EP1980136A1 - Panneau radiant comprenant un substrat verrier rayonnant - Google Patents

Panneau radiant comprenant un substrat verrier rayonnant

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Publication number
EP1980136A1
EP1980136A1 EP07731541A EP07731541A EP1980136A1 EP 1980136 A1 EP1980136 A1 EP 1980136A1 EP 07731541 A EP07731541 A EP 07731541A EP 07731541 A EP07731541 A EP 07731541A EP 1980136 A1 EP1980136 A1 EP 1980136A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heating body
glass plate
layer
resistive
glass
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Withdrawn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
EP07731541A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Françoise MENNECHEZ
Jean-Pierre Odile
Virginie Bousquet
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 Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
Original Assignee
Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
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 Saint Gobain Glass France SAS, Compagnie de Saint Gobain SA filed Critical Saint Gobain Glass France SAS
Publication of EP1980136A1 publication Critical patent/EP1980136A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C7/00—Stoves or ranges heated by electric energy
    • F24C7/04—Stoves or ranges heated by electric energy with heat radiated directly from the heating element
    • F24C7/043—Stoves

Definitions

  • the present invention relates to electric heating elements with a substantially radiative component.
  • Electric heaters currently used for example for electric heating generally use the principle of the Joule effect to create a source of heat through a potential drop in resistance, managed by Ohm's law. The heat thus produced is then transferred by different processes.
  • the heat is transferred by convection.
  • the system includes in a receptacle or envelope a resistor and air inlet and outlet areas.
  • the air located in the vicinity of the heated resistance increases its temperature, so its density decreases. It tends to rise; a rising current is established and the hot air is replaced by cold air, which in turn warms up.
  • the device made in this mode of transfer is called a convector.
  • the heat transfer of the heat resulting from the resistance is obtained by conduction in a fluid which in turn heats an envelope, which transfers its calories to the ambient air by convection and radiation.
  • This process is used in traditional central heating where water, steam or oils are most often heat transfer fluids. These devices are commonly called radiators, improperly.
  • the transfer of the energy produced at an electrical resistance is essentially obtained by the radiation emitted by the latter, the radiation itself propagating through the room.
  • the corresponding apparatus is called in the radiant panel technique.
  • the present invention relates to systems operating according to the principles of this third category.
  • radiative or essentially radiative it is understood within the meaning of the present description that most of the heat transfer is by radiation, which of course does not exclude that a small part of said transfers is by conduction and or by convection.
  • the radiated infrared energy is in first approximation proportional to the fourth power of the Kelvin temperature, according to the law of Stephan and Boltzmann. It follows therefore that the electrical resistance must be brought to a higher temperature, for example at least equal to 15O 0 C and preferably between 300 and 500 0 C for domestic use.
  • the devices currently marketed according to this principle comprise a heating body, generally consisting of a resistive sheet of aluminum sheet on which is printed a resistive track in the form of an enamel or a black paint to high emissivity.
  • Said high temperature resistive plate is confined in a most often metallic envelope, whose front portion is generally constituted by a grid having circular openings arranged in the form of a honeycomb for the evacuation of radiation.
  • a first drawback of such a system is the high cost of producing the resistive elements previously described.
  • a second disadvantage comes from the necessity, because of the high temperature of the resistive plate, to move the front grille away from the device, which can lead to a significant extra thickness of the resulting panel.
  • a third disadvantage is due to the thermal variations of the room. These variations are caused by the operation of the heater, following a succession of on / off phases of the heater. The use of the devices of the prior art thus causes discomfort associated with more or less pronounced thermal shock, between two successive interlocking of the heater.
  • the present invention relates to heating devices which do not have or reduce the known disadvantages of prior devices.
  • the heating devices according to the invention also ensure good transparency, a very good efficiency, a minimum space requirement for homogeneous heating and compliance with the safety requirements and standards in force.
  • They comprise a heating body comprising at least one thermally and mechanically resistant glass plate, covered with a thin, low-emissivity transparent layer, for example of the SnC> 2: F type, which acts as a resistor in which the electricity which the cross is transformed into heat by Joule effect.
  • heating devices in which the heating body comprises such elements.
  • the devices described are not essentially high temperature radiant panels in the sense of the present invention but convectors in which a small portion of the heating can be provided by a radiative component.
  • the present invention relates to an electric radiant heating device, comprising a heating body consisting of a high temperature resistive element.
  • Said heating body is confined in a most often metallic envelope, the front portion of which is for example constituted by a grid for the evacuation of the emitted radiation, preferably in the form of a honeycomb.
  • Said device is characterized in that said heating body comprises a thermally and mechanically resistant glass plate, covered with a low emissivity resistive layer, said layer being configured so that the power flux released by the heating element is between 5,000 W / m 2 and 35,000 W / m 2 , for example between 10,000 and 20,000 W / m 2 .
  • the device can be attached to a wall or wall or mobile.
  • the low emissivity layer is disposed on the rear face of the glass plate, that is to say on the opposite side with respect to the location of the grid in the device.
  • the heating body comprises a double glazing and the resistive layer is disposed on the inner face of the first glass plate, relative to the front of the device.
  • the square resistance of the resistive layer is between 2 and 20 ⁇ / D, preferably between 5 and 10 ⁇ / D.
  • the thickness of the resistive layer is between 0.2 and 2 micrometers.
  • the low emissivity resistive layer is a thermal infrared reflective layer, for example of the tin oxide type, doped with antimony or with fluorine or indium oxide doped with tin.
  • the glass plate is typically constituted by a thermally resistant glass and sufficiently insulating at the operating temperature of the heating body, preferably borosilicate glasses or vitro-ceramics.
  • borosilicate glasses or vitro-ceramics For surface powers of between 5,000 W / m 2 and 10,000 W / m 2 , or even 15,000 W / m 2 , it is also possible according to the invention to use conventional silica-soda-lime glasses with a high voltage temperature ( of "strain point" high according to the English term), that is to say typically greater than 400 0 C or 500 0 C or even 600 0 C and preferably tempered, such as safe glass ® marketed by the company Saint Gobain Glass France.
  • the glass compositions are for example of the silico-soda-lime type.
  • the expression silico-soda-lime is used here in the broad sense and concerns any glass composition consisting of a glass matrix which comprises the following constituents (in percentage by weight):
  • compositions adapted to the present invention have the following mass proportions:
  • compositions have expansion coefficients below 35.10 -7 / ° C, and a lower annealing temperature greater than 65O 0 C.
  • the Eagle 2000 glass sold by Corning Inc. is an example of this family of glasses.
  • the glasses containing boron have a thermomechanical resistance capable of rendering them usable for the present application: SiO 2 78-86% B 2 O 3 8-15% Al 2 O 3 0.9-5% MgO 0-2%
  • compositions are the Pyrex ® glass marketed by Corning Inc.
  • the glass plate is further quenched to improve its resistance to thermal shock.
  • the quenching can be thermal or chemical.
  • the device is configured according to the present invention to be connected to the sector through at least two conductor strips of the current in intimate electrical contact with the resistive layer.
  • additional conductive strips are arranged on one or more low-emissivity layers so as to delimit at their level resistive sectors connected in series.
  • the invention also relates to the heating body as previously described.
  • Figure 1 illustrates a heating body according to the invention.
  • FIG. 2 schematizes a radiant panel incorporating a radiating glass substrate according to the invention.
  • a heating body according to the invention comprising a borosilicate-based glass plate coated with a 500 nm layer of doped tin oxide F was synthesized according to techniques well known in the art.
  • FIG. 1 describes a heating body 5 thus constituted which can be connected via conductive strips 6 and connection means 7 to a 220-volt power supply network, which then has a power flux-density of 5000 W / m 2 .
  • the resistive layer 8, deposited on the face 9a of the plate 9, has a height of 400 mm and a length of 1000 mm.
  • the conductive strips 6 are placed on either side of the layer 8, in the direction of the height.
  • the power of a radiant panel incorporating this heating body is of the order of 2000 Watts and theoretically allows to heat a room of about 20 m 2 .
  • the conductive strips 6 are arranged along the vertical edges of the glass plate 9 and constitute buses supplying the current to the resistive layer 8.
  • connection wire 7 is connected to the 220-volt power network.
  • FIG. 1 is purely illustrative and variants would not be outside the scope of the invention, in particular associating one or more resistive layers distributed on the glass plate in different zones of electrical resistance arranged in series, being in parallel, for example according to the principles described in patent EP 878 980 B1.
  • the arrival of the current is effected by means of two conductive copper lines screen-printed or glued, placed in close electrical contact with the layer resistor of SnC> 2: F.
  • Complementary copper lines of the same type can be deposited within this range, then allowing, by a suitable connection, to connect in series the corresponding resistances to the surfaces thus delimited on the conductive layer .
  • the layer behaves like an electrical resistance whose value depends on the ratio of the dimensions of the resistive plate.
  • the low emissivity layer heats up when it is energized by the Joule effect, and, by conduction, also heats the glass plate.
  • the surface of the glass, opposite to the layer, is electrically insulating.
  • the plate thus obtained is characterized by a low emissivity and a high reflectivity in the infrared and the glass side by a high emissivity.
  • thermal infrared wavelength of 5 to 20 microns
  • the device comprises an envelope comprising a frame 1 incorporating fixing means 2 of a known type to a wall, and a front part, turned towards the inside of the room and consisting of a grid 3 whose circular openings 4 are arranged in honeycomb.
  • a heating body 5, as previously described in relation to FIG. 1, is disposed inside and made integral with the envelope according to the standard techniques of the art, so that the low-emissivity layer is arranged. facing the wall, that is to say on the glass plate opposite side to the grid, the face 9a of the glass plate 9, thus facing the wall.
  • complementary components such as switches and / or thermostats of models comparable to those used for current devices.
  • Such an arrangement has the advantage that most of the infrared radiation is emitted to the room and a small part to the wall, because of the low emissivity of the layer and the high surface emissivity of the glass in the area of the infrared (greater than 0.9).
  • the layer being chosen at low emissivity, the behavior of the two faces of the heating body is asymmetrical from the point of view of the radiation emitted by the glass, the energies radiated by each face being proportional to their respective emissivities.
  • the small thickness of the glass makes the gradient in the thickness very small and it can be assumed that the glass is isothermal.
  • the work carried out by the applicant have shown that the surface temperature of the glass substrate constituting the heating body is about 37O 0 C for a value of 20 000 W / m 2 .
  • the embodiment given here by way of illustration may give rise to any desirable modification, in particular as regards the power, size or aesthetics of the present device by acting in particular on the dimensions of the heating body, the arrangement resistive layers on the glass plate, the square resistance of the low-emissivity layers, etc.
  • the panels according to the invention incorporate heating elements configured in such a way that the surface temperature of the glass substrate constituting the heating body is between about 170 and about 500 ° C., preferably between about 200 and about 400 ° C. which has the advantage on the one hand of a greater heating efficiency, which can be up to 50 or even 60 or even 80% depending on the geometry of the panel considered, the energy radiated per unit area or emittance being proportional to the fourth power of the superficial temperature of the heating body.
  • the effectiveness of the radiant panel means the thermal power directly useful for heating and transmitted solely by the radiation of the emitting face of the heating body to the zone to be heated. Efficiency is also defined as the ratio of the power radiated by the emitting face to the total power supplied to the radiant panel.
  • the operation of the present system is provided by conductive heat transfer between the resistive layer and the glass plate.
  • the emission of infrared radiation is mainly on the side of the glass face, most of the infrared radiation is diffused towards the part to be heated.
  • the present heating body by virtue of the specific emissivity and reflectivity properties of these two main components (low emissivity layer and glass plate) previously described, allows an improved homogeneity of the surface temperature of the glass face. transmitter, and this on the entire surface of the panel resulting in a greater feeling of comfort for the user. For the same reasons, the distance between the heating body and the front part of the radiant panel and therefore the thickness thereof can be minimized.
  • the power flux-density released by the heating element being between 5,000 W / m 2 and 35,000 W / m 2 , it is possible according to the invention to envisage radiant devices of very small size, having a power of typically between 300 and 2500, or even 3000 Watts.

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Abstract

L'invention se rapporte à un dispositif de chauffage électrique essentiellement par rayonnement, comprenant un corps de chauffe constitué par un élément résistif haute température, ledit corps de chauffe étant confiné dans une enveloppe le plus souvent métallique, dont la partie frontale est par exemple constituée par une grille pour l'évacuation de la radiation émise, de préférence en forme de nid d'abeille, ledit dispositif étant caractérisé en ce que ledit corps de chauffe comprend au moins une plaque de verre thermiquement et mécaniquement résistante, recouverte d'une couche résistive à basse émissivité, ladite couche étant configurée de telle sorte la puissance surfacique dégagée par le corps de chauffe soit comprise entre 5 000 W/m2 et 35 000 W/m2. L'invention porte également sur ledit corps de chauffe.

Description

PANNEAU RADIANT COMPRENANT UN SUBSTRAT VERRIER RAYONNANT
La présente invention concerne des éléments de chauffage électrique à composante essentiellement radiative.
Les appareils de chauffage électrique actuellement utilisés par exemple pour le chauffage électrique 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.
Selon un premier principe, la chaleur est transférée par convection. Le système comprend dans un réceptacle ou une enveloppe une résistance et des zones d'entrée et de sortie de l'air. 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. L'appareil réalisé sur ce mode de transfert est appelé un convecteur.
Selon un autre système, le transfert thermique de la chaleur issue de la résistance est obtenu par conduction dans un fluide qui échauffe à son tour une enveloppe, laquelle transfère ses calories à l'air ambiant par convection et radiation. Ce processus est utilisé dans le chauffage central traditionnel dont l'eau, la vapeur ou les huiles sont le plus souvent les fluides caloporteurs . Ces appareils sont communément appelés radiateurs, de manière impropre.
Selon une troisième façon, le transfert de l'énergie produite au niveau d'une résistance électrique est essentiellement obtenu par le rayonnement émis par celle-ci, le rayonnement lui-même se propageant à travers la pièce. L'appareil correspondant est appelé dans la technique panneau radiant . La présente invention se rapporte aux systèmes fonctionnant selon les principes de cette troisième catégorie. Par radiatif ou essentiellement radiatif, il est entendu au sens de la présente description que la majeure partie des transferts de la chaleur se fait par rayonnement, ce qui n'exclut bien évidemment pas qu'une partie minime desdits transferts s'effectue par conduction et/ou par convection.
Dans ce cas, l'énergie infrarouge rayonnée est en première approximation proportionnelle à la puissance quatrième de la température Kelvin, selon la loi de Stephan et Boltzmann. Il s'ensuit donc que la résistance électrique doit être portée à une plus forte température, par exemple d'au moins égale à 15O0C et de préférence comprise entre 300 et 5000C pour une utilisation domestique. Les appareils commercialisés à l'heure actuelle fonctionnant selon ce principe comprennent un corps de chauffe, généralement constitué par une plaque résistive en tôle d'aluminium sur laquelle est imprimée une piste résistive sous la forme d'un émail ou d'une peinture noire à forte émissivité. Ladite plaque résistive haute température est confinée dans une enveloppe le plus souvent métallique, dont la partie frontale est en général constituée par une grille présentant des ouvertures circulaires disposées en forme de nid d'abeille pour l'évacuation de la radiation.
Un premier inconvénient d'un tel système est le coût élevé de production des éléments résistifs précédemment décrits .
Un deuxième inconvénient vient de la nécessité, du fait de la température élevée de la plaque résistive, d'éloigner la grille frontale du dispositif, ce qui peut entraîner une surépaisseur importante du panneau résultant.
Un troisième inconvénient est du aux variations thermiques de la pièce. Ces variations sont occasionnées par le fonctionnement de l'appareil de chauffage, suivant une succession de phases marche/arrêt de l'appareil de chauffage. L'utilisation des dispositifs de l'art antérieur entraine de ce fait un inconfort lié à des à-coups thermiques plus ou moins prononcés, entre deux enclenchements successifs de l'appareil de chauffage.
La présente invention concerne des dispositifs de chauffage qui ne présentent pas ou diminuent les inconvénients connus des dispositifs antérieurs. Les dispositifs de chauffage selon l'invention assurent en outre une bonne transparence, un très bon rendement, un encombrement minimum pour un chauffage homogène et une conformité aux exigences de sécurité et des normes en vigueur. Ils comportent un corps de chauffe comprenant au moins une plaque de verre thermiquement et mécaniquement résistante, recouverte d'une couche mince transparente à basse émissivité, par exemple du type SnC>2 : F, qui fait office de résistance dans laquelle l'électricité qui la traverse se transforme en chaleur par effet Joule.
On connaît déjà, de part la demande de brevet WO 96/27271, des dispositifs de chauffage dans lesquels le corps de chauffe comprend de tels éléments. Cependant, les dispositifs décrits ne sont pas essentiellement des panneaux radiants haute température au sens de la présente invention mais des convecteurs dans lesquels une partie minime du chauffage peut être assuré par une composante radiative.
Plus précisément, la présente invention se rapporte à un dispositif de chauffage électrique par rayonnement, comprenant un corps de chauffe constitué par un élément résistif haute température. Ledit corps de chauffe est confiné dans une enveloppe le plus souvent métallique, dont la partie frontale est par exemple constituée par une grille pour l'évacuation de la radiation émise, de préférence en forme de nid d'abeille. Ledit dispositif se caractérise en ce que ledit corps de chauffe comprend une plaque de verre thermiquement et mécaniquement résistante, recouverte d'une couche résistive à basse émissivité, ladite couche étant configurée de telle sorte la puissance surfacique dégagée par le corps de chauffe est comprise entre 5 000 W/m2 et 35 000 W/m2, par exemple entre 10 000 et 20 000 W/m2.
Indifféremment, le dispositif peut être fixé à une cloison ou un mur ou mobile.
Typiquement, la couche à basse émissivité est disposée sur la face arrière de la plaque de verre, c'est-à-dire sur la face opposée par rapport à l'emplacement de la grille dans le dispositif. Selon une autre réalisation, le corps de chauffe comprend un double vitrage et la couche résistive est disposée sur la face interne de la première plaque de verre, par rapport à la partie frontale du dispositif.
Selon un mode avantageux, la résistance carrée de la couche résistive est comprise entre 2 et 20 Ω/D, de préférence comprise entre 5 et 10 Ω/D.
Par exemple, l'épaisseur de la couche résistive est comprise entre 0,2 et 2 micromètres.
La couche résistive à basse émissivité est une couche réfléchissant l'infrarouge thermique par exemple du type oxyde d' étain dopé à l'antimoine ou au fluor ou oxyde d' indium dopé à l' étain.
La plaque de verre est typiquement constituée par un verre thermiquement résistant et suffisamment isolant à la température de fonctionnement du corps de chauffe, de préférence les verres à base boro-silicate ou les vitro- céramiques . Pour des puissances surfaciques comprises entre 5000 W/m2 et 10000 W/m2, voire même 15000 W/m2, il est également possible selon l'invention d'utiliser des verres silico- sodocalciques classiques, à forte température de tension (de « strain point » élevé selon le terme anglais), c'est-à-dire typiquement supérieure à 4000C voire 5000C ou même 6000C et de préférence trempés, tel que le verre safe ® commercialisé par la société Saint Gobain Glass France.
Parmi les verres possibles pour la présente invention on peut citer :
Les compositions de verres sont par exemple du type silico-sodo-calcique . L'expression silico-sodo-calcique est ici utilisée au sens large et concerne toute composition de verre constituée d'une matrice verrière qui comprend les constituants suivants (en pourcentage en poids) :
SiO2 64 - 75 % Al2O3 0 - 5 % B2O3 0 - 5 % CaO 5 - 15 % MgO 0 - 10 %
Na2O 10 - 18 % K2O 0 - 5 % BaO 0 - 5 %
D'autres compositions possibles adaptées à la présente invention présentent les proportions massiques suivantes :
SiO2 58-76% B2O3 3-18% Al2O3 4-22% MgO 0-8% CaO 1-12%
SrO 0-5% BaO 0-3% et plus particulièrement : SiO2 58-70% B2O3 3-15%
Al2O3 12-22
MgO 0-8%
CaO 2-12%
SrO 0-3%
BaO <0 . 5%
Ces compositions présentent des coefficients de dilatation inférieurs à 35.10~7/°C, et une température inférieure de recuit supérieur à 65O0C. Le verre Eagle 2000 commercialisé par la société Corning Inc. est un exemple de cette famille de verres .
Selon une autre possibilité, parmi les verres contenant du bore, les verres répondant aux compositions suivantes possèdent une résistance thermomécanique apte à les rendre utilisables pour la présente application: SiO2 78-86% B2O3 8-15% Al2O3 0,9-5% MgO 0-2%
CaO 0-1,5% Na2O 0-3% K2O 0-7%
Un exemple de ce type de compositions est le verre Pyrex® commercialisé par la société Corning Inc.
Selon un mode possible de réalisation de l'invention, la plaque de verre est en outre trempée afin d'améliorer sa résistance aux chocs thermiques. La trempe peut être thermique ou chimique. Le dispositif est configuré selon la présente invention pour être relié au secteur par l'intermédiaire d'au moins deux bandes conductrices du courant en contact électrique intime avec la couche résistive. Selon un mode possible, des bandes conductrices supplémentaires sont disposées sur une ou plusieurs couches à basse émissivité de façon à délimiter au niveau de celles-ci des secteurs résistifs branchés en série. L'invention se rapporte également au corps de chauffe tel que précédemment décrit.
Le présent dispositif de chauffage et ses avantages seront mieux compris à la lecture de l'exemple de réalisation qui suit, non limitatif de la présente invention et donné à titre purement illustratif.
La figure 1 illustre un corps de chauffe selon l' invention.
La figure 2 schématise un panneau radiant incorporant un substrat verrier rayonnant selon l'invention.
On a d'abord synthétisé un corps de chauffe selon l'invention comprenant une plaque de verre à base borosilicate revêtue d'une couche de 500 nm d'oxyde d'étain dopé F a été synthétisé selon des techniques bien connues de l'art. La couche résistive SnC>2 : F présente une résistance carrée de 10 Ω/D environ.
La figure 1 décrit un corps de chauffe 5 ainsi constitué qui peut être connecté via des bandes conductrices 6 et des moyens de connexion 7 à un réseau d'alimentation électrique en 220 Volts, présentant alors une puissance surfacique de 5000 W/m2. La couche résistive 8, déposée sur la face 9a de la plaque 9, présente une hauteur de 400 mm et une longueur de 1000 mm. Tel que représenté sur la figure 1, les bandes conductrices 6 sont placées de part et d'autre de la couche 8, dans le sens de la hauteur. La puissance d'un panneau radiant incorporant ce corps de chauffe est de l'ordre de 2000 Watts et permet théoriquement de chauffer une pièce d'environ 20 m2. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, les bandes conductrices 6 sont disposées le long des bordures verticales de la plaque de verre 9 et constituent des bus d'amenée du courant à la couche résistive 8. Dans la partie inférieure de chaque bande le fil de connexion 7 est branché au réseau de courant 220 Volts. Bien entendu le mode de la figure 1 est purement illustratif et des variantes ne sortirait pas du cadre de l'invention, en particulier associant une ou plusieurs couches résistives réparties sur la plaque de verre en différentes zones de résistance électrique disposées soient en série, soient en parallèle, par exemple selon les principes décrits dans le brevet EP 878 980 Bl. Par exemple, l'arrivée du courant s'effectue par l'intermédiaire de deux lignes en cuivre conductrices sérigraphiées ou collées, mises en contact électrique intime avec la couche résistive de SnC>2 : F. Des lignes de cuivre 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 correspondantes aux surfaces ainsi délimitées sur la couche conductrice .
Selon l'invention, la couche se comporte comme une résistance électrique dont la valeur dépend du rapport des dimensions de la plaque résistive. La couche à basse émissivité s'échauffe lors sa mise sous tension par effet Joule, et, par conduction, échauffe également la plaque de verre .
La surface du verre, côté opposé à la couche, est isolante électrique.
La plaque ainsi obtenue est caractérisée coté couche par une basse émissivité et une forte réflectivité dans l'infrarouge et coté verre par une forte émissivité dans l'infrarouge thermique (longueur d'onde de 5 à 20 μm) , comme il sera explicité plus avant dans la description.
Sur la figure 2, on a représenté en vue éclatée un dispositif de chauffage radiant selon l'invention.
Le dispositif comprend une enveloppe comprenant un bâti 1 incorporant des moyens de fixation 2 d'un type connu à un mur, et une partie frontale, tournée vers l'intérieur de la pièce et constituée d'une grille 3 dont les ouvertures circulaires 4 sont disposées en nid d'abeille. Un corps de chauffe 5, tel que précédemment décrit en relation avec la figure 1, est disposé à l'intérieur et rendu solidaire de l'enveloppe selon les techniques classiques de l'art, de telle façon que la couche à basse émissivité soit disposée face au mur, c'est-à-dire sur la plaque de verre coté opposé par rapport à la grille, la face 9a de la plaque de verre 9, faisant ainsi face au mur. A ces composants de base, peuvent s'ajouter sans sortir du cadre de l'invention des composants complémentaires, tels que des interrupteurs et/ou des thermostats de modèles comparables à ceux qui sont employés pour les appareils actuels.
Une telle disposition a pour avantage que l'essentiel des radiations infrarouges sont émises vers la pièce et une partie minime vers le mur, en raison du caractère bas émissif de la couche et de la forte émissivité de surface du verre dans le domaine de l'infrarouge (supérieur à 0,9) .
La couche étant choisie à basse émissivité, le comportement des deux faces du corps de chauffe est dissymétrique du point de vue du rayonnement émis par le verre, les énergies rayonnées par chaque face étant proportionnelles à leurs émissivités respectives. 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. A titre d'illustration, les travaux menés par le demandeur ont montrés que la température superficielle du substrat verrier constitutif du corps de chauffe est d'environ 37O0C pour une valeur de 20 000 W/m2.
Bien entendu, d'autres réalisations sont possibles. En particulier, le mode de réalisation donné ici à titre illustratif peut donner lieu à toute modification désirable, notamment en ce qui concerne la puissance, la taille ou l'esthétique du présent dispositif en agissant notamment sur les dimensions du corps de chauffe, la disposition des couches résistives sur la plaque de verre, la résistance carrée des couches à basse émissivité, etc.
Les panneaux selon l'invention incorporent des corps de chauffe configurés de telle façon que la température superficielle du substrat verrier constitutif du corps de chauffe est comprise entre environ 170 et environ 5000C, de préférence entre environ 200 et environ 4000C, ce qui présente l'avantage d'une part d'une plus grande efficacité de chauffe, qui peut aller jusqu'à 50 voire 60 ou même 80% en fonction de la géométrie du panneau considéré, l'énergie rayonnée par unité de surface ou émittance étant proportionnelle à la puissance quatrième de la température superficielle du corps de chauffe. Au sens de la présente description, on entend par efficacité du panneau radiant, la puissance thermique directement utile au chauffage et transmise uniquement par le rayonnement de la face émettrice du corps de chauffe vers la zone à chauffer. L'efficacité se définit également comme le rapport de la puissance rayonnée par la face émettrice à la puissance totale fournie au panneau radiant.
En outre, le fonctionnement du présent système est assuré par un transfert de chaleur par conduction entre la couche résistive et la plaque de verre. L'émission du rayonnement infrarouge se faisant principalement du coté de la face en verre, l'essentiel du rayonnement infrarouge est diffusé vers la pièce à chauffer.
De plus, le présent corps de chauffe, de part les propriétés spécifiques en émissivité et en réflectivité de ces deux principales composantes (couche à basse émissivité et plaque de verre) précédemment décrites, permet une homogénéité améliorée de la température superficielle de la face de verre émettrice, et ce sur l'ensemble de la surface du panneau résultant en une plus grande sensation de confort pour l'usager. Pour les mêmes raisons, la distance entre le corps de chauffe et la partie frontale du panneau radiant et par suite l'épaisseur de celui-ci peuvent être minimisées.
En outre, la puissance surfacique dégagée par le corps de chauffe étant comprise entre 5 000 W/m2 et 35 000 W/m2, il est possible selon l'invention d'envisager des dispositifs radiants de très petite taille, ayant une puissance classiquement comprise entre 300 et 2500, voire 3000 Watts.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de chauffage électrique essentiellement par rayonnement, comprenant un corps de chauffe constitué par un élément résistif haute température, ledit corps de chauffe étant confiné dans une enveloppe le plus souvent métallique, dont la partie frontale est par exemple constituée par une grille, de préférence en forme de nid d'abeille, pour l'évacuation de la radiation émise, ledit dispositif étant caractérisé en ce que ledit corps de chauffe comprend au moins une plaque de verre thermiquement et mécaniquement résistante, recouverte d'une couche résistive à basse émissivité, ladite couche étant configurée de telle sorte que la puissance surfacique dégagée par le corps de chauffe soit comprise entre 5 000 W/m2 et 35 000 W/m2 et que la température superficielle du substrat verrier soit comprise entre 1700C et 5000C.
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la couche à basse émissivité est disposée sur la face arrière de la plaque de verre, c'est-à-dire sur la face opposée par rapport à la partie frontale du dispositif.
3. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le corps de chauffe comprend un double vitrage et dans lequel la couche résistive est disposée sur la face interne de la première plaque de verre, par rapport à la partie frontale du dispositif.
4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la résistance carrée de la couche résistive est comprise entre 2 et 20 Ω/D.
5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche résistive est comprise entre 0,2 et 2 micromètres.
6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la couche résistive à basse émissivité est une couche réfléchissant l'infrarouge thermique du type oxyde d' étain dopé à l'antimoine ou au fluor ou oxyde d' indium dopé à l' étain.
7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la plaque de verre est constituée par un verre thermiquement résistant et suffisamment isolant à la température de fonctionnement du corps de chauffe, de préférence les verres à base boro-silicate ou les vitro- céramiques .
8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel la puissances surfacique dégagée par le corps de chauffe est comprise entre 5000 W/m2 et 15000 W/m2 et dans lequel la plaque de verre est constituée par un verre silico-sodocalcique à forte température de tension.
9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la plaque de verre est trempée afin d'améliorer sa résistance aux chocs thermiques.
10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit dispositif est relié au secteur par l'intermédiaire d'au moins deux bandes conductrices du courant en contact électrique intime avec la couche résistive à basse émissivité.
11. Dispositif selon la revendication 10, dans lequel des bandes conductrices supplémentaires sont disposées sur une ou plusieurs couches à basse émissivité de façon à délimiter au niveau de celles-ci des secteurs résistifs branchés en série.
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