'air qui traverse le convecteur. D'autres phénomènes peuvent limiter le rendement ou l'utilisation des appareils de chauffage actuels. Ainsi, l'effet radiant des convecteurs métalliques actuels est limité par le fait que la paroi extérieure du convecteur qui ferme le conduit dans lequel circule l'air doit être maintenue à une température faible et s'oppose par son opacité à la transmission du rayonnement infrarouge produit par la résistance chaude. Ou bien, les panneaux radiants ne peuvent atteindre une bonne température de rayonnement qu'à condition d'être placés à des endroits inaccessibles, tels que les plafonds, ce qui est peu favorable au chauffage d'un volume de grande hauteur de plafond tel qu'on en trouve dans les appartements duplex avec mezzanine.
Enfin, les exigences accrues sur la notion de confort, qui nécessitent de minimiser les à-coups thermiques, c'est-à-dire les variations de température de la pièce entre deux enclenchements successifs de l'appareil de chauffage ne sont pas, dans la plupart des cas, satisfaites par les appareils actuels.
La présente invention concerne des éléments de chauffage qui ne présentent pas les inconvénients signalés par l'art antérieur.
Ils comportent un corps de chauffe composé par au moins une plaque de verre thermique ent et mécaniquement résistante, recouverte d'une couche mince transparente électroconductrice, qui fait office de résistance dans laquelle l'électricité qui la traverse se transforme en chaleur par effet Joule ; ledit corps de chauffe étant associé à une ou plusieurs surfaces, sous forme de couches ou plaques, transparentes, complémentaires, parallèles ou presque parallèles à la (ou aux) plaque(s) chauffante(s) , qui, par leurs propriétés et/ou leurs dispositions par rapport à la (ou aux) plaque(s) chauffante(s) , permet(tent) de définir et de contrôler, selon l'utilisation choisie, le mode de transfert de la chaleur de l'élément chauffant vers l'environnement et/ou d'assurer l'isolation électrique, les différentes plaques étant agencées de façon à permettre une circulation d'air entre elles.
Dans le cas des appareils selon la présente invention, formés de plaques écartées entre elles, qui ne sont réunies entre elles par aucun cadre fermé, permettant ainsi l'entrée de l'air par la partie basse et latéralement, l'air s'écoule à plus basse température et le débit convectif du flux d'air est plus important, ce, pour une meilleure régulation thermique de la pièce.
Les éléments de chauffage selon l'invention assurent, comme il va être indiqué ci-après, une bonne transparence, un très bon rendement, un encombrement minimum et une conformité de l'appareil aux exigences de sécurité et des normes en vigueur.
Pour comprendre le fonctionnement, selon l'invention, de ces surfaces transparentes complémentaires, il convient de rappeler quelques-unes des propriétés des couches transparentes, par exemple déposées sur la surface d'un verre.
Soit une plaque de verre revêtue d'une couche de
300 nm (3000 Â) d'oxyde d'étain dopé. Elle présente : (a) une conductivité de 30 Ω/D environ et si on établit une différence de potentiel entre deux côtés opposés d'une plaque rectangulaire, la couche se comporte comme une résistance électrique dont la valeur dépend du rapport des dimensions des côtés du rectangle et qui s'échauffe par effet Joule, et, par conduction, échauffe également la plaque de verre. Ainsi, un carré d'un tel verre à couches, connecté à un réseau d'alimentation électrique en 220 Volts, dissiperait une puissance de 1613 Watts, quelles que soient les dimensions du carré. Il apparaît que les performances thermiques ne dépendent que de la surface et du rapport des dimensions
(longueur et largeur) de la plaque. Le choix de la puissance, pour un verre à couche donné, s'obtient par le rapport des dimensions de la plaque et le choix de la température par le produit des dimensions de la plaque. En se fixant la puissance et la température, il est aisé de calculer les dimensions.
La surface du verre, côté opposé à la couche, est considérée comme isolante. Sa résistance surfacique est de l'ordre de 1012 Ω/D (1000 milliards d'Ω/D ) ;
(b) une émissivité de surface côté couche de 0,15 et côté opposé de 0,9. Une plaque chaude émet un rayonnement proportionnel à l'émissivité et qui sera dissymétrique et dans les proportions de 0,9 à 0,15, soit 6. D'après
Kirchoff, le rayonnement émis ne peut se faire que sur les longueurs où la plaque de verre présente une bande d'absorption. Elle se situe sur les longueurs supérieures à 5 μm. Seules les longueurs d'onde comprises entre 5 et 20 μm sont porteuses d'énergie appréciable, calculable par la loi de Planc . Elles correspondent aux longueurs d'onde physiologiques, c'est-à-dire celles qui procurent une sensation de confort et de bien-être.
(c) Une réflectivité dans l'infrarouge de 85% côté couche et de 4% côté opposé. L'ensemble verre et couche reste transparent à la lumière. Les auteurs de la présente invention ont ainsi eu l'idée d'utiliser ces propriétés pour orienter le sens de l'émission d'un côté ou de l'autre de la plaque de chauffe, pour réfléchir, ou, au contraire, laisser passer le rayonnement. En outre, une plaque de verre supplémentaire ou une couche transparente isolante peut être utilisée pour éviter que l'on puisse accéder à la plaque de chauffe et ainsi s'y brûler ou recevoir une décharge électrique, tout en maintenant la transparence de l'élément de chauffage. Accessoirement, des effets décoratifs peuvent être trouvés en utilisant les effets de couleur ou de lumière que permettent ces plaques ou ces couches.
C'est ainsi que, selon la présente invention, sont proposés des éléments de chauffage aussi variés que convecteurs muraux ou mobiles, plinthes ou bandeaux chauffants, panneaux radiants muraux ou mobiles, éléments mixtes convecteurs radiants muraux ou mobiles, cloisons chauffantes mobiles ou amovibles, pour espaces modulaires, sèche-linge, etc.
Pour approfondir davantage la compréhension, selon l'invention, du fonctionnement d'un appareil de chauffage, examinons un mode de réalisation sous la forme d'un convecteur mural. Les calories sont apportées par effet Joule dans un corps de chauffe constitué d'une plaque de verre, revêtue sur une face d'une couche transparente électroconductrice positionnée vers le mur. Cette disposition permet de minimiser le rayonnement thermique en direction du mur du fait de la faible émissivité de la couche. Devant cette première plaque I, et écartée, par exemple, de 15 mm, est disposée une plaque de verre II thermiquement et mécaniquement résistante, dont l'objet est : (a) de définir un espace où se produit la convection, l'air circulant de bas en haut ;
(b) d'empêcher les utilisateurs de toucher la plaque chaude I dont la température peut ainsi être portée à 120"C ;
(c) d'éviter que les utilisateurs ne puissent en touchant la plaque I subir la tension électrique. A cette effet, ou bien la plaque I est de dimension plus réduite que la plaque II, ou bien, ce qui est mieux encore, la couche conductrice est limitée à une surface plus réduite que celle de la plaque I ; (d) de bloquer le rayonnement infrarouge émis par la plaque I vers la plaque II par une couche réfléchissante de l'infrarouge déposée sur la plaque II en regard de la face I ou de réémettre vers la pièce après absorption par le verre de la plaque II une partie du rayonnement émis si la plaque II ne comporte pas de couche réflectrice de l'infrarouge.
Dans les deux options précitées, la température de la plaque II ne dépasse pas 60"C.
Contre le mur, à quelques millimètres de celui-ci, est placée entre le mur et la plaque I, une plaque III écartée de la plaque I, par exemple de 15 mm. Cette plaque est constituée d'un verre, revêtu, sur la face la plus éloignée du mur, d'une couche réfléchissant l'infrarouge, dont le rôle est : (a) de délimiter un deuxième espace entre les plaques I et
III où circule de l'air chauffé par la plaque I ; (b) de renvoyer vers la plaque I, le rayonnement infrarouge qu'elle avait émise, de telle sorte que le mur soit protégé et qu'ainsi les pertes soient très réduites. L'efficacité d'un tel convecteur est fortement améliorée comparativement aux convecteurs traditionnels : la surface d'échange entre l'air et le corps de chauffe est maximum et correspond au double de la surface du convecteur du fait du double compartimentage de l'espace de convection. Le débit d'air, important à température plus réduite que dans les appareils classiques, répond aux exigences modernes du confort thermique dans l'habitat ; les pertes ont été minimisées par la maîtrise du rayonnement émis par le corps de chauffe. L'esthétique de cet appareil est apportée soit par la transparence de ses composants, soit par des éléments de couleur ou de décor, bénéficiant de qualités propres du matériau "verre" - transparence, reflets, couleurs, etc. - qui peuvent être apportés par la plaque II et dont un large éventail existe chez les verriers ou les transformateurs verriers.
Pour d'autres applications, le choix et la disposition des surfaces transparentes complémentaires qui accompagnent la plaque de chauffe pourront être différents. Ainsi, pour constituer une cloison transparente chauffante, par exemple en bureaux paysagers, on dispose d'une grande surface de chauffe, ce qui permet de maintenir une faible dissipation d'énergie par unité de surface et la température de surface reste basse. L'énergie émise sous forme de rayonnement est cette fois utilisable de part et d'autre de la cloison, et il n'y a donc pas lieu de prévoir les moyens de la réfléchir vers le corps de chauffe.
Il suffit donc de protéger la plaque de chauffe, thermiquement et mécaniquement résistante, contre la possibilité de contacts électriques intempestifs. Cela peut se faire en disposant une deuxième plaque de verre contre la couche conductrice, éventuellement séparée par un intervalle d'air ou par une feuille de polymère transparent ou encore de recouvrir la couche conductrice par une deuxième couche transparente, isolante, compatible avec la température du corps de chauffe, telle que les couches de silice, d'oxyde de chrome, d'oxyde de titane ou de silicône.
Une autre application permettant d'apprécier la versatilité et l'efficacité du dispositif selon l'invention concerne un panneau radiant.
La base en est toujours une plaque de chauffe, transparente, thermiquement résistante, revêtue d'une couche mince électroconductrice tournée vers la paroi qui supporte le panneau. Comme indiqué ci-dessus, le rayonnement émis par la plaque portée à une température par exemple de 120 - 130'C est dissymétrique. Il est beaucoup plus élevé (plus de 4 fois) vers la pièce que vers la paroi. Toutefois, pour minimiser les pertes par transmission à la paroi, on interpose entre celle-ci et la plaque de chauffe une autre surface transparente constituée par exemple d'une plaque de verre recouverte d'une couche réfléchissant l'infrarouge (ce peut être un verre à couche d'oxyde d'étain identique à celui qui est employé pour la plaque de chauffe) . Dans cette utilisation comme panneau radiant, destiné à transmettre directement le chauffage à la pièce et à ses habitants, il peut ne pas être avantageux de laisser une partie de la chaleur se dissiper par convection. On peut agir pour ce faire sur la géométrie (distance entre les deux plaques, obturation de la partie haute) ou sur la position (panneaux radiants disposés contre le plafond) .
Les trois illustrations qui précèdent ayant montré la variété des applications possibles de l'invention, nous allons maintenant nous attacher à en décrire les composants et les modes pratiques de réalisation.
Comme plaque de chauffe, on utilise une plaque de verre revêtue sur l'une de ses faces par une couche mince électroconductrice transparente à basse émissivité et réfléchissant l'infrarouge. Il en existe de plusieurs sortes, notamment celles qui sont à base d'oxyde d'étain dopé à l'antimoine ou au fluor, ou d'oxyde d'indiu dopé à l'étain, déposées sous une épaisseur de quelques centaines de nano ètres, et dont la conductivité de surface peut aller de quelques Ω/D à quelques centaines d'Ω/D. On peut citer l'emploi de verres couramment commercialisés, de conductivité 35 Ω/D ou 50 Ω/D, fabriqués par la Société Saint-Gobain-Vitrage et commercialisés sous les dénominations respectivement EKO et EKO Plus, ou du K-Glass de 30 Ω/D de la Société Pilkinton, ou du Thermoplus-confort de 40 Ω/D de Glaverbel.
Toutefois, ces verres doivent être trempés pour l'utilisation selon la présente invention, afin de rendre les plaques résistantes aux chocs thermiques importants auxquels elles vont être soumises. De tels verres, à l'état non trempé, sont commercialisés pour la réalisation de vitrages laissant pénétrer la lumière solaire et réfléchissant au contraire le rayonnement infrarouge de longueurs d'onde plus élevées ; n'émettant pas ces longueurs d'onde, ce vitrage est favorable aux économies d'énergie. De même, de tels verres non trempés sont parfois utilisés dans la structure de certains pare-brise, conçue pour assurer le dégivrage par effet Joule sous température faible.
Pour constituer la ou les surfaces transparentes complémentaires qui ont pour objet de définir et d'orienter les flux thermiques issus de la (ou des) plaque(s) de chauffe ou assurer d'autres fonctions, on peut citer les exemples suivants non limitatifs : pour réfléchir le rayonnement infrarouge : les couches à basse émissivité déjà citées possèdent cette propriété ; on peut également citer des couches métalliques fines (à l'argent ou au cuivre par exemple) ; toutes ces couches sont éventuellement protégées par une sur-couche transparente (silice, polymères transparents) ; pour assurer l'isolation électrique : de simples plaques de verre ou de couches transparentes (silice, oxyde de chrome, oxyde de titane, silicone, polymères transparents) ; pour assurer la protection mécanique : des plaques de verre trempé ou des plaques de polymères transparents ou de composites feuilletés verre - matière(s) plastique(s) (verre-PVB ; verre-polyuréthanne par exemple) ; pour assurer les effets décoratifs : des plaques de verre ou de polymères transparents, de couleur ou gravées, ou imprimées, ou émaillées, ou revêtues de couches ou de films eux-mêmes décoratifs.
Bien entendu, certaines de ces plaques peuvent assurer simultanément plusieurs des fonctions évoquées.
A ces composants de base, s'ajoutent des composants complémentaires, tels que les moyens de fixation des plaques les unes par rapport aux autres et par rapport aux parois concernées, ou encore les interrupteurs et thermostats de modèles comparables à ceux qui sont employés pour les appareils actuels, choisis en harmonie esthétique avec les éléments de chauffage précédemment définis.
L'arrivée du courant s'effectue par l'intermédiaire de deux lignes fortement conductrices (sérigraphiées ou collées) , situées en intime contact avec la couche électroconductrice, sur deux bords opposés de celle-ci. Des lignes complémentaires de même type peuvent être déposées à l'intérieur de cet intervalle, permettant alors, par un branchement approprié, de brancher en série les résistances représentées par les surfaces délimitées sur la couche conductrice. Pour certains de ces éléments de chauffage, il pourra être avantageux de commander les fonctionnements par un détecteur automatique de présence. Il pourrait en être ainsi par exemple pour des panneaux radiants destinés à réchauffer le public dans certains lieux ouverts vers l'extérieur, tels que galeries marchandes, salles d'attente, étalages, etc. La présente invention va être illustrée de façon plus précise par les exemples suivants.
Exemple 1 : CONVECTEUR
Ce type d'appareil, dans son principe, a été décrit ci-dessus. Ce peut être un convecteur mural, ou encore un convecteur mobile, pouvant dans ce cas être un appareil de chauffage d'appoint.
Un tel appareil comporte la succession suivante de plaques disposées en regard l'une de l'autre : - une première plaque protectrice, en verre thermiquement et mécaniquement résistant ; une plaque de chauffe dont la couche mince électroconductrice est tournée vers ladite première plaque protectrice ; - le cas échéant, une seconde plaque de chauffe dont la couche mince électroconductrice est tournée du même côté que la précédente ; ou bien plusieurs autres plaques de chauffe dont les couches minces électro¬ conductrices sont tournées du même côté que la précédente ; une seconde plaque protectrice, en verre thermiquement et mécaniquement résistant ; chacune des plaques protectrices pouvant comporter, du côté tourné vers la plaque de chauffe voisine, une couche réfléchissant l'infrarouge, et les différentes plaques étant écartées entre elles d'une distance suffisamment grande pour que la convection n'apporte pas de surchauffe exagérée de l'air, et suffisamment faible pour que la convection n'apporte pas de phénomènes de perturbation par courants descendants.
Dans le cas d'un convecteur mural, si la première plaque protectrice est celle disposée en regard du mur, il est avantageux qu'elle comporte, du côté opposé au mur, une couche réfléchissant l'infrarouge, faisant face à la couche mince électroconductrice de la plaque de chauffe voisine. En pratique, dans la plupart des cas, la distance entre deux plaques voisines serait donc comprise entre 5 et 25 mm.
Les plaques composant le convecteur sont généralement disposées verticalement, leur écartement étant donc constant ; elles peuvent aussi (au moins l'une d'entre elles) être inclinées par rapport au plan vertical de telle sorte que l'écartement entre deux plaques augmente de bas en haut, cette disposition géométrique étant favorable à la régularisation du transfert thermique qui réchauffe l'air.
Par ailleurs, on peut avantageusement prévoir qu'au moins une plaque protectrice du convecteur déborde de la ou des plaques de chauffe sur tout son pourtour, ou encore que toutes les plaques du convecteur soient de même dimension, la partie sous tension des couches conductrices des plaques de chauffe étant limitée à une surface plus réduite que celle des plaques proprement dites.
Un exemple de réalisation particulier de convecteur mural va maintenant être décrit avec référence aux Figures 1 et 2 du dessin annexé : la Figure 1 est une vue de face de ce convecteur ; et la Figure 2 est, à plus grande échelle, une vue en coupe partielle selon II-II de la Figure 1.
On peut voir sur ces Figures 1 et 2 que l'on a représenté par 1, dans son ensemble, un convecteur transparent monté contre un mur 2 à une distance classique par rapport au sol 3.
En position de montage, le convecteur 1 comprend trois plaques rectangulaires 4, 5 et 6, sensiblement parallèles entre elles et au mur 2, faites d'un même verre à couche type EKO 6 mm de la Société Saint-Gobain, cette couche mince étant désignée respectivement 4a, 5a et 6a.
La plaque 4, la plus proche du mur, est disposée de telle sorte que sa couche 4a soit tournée à l'opposé du mur 2.
La plaque 5 a une longueur inférieure à celle de la plaque 4 et elle est disposée par rapport à la plaque 4 de façon que, dans le sens de la longueur, cette dernière déborde d'une distance égale de part et d'autre, et que, dans le sens de la hauteur, elle déborde à la partie inférieure d'une distance sensiblement égale à la distance précitée, et, à la partie supérieure, d'une distance un peu plus grande. La plaque 5 est par ailleurs disposée de telle sorte que sa couche 5a. soit tournée vers la couche 4a.
Quant à la plaque 6, elle est identique à la plaque 4, excepté qu'elle est de moins grande hauteur, et elle est disposée en regard de celle-ci de façon à déborder de la plaque 5 d'une distance égale sur tout le pourtour. La couche 6a est tournée vers la plaque 5.
Le long des deux bordures verticales de la plaque 5, du côté de la couche 5a., sont disposées deux fines bandes conductrices 7a., 7b, lesquelles constituent des bus d'amenée du courant à ladite couche 5a. A la partie inférieure de chaque bande 7a, 7b, est soudé un fil respectivement 8a, 8b de connexion au réseau. Ces fils 8a, 8b, bien que visibles sur le dessin, sont relativement cachés à la vue.
Deux bandes isolantes décoratives respectivement 9a, 9b peuvent être disposées le long des deux bordures horizontales de la plaque 5, également sur la couche 5a. Ces bandes 9a, 9b, facultatives, dessinent, avec les bandes 7a, 7b, le pourtour légèrement plus foncé d'un rectangle, améliorant ainsi l'aspect esthétique.
Pour le montage du convecteur 1, quatre trous sont pratiqués dans chacune des plaques 4, 5 et 6. Les trous sont pratiqués aux quatre coins de la plaque 5, et ceux des plaques 4 et 6 dans les emplacements en regard pour observer le positionnement relatif des plaques, ces dernières étant par ailleurs écartées l'une de l'autre et la plaque 4 étant écartée du mur 2 comme décrit ci-après.
Quatre fourreaux 10 sont vissés dans le mur 2, selon l'écartement des trous pratiqués dans les plaques, ces fourreaux 10 recevant des vis 11 sur la partie saillante desquelles est vissée une pièce cylindrique 12 de maintien des plaques 4, 5 et 6. Chaque pièce 12 comporte, à son extrémité venant se placer contre le mur 2, une collerette 13 constituant l'entretoise d'écartement entre le mur 2 et la plaque 4. Une fois cette dernière appliquée contre les collerettes 13, on vient mettre en place successivement des bagues 14 jouant le rôle d'entretoises d'écartement entre les plaques 4 et 5, la plaque 5, des bagues 15 jouant le rôle d'entretoises d'écartement entre les plaques 5 et 6, la plaque 6, puis des cabochons 16 de maintien de cette dernière, dont les tiges viennent se visser dans les parties d'extrémité des pièces 12 et dont les têtes peuvent avoir un rôle décoratif.
Une tablette 17 peut être fixée au mur 2, perpendiculairement à celui-ci venant en appui sur la bordure supérieure de la plaque 4.
Dans le convecteur 1, la plaque 4 est une plaque de protection thermique, la plaque 5, la plaque chauffante, et la plaque 6, une plaque de protection mécanique et thermique ainsi que décorative, si elle est choisie en un verre ayant un effet décoratif. On peut, à la place d'une plaque 6 revêtue d'une couche 6a, utiliser une plaque 6 non revêtue, auquel cas celle-ci aura un rôle de protection mécanique seulement, et éventuellement un rôle décoratif selon le choix du verre. On peut utiliser des plaques 4, 5 et 6 de 4 mm d'épaisseur. La distance entre deux plaques successives peut être de 20 mm, auquel cas l'encombrement total des plaques en profondeur est de 52 mm.
Par ailleurs, la plaque chauffante 5 pourrait être remplacée par deux plaques chauffantes du même type, avec les couches électroconductrices toujours tournées du côté de la plaque 6. Dans ce cas, on peut prévoir une distance de 15 mm entre deux plaques successives, l'encombrement total des plaques en profondeur étant alors de 61 mm. Egalement, il est possible, par le choix de bagues-entretoises 14 et 15 de formes appropriées, de monter par exemple la ou les plaques chauffantes 5 et la plaque 6 en position inclinée par rapport au plan vertical de façon que l'écartement entre une plaque inclinée et le plan vertical augmente de bas en haut. On peut ainsi prévoir un angle d'inclinaison de moins de 20' entre les plaques. Alimentée sous une tension normale du réseau de distribution, la couche 5a dissipe par effet Joule une énergie qui échauffe la plaque 5 et la porte à une température T5. Comme indiqué plus haut, on peut considérer sans grande erreur que les deux faces de la plaque 5 sont à la même température 5. L'énergie rayonnée par la face 5a est faible et est réfléchie par la face 4a de la plaque 4, réfléchissant l'infrarouge. L'énergie rayonnée par la plaque 4 étant faible, cette dernière ne s'échauffe pas par rayonnement. L'énergie rayonnée par la face opposée à la couche 5a correspond approximativement à celle d'un corps noir. Elle est réfléchie par la face 6a de la plaque 6. Les températures T4 et T6 ne dépendent que d'un échange convectif provoqué par l'air chaud qui circule entre les plaques 4 et 5, et 5 et 6. Le système est géré par la température T5 (donc la puissance du convecteur) et des écartements entre les plaques.
La résistance électrique R de la plaque rectangulaire de verre 5 est la suivante :
ou a est la hauteur de la plaque ou longueur de chacun des collecteurs de courant 7a, 7b ; - b est la longueur de la plaque ou distance entre les deux collecteurs de courant 7a, 7b ; et
Rc est la résistance ohmique surfacique. Pour une tension électrique donnée d'alimentation de cette résistance R, la puissance électrique est : u< (V)
(W)
( Ω )
U étant fixée (220 Volts) , pour choisir une puissance, ou déterminer une gamme de puissances, on calcule R, puis on ajuste le rapport b/a pour obtenir R. Un autre paramètre intervient, à savoir la charge de puissance par unité de surface ( S ) , laquelle conditionne la température de surface de la plaque :
P(W) _ P(W) _ u2 o —
S(dm2) a x b Rc x b2
S ne dépend donc que de b ; b étant fixé, la puissance électrique souhaitée fournira a.
Si l'on vise à proposer des convecteurs d'une gamme de puissances de 500 à 2000 W en restant dans l'intervalle de 10 à 20 W/dm2, en particulier de 10 à 13 W/dm2, pour la charge S , on peut concevoir, en disposant de verres à couches du commerce dont les résistances sont de
35 Ω/D et 50 Ω/D environ, un élément chauffant vertical à trois plaques (fortes puissances de 5000 à 2000 W) ou un élément chauffant horizontal à trois plaques (faibles puissances de 500 à 1000 W) ou à quatre plaques dont deux chauffantes (puissances supérieures à 1000 W) . Les dimensions a et b des plaques de chauffe sont par exemple telles que S < 1 m2 ; 0,5 < b/a < 1,5 ; et 8 < b < 12 dm.
La température de surface de la plaque protectrice 6 est limitée à 60'C. L'écartement des plaques, que l'on peut faire varier entre 10 et 20 mm par exemple, permet d'ajuster la température de l'air qui circule entre les plaques.
Dans le cas de deux plaques de chauffe en parallèle, les associations de deux plaques de chauffe de puissances différentes sont possibles. Exemple 2 : PLINTHE CHAUFFANTE / BANDEAU CHAUFFANT
Un tel appareil comporte deux plaques de chauffe disposées en regard avec leurs couches minces électroconductrices disposées face à face, l'une servant de plaque réfléchissant l'infrarouge pour l'autre, une plaque protectrice en verre thermiquement ou mécaniquement résistant pouvant être disposée en regard de la plaque de chauffe extérieure.
Sur la Figure 3 du dessin annexé, on a représenté schématique ent, en coupe verticale, une plinthe chauffante 18, composée de deux plaques de chauffe 19, 20 dont les couches 19a, 20a sont disposées en regard et montées en parallèle, une plaque protectrice 21 étant le cas échéant disposée en regard de l'une des deux plaques 19, 20. Si l'on fixe la hauteur a de la plinthe à 1 dm, b/a étant très supérieur à 1, notamment compris entre 8 et 10 dm, une densité de puissance de 15 W/dm conduit à une puissance de 250 W avec une couche de 46,5 Ω/D, et une densité de puissance de 10 W/dm2 conduit à une puissance de 200 W, avec une couche de 38,7 Ω/D. Pour 6 = 15 W/dm2, la température de surface de 110'C environ impose une structure à trois plaques de verre (18 ; 19 ; 20). Pour δ = 10 W/dm2, la température de surface de 80'C environ permet une structure à deux plaques de verre (18, 19), avantageuse pour l'encombrement en épaisseur. La deuxième plaque sert à la fois de plaque de chauffe et de plaque réfléchissante.
L'augmentation de la cote a (bandeau) permet d'atteindre des puissances plus grandes avec les couches commerciales de valeurs peu différentes de 35 Ω/D et 50 Ω/D.
Pour a = 3 dm, avec des densités de puissance de 15 W/dm2 et 10 W/dm2. nous obtenons respectivement 360 W et 225 W pour Rc = 50 Ω/D et 430 W et 350 W pour Rc = 35 Ω/D. Exemple 3 : PANNEAU RADIANT SUPPORTÉ
Cet appareil, dans son principe, a été décrit ci- dessus.
Il comporte une plaque protectrice de verre thermiquement et mécaniquement résistant, disposée en regard de la paroi-support, et comportant du côté opposé à cette dernière, une couche réfléchissant l'infrarouge, et, en regard de celle-ci, une plaque de chauffe dont la couche mince électroconductrice est tournée vers la plaque protectrice de verre, les deux plaques étant écartées d'une distance suffisamment grande pour que la convection n'apporte pas une surchauffe exagérée de l'air, et suffisamment faible pour que la convection n'apporte pas de phénomène de perturbation par courants descendants. Sur la Figure 4 du dessin annexé, on a représenté schématique ent, en coupe verticale, un panneau radiant 22, composé d'une plaque de chauffe 23 revêtue d'une couche mince électroconductrice 23a, et, disposée en regard de cette dernière, une plaque protectrice de verre 24, laquelle est revêtue d'une couche mince réfléchissante de l'infra¬ rouge 24a..
La plaque 23 peut avoir les dimensions suivantes : 7 < b < 8,5 dm ; 1/3 < b/a < 1 ; la densité δ étant de l'ordre de 20 W/dm2, pour une puissance de 1000 à 2000 W. La couche conductrice 23a est aussi à basse émissivité ; du point de vue du rayonnement émis par le verre, le comportement des deux faces de la plaque 23 est dissymétrique, et les énergies rayonnées sont proportionnelles aux émissivitéε. La faible épaisseur du verre fait que le gradient dans l'épaisseur est très faible et que l'on peut admettre que le verre est isotherme. La température du verre pour une valeur de δ de 20 W/dm* avoisine 120-130'C, d'où il résulte que l'énergie rayonnée par la face côté couche 23a (ε = 0,2) est de l'ordre de 300 W/m2 et l'énergie rayonnée par la face opposée (ε = 0,9) est de l'ordre de 1300 W/m2. Aux températures précitées, la longueur d'onde qui émet le plus d'énergie équivaut à 7,3 μm. La largeur pratique du domaine spectral est comprise entre 3,65 μm et 32,85 μm, ce qui correspond à la bande d'absorption du verre, donc d'émission selon la loi de Kirchoff. La couche à basse émissivité 23a sur ces longueurs d'onde a tendance à minimiser l'énergie rayonnée côté couche. Une variation de température de l'ordre de 10'C modifie peu la répartition du rayonnement.
Pour améliorer la performance du panneau radiant 23 seul, il faut réfléchir l'énergie rayonnée émise par la couche 23a. On place donc en regard de la couche 23a, la plaque 24 de verre à couche, dont la couche 24a est tournée vers la couche 23a et qui réfléchira l'infrarouge. Selon l'écartement entre les plaques 23 et 24, on peut générer de la convection entre elles. On obtient ainsi l'élément chauffant 22, tel que représenté sur la Figure 4, à la fois radiant et convecteur si les plaques 23 et 24 sont disposées verticalement. Le panneau 22 peut également être placé contre un plafond.
La présente invention permet également de réaliser des cloisons chauffantes. De telles cloisons peuvent comporter une plaque de chauffe dont la couche mince électroconductrice est protégée par une plaque de verre disposée en regard de celle-ci, avec un intervalle d'air, les deux plaques étant écartées d'une distance suffisamment grande pour que la convection n'apporte pas une surchauffe exagérée de l'air, et suffisamment faible pour que la convection n'apporte pas de phénomènes de perturbation par courants descendants.
Il est bien entendu que les modes de réalisation ci-dessus décrits ne sont aucunement limitatifs et pourront donner lieu à toutes modification désirables, sans sortir pour cela du cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Elément de chauffage électrique, caractérisé par le fait qu'il comporte un corps de chauffe composé par au moins une plaque de verre thermiquement et mécaniquement résistante, recouverte d'une couche transparente électroconductrice qui fait office de résistance dans laquelle l'électricité qui la traverse se transforme en chaleur par effet Joule ; ledit corps de chauffe étant associé à une ou plusieurs surfaces sous forme de couches ou plaques, transparentes, complémentaires, parallèles ou presque parallèles à la (ou aux) plaque(s) chauffante(s) , qui, par leurs propriétés et/ou leur disposition par rapport à la (ou aux) plaque(s) chauffante(s) permet(tent) de définir et de contrôler, selon l'utilisation choisie, le mode de transfert de la chaleur de l'élément chauffant vers 1*'environnement et/ou d'assurer l'isolation électrique, les différentes plaques étant agencées de façon à permettre une circulation d'air entre elles.
2 - Elément de chauffage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la couche mince électroconductrice transparente, à basse émissivité et réfléchissant l'infrarouge, est une couche d'oxyde d'étain dopé à l'antimoine ou au fluor, ou d'oxyde d'indium dopé à l'étain, déposée sous une épaisseur de quelques centaines de nanomètres, et dont la conductivité de surface va de quelques Ω/D à quelques centaines d'Ω/D.
3 - Elément de chauffage selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins une surface transparente complémentaire apte à réfléchir le rayonnement infrarouge et choisie notamment parmi les couches transparentes à basse émissivité du type de celles définies à la revendication 2 ; et les couches métalliques fines ; lesdites couches étant éventuellement protégées par une sur-couche transparente, notamment en silice ou en un polymère transparent.
4 - Elément de chauffage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins une surface transparente complémentaire apte à assurer une isolation électrique et choisie notamment parmi les plaques de verre ou les couches transparentes, notamment de silice, d'oxyde de chrome, d'oxyde de titane, de silicone, ou d'un polymère transparent.
5 - Elément de chauffage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins une surface transparente complémentaire apte à assurer une protection mécanique et choisie notamment parmi les plaques de verre trempé, de polymère transparent ou de composite feuilleté verre - matière(s) plastique(s) .
6 - Elément de chauffage selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins une surface transparente complémentaire apte à assurer un effet décoratif et choisie notamment parmi les plaques de verre ou de polymères transparents, de couleur ou gravées, ou imprimées, ou émaillées, ou revêtues de couches ou de films eux-mêmes décoratifs.
7 - Elément de chauffage selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'arrivée du courant s'effectue par l'intermédiaire de deux lignes fortement conductrices, situées en intime contact avec la couche électroconductrice, sur deux bords opposés de celle- ci, des lignes complémentaires de même type pouvant être déposées à l'intérieur de cet intervalle, permettant alors de brancher en série les résistances représentées par les surfaces délimitées sur la couche conductrice.
8 - Elément de chauffage selon l'une des revendi¬ cations l à 7, consistant en un convecteur (1), caractérisé par le fait qu'il comporte la succession suivante de plaques disposées en regard l'une de l'autre : une première plaque protectrice (4) , en verre thermiquement et mécaniquement résistant ; une plaque de chauffe (5) dont la couche mince électroconductrice (5a.) est tournée vers ladite première plaque protectrice (4) ; le cas échéant, une seconde plaque de chauffe dont la couche mince électroconductrice est tournée du même côté que la précédente ; ou bien plusieurs autres plaques de chauffe dont les couches minces électro- conductrices sont tournées du même côté que la précédente ; une seconde plaque protectrice (6) , en verre thermiquement et mécaniquement résistant ; chacune desdites plaques protectrices (4 ; 6) pouvant comporter, du côté tourné vers la plaque de chauffe voisine, une couche (4a ; 6a) réfléchissant l'infrarouge, et les différentes plaques (4 ; 5 ; 6) étant écartées entre elles d'une distance suffisamment grande pour que la convection n'apporte pas de surchauffe exagérée de l'air, et suffisamment faible pour que la convection n'apporte pas de phénomènes de perturbation par courants descendants.
9 - Elément de chauffage selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la distance entre deux plaques voisines (4 et 5 ; 5 et 6) est comprise entre 5 et 25 mm. 10 - Elément de chauffage selon l'une des revendi¬ cations 8 et 9, caractérisé par le fait que les plaques (4 ; 5 ; 6) sont disposées verticalement ou inclinées par rapport au plan vertical de telle sorte que l'écartement entre deux plaques respectivement soit constant ou augmente de bas en haut.
11 - Elément de chauffage selon l'une des revendi¬ cations 8 à 10, caractérisé par le fait qu'au moins une plaque protectrice (6) déborde de la ou des plaques de chauffe (5) sur tout son pourtour. 12 - Elément de chauffage selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé par le fait que toutes les plaques du convecteur sont de même dimension, la partie sous tension des couches conductrices des plaques de chauffe étant limitée à une surface plus réduite que celle des plaques proprement dites.
13 - Elément de chauffage selon l'une des revendi¬ cations 1 à 7, se présentant sous la forme d'une plinthe chauffante (18) ou d'un bandeau chauffant, caractérisé par le fait qu'il comporte deux plaques de chauffe (19 ; 20) disposées en regard avec leurs couches minces électro¬ conductrices (19a ; 20a.) disposées face à face, l'une servant de plaque réfléchissant l'infrarouge pour l'autre, une plaque protectrice (21) en verre thermiquement ou mécaniquement résistant ou une plaque de verre décoratif pouvant être disposée en regard de la plaque de chauffe extérieure (20) . 14 - Elément de chauffage selon l'une des revendi¬ cations 1 à 7, consistant en un panneau radiant (22), caractérisé par le fait qu'il comporte une plaque protectrice (24) de verre thermiquement et mécaniquement résistant, disposée en regard de la paroi-support, et comportant du côté opposé à cette dernière, une couche (24a) réfléchissant l'infrarouge, et, en regard de celle-ci, une plaque de chauffe (23) dont la couche mince électro¬ conductrice (23a) est tournée vers la plaque protectrice de verre (24) , les deux plaques étant écartées d'une distance suffisamment grande pour que la convection n'apporte pas une surchauffe exagérée de l'air, et suffisamment faible pour que la convection n'apporte pas de phénomène de perturbation par courants descendants.
15 - Elément de chauffage selon l'une des revendi- cations 1 à 7, consistant en une cloison chauffante, caractérisé par le fait qu'il comporte une plaque de chauffe dont la couche mince électroconductrice est protégée par une plaque de verre disposée en regard de celle-ci avec un intervalle d'air, lesdites plaques étant écartées d'une distance suffisamment grande pour que la convection n'apporte pas une surchauffe exagérée de l'air, et suffisamment faible pour que la convection n'apporte pas de phénomènes de perturbation par courants descendants.
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