EP2400236A1 - Module de radiateur électrique à fluide caloporteur avec capot - Google Patents

Module de radiateur électrique à fluide caloporteur avec capot Download PDF

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Publication number
EP2400236A1
EP2400236A1 EP11170526A EP11170526A EP2400236A1 EP 2400236 A1 EP2400236 A1 EP 2400236A1 EP 11170526 A EP11170526 A EP 11170526A EP 11170526 A EP11170526 A EP 11170526A EP 2400236 A1 EP2400236 A1 EP 2400236A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heating tube
heating
cover
radiator module
diffuser
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Withdrawn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
EP11170526A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Pascal Roger
Maxime Bernard
Matthieu Durand
Benoît Williamson
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.)
Atlantic Industrie SAS
Original Assignee
Atlantic Industrie SAS
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 Atlantic Industrie SAS filed Critical Atlantic Industrie SAS
Publication of EP2400236A1 publication Critical patent/EP2400236A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/02—Casings; Cover lids; Ornamental panels
    • 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
    • F24H3/004—Air heaters using electric energy supply with a closed circuit for a heat transfer liquid
    • 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
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/0052—Details for air heaters
    • F24H9/0057—Guiding means
    • F24H9/0063—Guiding means in air channels
    • 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
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/18—Arrangement or mounting of grates or heating means
    • F24H9/1854—Arrangement or mounting of grates or heating means for air heaters
    • F24H9/1863—Arrangement or mounting of electric heating means

Definitions

  • the present invention relates to the field of radiators with heat transfer fluid, and more particularly that of electric radiators with heat transfer fluid.
  • Heat transfer radiators are heating devices comprising heated tubular elements inside which circulates the fluid carrying the calories, so as to heat the entire radiator by conduction. These devices are of two main types, namely the central heating radiators for which the coolant is heated outside the radiators, by means of a boiler to which are connected said radiators, and electric radiators. In electric radiators, the coolant is heated by one or more electrical resistance (s) either outside of said elements containing the coolant, as described in FR 2.836.716 , disposed within the heating elements and circulates in closed circuit in said elements.
  • the present invention relates to this last category.
  • radiators generally consist of an assembly of tubular elements comprising a manifold for the hot fluid (connected to the hot water pipe coming from the boiler or incorporating the electric heating resistance) and a collector for the cooled fluid, both collectors being interconnected by fluidic connection conduits for the circulation of the fluid between said collectors.
  • These connecting ducts which are multiple and of various shapes (for example in the form of cylindrical tubes or parallelepipedic blades), are themselves reheated by the coolant coming from the hot collector passing through them, and in turn serve to heat the air surrounding the radiator, or to dry or reheat clothes (towel radiators).
  • the number of heating connection conduits is multiplied.
  • the more the number of connecting conduits is increased the greater the number of connections to be made between the collectors and the connection ducts, and consequently the associated manufacturing costs and the risk of leakage are multiplied.
  • connection between the various tubular elements is a critical point because this connection must ensure the communication of the fluid between them without generating fluid leakage.
  • a first solution is to weld together the tubular elements.
  • orifices are made before assembly; these orifices allow the passage of heat transfer fluid between the collectors and the connecting ducts. Sealing is ensured by the realization of a continuous weld bead made at said contact zone surrounding each orifice.
  • This solution involves multiple welds radiator, so many risks of leaks. For example, for a single radiator having two collectors and ten connecting conduits, it is necessary to reliably produce twenty welds.
  • the welding operation is relatively complex technically because it requires special know-how, substantial industrial resources, a manual preparation phase for the establishment of the various elements relative to each other, holding templates during welding and baking ovens (in the case of soldering by welding for example).
  • a manual preparation phase for the establishment of the various elements relative to each other, holding templates during welding and baking ovens (in the case of soldering by welding for example).
  • a second solution is to connect the heating ducts (mainly heating blades) to each other by means of connectors called "nipple", that is to say, tubular connectors threaded at their two ends in inverted screw pitches.
  • said heating ducts generally made of aluminum, are provided lateral orifices intended, after assembly, for the passage of fluid from one heating blade to the other by means of the "nipple” connections screwed to each of the ends of two adjacent heating pipes.
  • the seal is provided by a silicone / elastomer seal or klingerite seal placed between the wall of said heating pipe and the "nipple" before screwing it.
  • the collector is then not a continuous tubular element but is formed by the succession of internal tubular parts of the "nipple" connections between the heating pipes.
  • This solution avoiding welding operations has, however, the disadvantage of require a large number of assemblies: the risks of leakage are therefore all the higher. For example, for a radiator with heat transfer fluid having ten heating blades connected two by two at their two ends, it is necessary to provide eighteen connections "nipple" thus make thirty-six assemblies sealed in total. In addition, this type of assembly is relatively expensive and requires for a correct realization a particular know-how.
  • a first object of the invention is to overcome the aforementioned drawbacks and to provide a heat transfer fluid radiator comprising a reduced number of assemblies or welds between the various heating tubular elements containing the heat transfer fluid.
  • Another object of the invention is therefore to provide an electric heat transfer fluid radiator whose outer walls are at an acceptable temperature, satisfying current standards (in particular the safety standard NF 60335-2-30), preferably less than 75. ° C approx.
  • Another object of the invention is to provide a radiator or a radiator module consisting of basic heating elements, which can be implemented in radiators of different size and / or power and adaptable to radiators of shape and shape. various external appearance, that is to say that can adapt to different "design”.
  • the present invention relates to an electric radiator module with heat transfer fluid comprising at least one vertical heating tube, closed at both ends and containing the heat transfer fluid and an electrical resistance heating said heat transfer fluid, characterized in that the heating tube vertical is secured to a diffuser in the form of fins connecting to said heating tube in a direction substantially parallel to the longitudinal axis of said heating tube and is housed in a vertical cover constituting the front, rear and side walls of said module radiator, the heating tube being held in place in said hood only at said rear wall, in particular to reduce the thermal conduction to the side walls and the front wall of the radiator module.
  • the electric radiator module according to the invention may include a heating tube or a plurality of heating tubes.
  • each heating tube is independent and comprises an electrical resistance heating the heat transfer fluid, that is to say that there is no fluid communication between the different heating tubes.
  • Another advantage of such a structure of the radiator module is that it makes it possible to standardize external surface temperatures of the radiator while minimizing the space occupied by the electric heat transfer fluid heater.
  • the cover constitutes a facade element which completely covers the radiator front side faces, preventing the user from being in direct contact with the most important elements. hot that are the heating tube and the diffuser.
  • the radiator module uses the thermal energy released by the heating tube by making it follow an indirect conduction path, so that at the front of the radiator, the natural energy losses suffered allow this wall before presenting an optimized temperature range, in particular meeting the requirements of current standards.
  • the heating tube By fixing the heating tube to said hood only at its rear wall, it removes the contact point, and therefore the thermal connection zone, from the front of the radiator.
  • the rear wall of said hood of the radiator module is formed by the folds towards the rear of the lateral flanks of said hood and has a median longitudinal opening formed between the longitudinal edges of these folds, the heating tube being fixed to each of these longitudinal edges.
  • the heating tube is held in place at the rear wall of the hood exclusively by means of two fins of the diffuser, forming fastening tabs of the heating tube at said longitudinal edges of the tube. rear wall.
  • the heating tube and the diffuser in the form of fins are housed in a casing partially or totally surrounding said heating tube, the heating tube being held in place in said casing by struts consisting of at least a portion of the fins of the diffuser, allowing said casing to be heated by conduction, the heating tube-diffuser-casing assembly constituting a heating modular element, itself attached to at least one of the longitudinal edges of the rear wall of the cover.
  • the envelope of the modular heating element is open at least partially at its two ends, said upper and lower, so as to allow the circulation of air by convection.
  • part of the heat transfer between the heating tube and the cover is provided by conduction at the rear part, either of the heating tube-diffuser assembly, or of the heating tube assembly. diffuser-envelope on which is fixed the hood.
  • Another part of the heat exchange between these assemblies and the cover takes place by radiating the front part of the diffuser or the envelope towards the inside of the volume constituted by the cover.
  • the radiator module comprises a plurality of modular heating elements, juxtaposed two by two or superimposed, housed in the same cover, each modular heating element being attached to a longitudinal edge of the rear wall of the hood.
  • the advantage of the radiator according to the invention is that it may consist of one or more radiator modules, each of which may consist of one or more "basic" heating modular elements common to a whole range of radiators on which comes to fix a hood which can be declined in different colors and / or forms.
  • the basic heating element can thus be the subject of a first thermal development according to the nature of the materials and its dimensions.
  • the number, the length and the shape of the fins can be calculated as well as the area and the means of fixing the cover on this modular element.
  • the front wall of the hood may have orifices or discontinuities, such as openings in the form of slots, to promote convection on the front of the radiator.
  • the cover consists of different sections connected to each other.
  • the heating tube, the fins of the diffuser, and any said envelope are made of the same metallic material, preferably based on cast aluminum or extruded.
  • heating tube, the fins of the diffuser, and any said envelope are made in one piece.
  • the cover may be made of a different material or different thickness, preferably greater, the material constituting the heating tube, the fins of the diffuser, and the any said envelope, so as to have a lower thermal conductivity than the heating tube, the fins of the diffuser, and any said envelope.
  • the fastening of the cover on the heating element or elements or directly on the fins can be achieved in several ways: by screwing, clipping or spot welding.
  • the holding of the fins of the diffuser, or the casing of a heating modular element at the longitudinal edges of the rear wall of the hood is carried out by means of screws.
  • the cover may comprise an upper wall at least partially open, so as to allow the circulation of convection heated air.
  • radiator consists of two main parts.
  • a first part which comprises a heating element 2 constituted, here, a heating tube 3 and a diffuser consisting of fins 6 distributed radially around said heating tube which they are integral.
  • Said heating tube 3 contains a heat transfer fluid and an electric heater 4 of the immersion heater type for heating said heat transfer fluid.
  • This heating tube is preferably closed at its ends and constitutes an independent heating body, that is to say not connected fluidically to another part of the heating elements of the radiator.
  • This radiator or radiator module 1 also comprises a cover 9 almost completely surrounding the heating element 2.
  • This cover 9 consists of a front portion 11, two side walls 12 and a rear wall 10 in which is formed a longitudinal opening 13.
  • This rear wall is constituted by the folds 15 of the side walls 12 of the cover 9, so as to provide said opening 13 between the longitudinal edges 14 of these folds 15.
  • the two parts of the radiator namely the cover 9 and the heating element 2 are fixed to each other by means of two fins 6 extending by tabs 5 serving as fixing tabs, at the longitudinal edges 14 of the rear wall 10.
  • the heating element 2 is located in the rear zone of the cover 9. This separation between the heating element and the cover causes a discontinuity of the heat transfer by conduction, in particular to reduce conduction thermal to the side walls 12 and the front wall 11 of the radiator cover, and thus allow the reduction of the front temperature of said radiator (as we will see later).
  • the figure 2 schematically a radiator or radiator module 1 according to the second embodiment of the present invention.
  • the heating body is here constituted by a heating modular element 8 comprising a heating tube 3 equipped with an electrical resistor 4 in which circulates the coolant and is extended by radial fins 6 arranged longitudinally at the periphery of the heating tube and also comprises an envelope 7 surrounding the finned heating tube-diffuser assembly.
  • the modular heating element 8 is also housed in a cover 9 having a front wall 11, side walls 12 and a rear wall 10 formed as in the previous embodiment, by folding the side walls 12 rearwardly an opening 13 between the longitudinal edges 14 of these folds 15.
  • the modular heating element 8 is fixed to the hood at the longitudinal edges 14.
  • this arrangement of the envelope, fixed only to the longitudinal edges 14, is a reduction of the thermal conduction to the cover 9, echoing on a lower temperature zone in front of the radiator.
  • the radiator can contain several heating modular elements 8 housed in the same unit hood 9 or in two hood sections (see respectively Figures 3 and 4 ).
  • hood portions 9a and 9b are joined and joined either by clipping, or by welding or screwing to form a covering cover, here, two modular heating elements 8, or, as shown on the figure 5 , two cover sections 9c and 9d to form a cover surrounding a single modular heating element 8.
  • the figure 6 schematizes the heat transfer flows between a modular heating element 8 and the front wall of the hood 9.
  • the zones surrounded in dashed lines schematize the place of contact between the heating modular element 8 and the rear longitudinal edges of the cover 9 constituting the transfer bridge thermal conduction.
  • Arrows C more and more pale, schematized in the thickness of hood walls, show the noted temperature decrease, the temperature of the front wall forming the front of the radiator being significantly lower than the temperature of the rear wall.
  • the arrows R schematize the heat transfer by radiation between the casing 7 of the modular heating element 8 and the cover 9.
  • the figure 7 shows, in section, another variant of radiator according to the invention, wherein the radiator consists of two modules, namely two modular heating elements 8 each housed in a cover 9, the two covers being juxtaposed and assembled by clipping and screwing along their adjacent side wall 12.
  • the shape of the fins can be very variable and different depending on the modular heating elements. It is also possible to provide different thicknesses between the thickness e 1 of the envelope 7 and the thickness e 2 of the walls of the cover.
  • the figure 8 presents, in a sectional view at a height of 1 meter, the results of thermal tests carried out on a radiator module according to the second embodiment of the present invention, of power 1500 W, height 1450 mm and width 460 mm , made of extruded aluminum.
  • the thickness of the walls of the heating tube, the fins and the casing is 2 mm, that of the cover 9 screwed on the casing 7 is 2.5 mm.
  • the heating tube 3 is at a temperature close to 115 ° C and the fins 6 close to its periphery, and the further away from the heating tube 3 plus the temperature decreases. It is between 105 and 110 ° along the casing 7 surrounding the heating tube, 101 ° near the longitudinal edges 14 of the rear wall of the hood. The front of the same cover 9 goes down to a temperature of 72 °, acceptable temperature for the user.
  • the dimensions of such a radiator are reduced by at least 30% compared to a conventional radiator with two collectors with heating blades of the same power.
  • the present invention thus makes it possible to produce radiator modules, or radiators, which are more compact.

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Abstract

L'invention concerne un module de radiateur 1 électrique à fluide caloporteur comprenant au moins un tube chauffant 3 vertical, fermé à ses deux extrémités et renfermant le fluide caloporteur et une résistance électrique 4 chauffant ledit fluide caloporteur.
Le tube chauffant 3 vertical est solidaire d'un diffuseur se présentant sous la forme d'ailettes 6 se raccordant audit tube chauffant 3 selon une direction sensiblement parallèle à l'axe longitudinal dudit tube chauffant et est logé dans un capot vertical constituant les parois avant 11, arrière et latérales 12 dudit radiateur, le tube chauffant étant maintenu en place dans ledit capot 9 uniquement au niveau de ladite paroi arrière 10, de manière notamment à réduire la conduction thermique vers les parois latérales 12 et la paroi avant 11 du radiateur.

Description

  • La présente invention concerne le domaine des radiateurs à fluide caloporteur, et plus particulièrement celui des radiateurs électriques à fluide caloporteur.
  • Les radiateurs à fluide caloporteur sont des appareils de chauffage comportant des éléments tubulaires chauffants à l'intérieur desquels circule le fluide véhiculant les calories, de manière à réchauffer par conduction l'ensemble du radiateur. Ces appareils sont de deux types principaux, à savoir les radiateurs de chauffage central pour lesquels le fluide caloporteur est chauffé à l'extérieur des radiateurs, au moyen d'une chaudière à laquelle sont raccordés lesdits radiateurs, et les radiateurs électriques. Dans les radiateurs électriques, le fluide caloporteur est chauffé par une ou plusieurs résistance(s) électrique(s) soit à l'extérieur desdits éléments renfermant le fluide caloporteur, tel que décrit dans FR 2.836.716 , soit disposée(s) au sein des éléments chauffants et circule en circuit fermé dans les dits éléments. La présente invention concerne cette dernière catégorie.
  • Ces radiateurs sont généralement constitués d'un assemblage d'éléments tubulaires comprenant un collecteur pour le fluide chaud (raccordé à la canalisation d'eau chaude provenant de la chaudière ou incorporant la résistance électrique chauffante) et un collecteur pour le fluide refroidi, les deux collecteurs étant reliés entre eux par des conduits de liaison fluidique permettant la circulation du fluide entre lesdits collecteurs. Ces conduits de liaison, multiples et de formes diverses (par exemple sous la forme de tubes cylindriques ou de lames parallélépipédiques), sont eux-mêmes réchauffés par le fluide caloporteur provenant du collecteur chaud les traversant, et servent à leur tour à chauffer l'air environnant le radiateur, ou à sécher ou réchauffer du linge (radiateurs sèche-serviettes).
  • Pour augmenter la surface d'échange entre le radiateur et l'air environnant, on multiplie le nombre de conduits de liaison chauffants. Cependant, plus on augmente le nombre de conduits de liaison plus on augmente le nombre de connexions à ménager entre les collecteurs et les conduits de liaison, et par conséquent on multiplie les coûts de fabrication associés et le risque de défauts d'étanchéité.
  • En effet, pour tous ces radiateurs à fluide caloporteur la liaison entre les différents éléments tubulaires est un point critique car cette liaison doit assurer la communication du fluide entre ces derniers sans générer de fuite de fluide.
  • Deux solutions principales sont mises en oeuvre de manière classique pour assurer cette liaison entre les différents éléments tubulaires.
  • Une première solution consiste à souder entre eux les éléments tubulaires. Dans les zones de contact entre ces éléments tubulaires des orifices sont réalisés avant l'assemblage ; ces orifices permettent le passage du fluide caloporteur entre les collecteurs et les conduits de liaison. L'étanchéité est assurée par la réalisation d'un cordon de soudure continu réalisé au niveau de ladite zone de contact entourant chaque orifice. Cette solution implique de multiples soudures par radiateur, donc autant de risques de fuites. Par exemple, pour un seul radiateur comportant deux collecteurs et dix conduits de liaison, il faut réaliser de manière fiable vingt soudures. En outre, l'opération de soudure est relativement complexe techniquement car elle nécessite un savoir-faire particulier, des moyens industriels conséquents, une phase de préparation manuelle pour la mise en place des différents éléments les uns par rapport aux autres, des gabarits de maintien pendant la soudure et des fours de cuisson (dans le cas d'une soudure par brasage par exemple). Plus le nombre de soudures est important, plus la durée du cycle de fabrication d'un radiateur augmente et par conséquent son coût.
  • Une deuxième solution consiste à relier les conduits chauffants (principalement des lames chauffantes) entre eux au moyen de raccords appelés "nipple", c'est-à-dire des raccords tubulaires filetés à leurs deux extrémités selon des pas de vis inversés. Dans ce cas, dans lesdits conduits chauffants, généralement moulés en aluminium, sont ménagés des orifices latéraux destinés, après assemblage, au passage du fluide d'une lame chauffante vers l'autre par l'intermédiaire des raccords "nipple" vissés à chacune des extrémités, de deux conduites chauffantes adjacentes. L'étanchéité est assurée par un joint silicone/élastomère ou un joint klingérite mis en place entre la paroi de ladite conduite chauffante et le "nipple" avant vissage de ce dernier. Le collecteur n'est alors pas un élément tubulaire continu mais est formé de la succession des parties tubulaires internes des raccords "nipple" entre les conduites chauffantes. Cette solution évitant les opérations de soudure présente, cependant, l'inconvénient de nécessiter un grand nombre d'assemblages : les risques de fuite sont donc d'autant plus élevés. Par exemple, pour un radiateur à fluide caloporteur comportant dix lames chauffantes connectées deux à deux au niveau de leurs deux extrémités, il faut prévoir dix-huit raccords "nipple" donc réaliser trente-six assemblages étanches au total. De plus, ce type d'assemblage est relativement coûteux et exige pour une réalisation correcte un savoir-faire particulier.
  • Par conséquent un premier but de l'invention est de pallier les inconvénients précités et de proposer un radiateur à fluide caloporteur comportant un nombre réduit d'assemblages ou de soudures entre les différents éléments tubulaires chauffants renfermant le fluide caloporteur.
  • A cet effet le demandeur a décrit dans des demandes de brevet non encore publiées ( FR 09/02131 et FR 09/02132 ) des éléments modulaires pour radiateur dans lesquels le tube chauffant est solidaire d'un diffuseur à ailettes logé dans une enveloppe.
  • Cependant en minimisant le nombre de pièces pour le radiateur, il est nécessaire d'être attentif à ce que l'utilisateur ne soit pas en contact direct avec les éléments les plus chauds, pour des raisons de sécurité. Un autre but de l'invention est donc de proposer un radiateur électrique à fluide caloporteur dont les parois extérieures soient à une température acceptable, satisfaisant aux normes actuelles (notamment la norme de sécurité NF 60335-2-30), de préférence inférieure à 75°C environ.
  • Un autre but de l'invention est de proposer un radiateur ou un module de radiateur constitué d'éléments chauffants de base, pouvant être mis en oeuvre dans des radiateurs de taille et/ou puissance différentes et adaptables à des radiateurs de forme et d'aspect extérieur divers, c'est-à-dire pouvant s'adapter à différents "design".
  • A cet effet, la présente invention concerne un module de radiateur électrique à fluide caloporteur comprenant au moins un tube chauffant vertical, fermé à ses deux extrémités et renfermant le fluide caloporteur et une résistance électrique chauffant ledit fluide caloporteur, caractérisé en ce que le tube chauffant vertical est solidaire d'un diffuseur se présentant sous la forme d'ailettes se raccordant audit tube chauffant selon une direction sensiblement parallèle à l'axe longitudinal dudit tube chauffant et est logé dans un capot vertical constituant les parois avant, arrière et latérales dudit module de radiateur, le tube chauffant étant maintenu en place dans ledit capot uniquement au niveau de ladite paroi arrière, de manière notamment à réduire la conduction thermique vers les parois latérales et la paroi avant du module de radiateur.
  • Le module de radiateur électrique, selon l'invention, peut renfermer un tube chauffant ou une pluralité de tubes chauffants. Dans ce dernier cas, chaque tube chauffant est indépendant et comporte une résistance électrique chauffant le fluide caloporteur, c'est-à-dire qu'il n'existe aucune communication fluidique entre les différents tubes chauffants.
  • Une telle structure ne nécessite aucun assemblage ni soudure entre les différents tubes chauffants.
  • Un autre avantage d'une telle structure du module de radiateur est qu'elle permet d'uniformiser des températures de surface extérieures du radiateur tout en minimisant l'espace occupé par l'appareil de chauffage électrique à fluide caloporteur.
  • Grâce à la présence du capot et son agencement par rapport au tube chauffant et au diffuseur, le capot constitue un élément de façade qui recouvre entièrement les faces avant latérales du radiateur, empêchant l'utilisateur d'être en contact direct avec les éléments les plus chauds que sont le tube chauffant et le diffuseur.
  • Plutôt que d'augmenter les dimensions du tube chauffant et de son diffuseur, en augmentant par exemple le nombre et/ou la taille de ses ailettes, le module de radiateur, selon la présente invention, utilise l'énergie thermique dégagée par le tube chauffant en lui faisant suivre un chemin de conduction indirect, afin qu'au niveau de la façade du radiateur, les déperditions naturelles d'énergie subies permettent à cette paroi avant de présenter une plage de température optimisée, répondant notamment aux exigences des normes actuelles.
  • En fixant le tube chauffant audit capot uniquement au niveau de sa paroi arrière, on éloigne le point de contact, et donc la zone de liaison thermique, de la façade du radiateur.
  • On optimise, ainsi, l'utilisation de l'énergie thermique dégagée par le tube chauffant tout en minimisant les dimensions de l'appareil de chauffage qui devient alors plus facilement intégrable dans un environnement donné.
  • De manière avantageuse, la paroi arrière dudit capot du module de radiateur est formée par les replis vers l'arrière des flancs latéraux dudit capot et comporte une ouverture longitudinale médiane ménagée entre les bords longitudinaux de ces replis, le tube chauffant étant fixé à chacun de ces bords longitudinaux.
  • Selon un premier mode de réalisation de l'invention, le maintien en place du tube chauffant à la paroi arrière du capot s'effectue exclusivement par l'intermédiaire de deux ailettes du diffuseur, formant pattes de fixation du tube chauffant auxdits bords longitudinaux de la paroi arrière.
  • Selon un second mode de réalisation de l'invention, le tube chauffant et le diffuseur sous forme d'ailettes sont logés dans une enveloppe entourant partiellement ou totalement ledit tube chauffant, le tube chauffant étant maintenu en place dans ladite enveloppe par des entretoises constituées par au moins une partie des ailettes du diffuseur, permettant à ladite enveloppe d'être chauffée par conduction, l'ensemble tube chauffant-diffuseur-enveloppe constituant un élément modulaire chauffant, lui même fixé à au moins un des bords longitudinaux de la paroi arrière du capot.
  • De manière avantageuse, l'enveloppe de l'élément modulaire chauffant est ouverte au moins partiellement à ses deux extrémités, dites supérieures et inférieures, de manière à permettre la circulation de l'air par convection.
  • Ainsi, dans ces deux modes de réalisation, une partie du transfert thermique entre le tube chauffant et le capot est assurée par conduction au niveau de la partie arrière, soit de l'ensemble tube chauffant-diffuseur, soit de l'ensemble tube chauffant-diffuseur-enveloppe sur lesquels est fixé le capot.
  • Une autre partie de l'échange thermique entre ces ensembles et le capot a lieu par rayonnement de la partie avant du diffuseur ou de l'enveloppe vers l'intérieur du volume constitué par le capot.
  • Enfin, la convection de l'air vient compléter la gamme des échanges thermiques et ainsi équilibrer de manière optimale ces transferts thermiques au sein de cet appareil de chauffage.
  • De manière avantageuse, le module de radiateur, selon le second mode de réalisation de l'invention, comporte une pluralité d'éléments modulaires chauffants, juxtaposés deux à deux ou superposés, logés dans un même capot, chaque élément modulaire chauffant étant fixé à un bord longitudinal de la paroi arrière du capot.
  • Un avantage important d'une telle structure concerne les coûts de production de cet appareil de chauffage. En effet, aujourd'hui une des préoccupations des constructeurs d'appareils de chauffage électriques est de proposer à leur clientèle des gammes de produits esthétiques avec des "design" variés. Le principal problème soulevé par ce besoin est d'ordre financier. En effet, l'investissement global nécessaire, pour réaliser une gamme de produits esthétiques, est important puisqu'il comporte, pour chaque produit, des coûts de conception (dimensionnement thermique), d'outillage et de production.
  • L'avantage du radiateur selon l'invention est qu'il peut être constitué d'un ou plusieurs modules de radiateurs, chacun pouvant être constitué d'un ou plusieurs éléments modulaires chauffants "de base" communs à toute une gamme de radiateur sur lequel vient se fixer un capot qui peut se décliner en différents coloris et/ou formes.
  • L'élément modulaire chauffant de base peut ainsi faire l'objet d'une première mise au point thermique selon la nature des matériaux et ses dimensions. Le nombre, la longueur et la forme des ailettes peuvent être calculés ainsi que la zone et les moyens de fixation du capot sur cet élément modulaire.
  • Ainsi, il n'est pas nécessaire de reconduire d'étude thermique sur le capot, la conception technique de l'élément modulaire de base assurant l'efficacité thermique du radiateur, peu importe le design du capot.
  • La paroi avant du capot peut présenter des orifices ou des discontinuités, telles que des ouvertures sous forme de fentes, en vue de favoriser la convection en façade du radiateur.
  • On peut également prévoir que le capot soit constitué de différents tronçons reliés les uns aux autres.
  • De manière avantageuse, le tube chauffant, les ailettes du diffuseur, et l'éventuelle dite enveloppe sont réalisés en un même matériau métallique, de préférence à base d'aluminium moulé ou extrudé.
  • Il est, cependant, préférable que le tube chauffant, les ailettes du diffuseur, et l'éventuelle dite enveloppe soient réalisés d'un seul tenant.
  • Pour une meilleure efficacité thermique, tout en préservant la sécurité de l'utilisateur, le capot peut être réalisé en un matériau différent ou d'épaisseur différente, de préférence supérieure, du matériau constitutif du tube chauffant, des ailettes du diffuseur, et de l'éventuelle dite enveloppe, de manière à présenter une conductivité thermique inférieure à celle du tube chauffant, des ailettes du diffuseur, et de l'éventuelle dite enveloppe.
  • La solidarisation du capot sur le ou les éléments modulaires chauffants ou directement sur les ailettes peut être réalisée de plusieurs manières : par vissage, par clipsage ou encore par soudure par points. De manière préférée, le maintien en place des ailettes du diffuseur, ou de l'enveloppe d'un élément modulaire chauffant aux bords longitudinaux de la paroi arrière du capot est effectué au moyen de vis.
  • Enfin, pour un meilleur échange thermique avec l'environnement du radiateur, le capot peut comporter une paroi supérieure au moins partiellement ouverte, de manière à permettre la circulation de l'air chauffé par convection.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre des différents modes de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés sur les dessins ci-joints, dans lesquels :
    • La figure 1 est un schéma en coupe d'un module de radiateur selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
    • La figure 2 est un schéma en coupe d'un module de radiateur selon un second mode de réalisation de l'invention ;
    • Les figures 3, 4 et 5 présentent des schémas en coupe de différentes variantes du second mode de réalisation de l'invention ;
    • La figure 6 schématise les flux thermiques entre l'élément modulaire chauffant et le capot dans le module de radiateur présenté à la figure 2 ;
    • La figure 7 est une vue en coupe d'une autre variante de réalisation du module de radiateur selon le second mode de réalisation de l'invention ;
    • La figure 8 est un schéma illustrant les principales zones des températures relevées sur un module de radiateur selon le second mode de réalisation de l'invention vu en coupe.
  • En se référant à la figure 1 qui schématise une vue en coupe d'un radiateur, ou module de radiateur 1, selon un premier mode de réalisation de la présente invention, ledit radiateur est constitué de deux parties principales.
  • Une première partie qui comprend un élément chauffant 2 constitué, ici, d'un tube chauffant 3 et d'un diffuseur constitué d'ailettes 6 réparties radialement autour dudit tube chauffant duquel elles sont solidaires.
  • Ledit tube chauffant 3 renferme un fluide caloporteur et une résistance électrique 4 de type thermoplongeur destinée à chauffer ledit fluide caloporteur. Ce tube chauffant est de préférence fermé à ses extrémités et constitue un corps de chauffe indépendant, c'est-à-dire non relié de manière fluidique à une autre partie d'éléments chauffants du radiateur.
  • Ce radiateur ou module de radiateur 1 comprend également un capot 9 entourant presque entièrement l'élément chauffant 2. Ce capot 9 est constitué d'une partie avant 11, de deux parois latérales 12 et d'une paroi arrière 10 dans laquelle est ménagée une ouverture longitudinale 13. Cette paroi arrière est ici constituée par les replis 15 des parois latérales 12 du capot 9, de manière à ménager ladite ouverture 13 entre les bords longitudinaux 14 de ces replis 15.
  • Les deux parties du radiateur, à savoir le capot 9 et l'élément chauffant 2, sont fixées l'une à l'autre par l'intermédiaire de deux ailettes 6 se prolongeant par des pattes 5 servant de pattes de fixation, au niveau des bords longitudinaux 14 de la paroi arrière 10. Ainsi, l'élément chauffant 2 est situé dans la zone arrière du capot 9. Cette séparation entre l'élément chauffant et le capot provoque une discontinuité du transfert thermique par conduction permettant notamment de réduire la conduction thermique vers les parois latérales 12 puis la paroi avant 11 du capot du radiateur, et de permettre ainsi la diminution de la température de façade dudit radiateur (comme nous le verrons plus loin).
  • La figure 2 schématise un radiateur ou module de radiateur 1 selon le second mode de réalisation de la présente invention.
  • Le corps de chauffe est, ici, constitué par un élément modulaire chauffant 8 comprenant un tube chauffant 3 équipé d'une résistance électrique 4 dans lequel circule le fluide caloporteur et se prolongeant par des ailettes 6 radiales disposées longitudinalement à la périphérie du tube chauffant et comporte également une enveloppe 7 entourant l'ensemble tube chauffant-diffuseur à ailettes.
  • L'élément modulaire chauffant 8 est également logé dans un capot 9 comportant une paroi avant 11, des parois latérales 12 et une paroi arrière 10 formée comme dans le mode de réalisation précédent, par replis 15 des parois latérales 12 vers l'arrière en ménageant une ouverture 13 entre les bords 14 longitudinaux de ces replis 15.
  • L'élément modulaire chauffant 8 est fixé au capot au niveau des bords longitudinaux 14.
  • Comme dans l'exemple présenté à la figure 1, cette disposition de l'enveloppe, fixée uniquement aux bords longitudinaux 14, constitue une réduction de la conduction thermique vers le capot 9, se répercutant sur une zone de plus faible température en façade du radiateur.
  • Différentes variantes du second mode de réalisation sont présentées sur les figures 3, 4 et 5. Le radiateur, selon l'invention, peut renfermer plusieurs éléments modulaires chauffants 8 logés dans un même capot unitaire 9 ou dans deux tronçons de capot (voir respectivement figures 3 et 4).
  • Ces deux tronçons de capot 9a et 9b sont accolés et joints soit par clipsage, soit par soudure ou vissage pour former un capot englobant, ici, deux éléments modulaires chauffants 8, ou bien, comme présenté sur la figure 5, deux tronçons de capot 9c et 9d pour former un capot entourant un élément modulaire chauffant 8 unique.
  • La figure 6 schématise les flux de transfert thermique entre un élément modulaire chauffant 8 et la paroi avant du capot 9. Les zones entourées en pointillés schématisent le lieu de contact entre l'élément modulaire chauffant 8 et les bords longitudinaux arrière du capot 9 constituant le pont de transfert thermique par conduction. Des flèches C de plus en plus pales, schématisées dans l'épaisseur des parois du capot, montrent la diminution de température notée, la température de la paroi avant formant façade du radiateur étant nettement plus faible que la température de la paroi arrière.
  • Les flèches R schématisent le transfert thermique par radiation entre l'enveloppe 7 de l'élément modulaire chauffant 8 et le capot 9.
  • La figure 7 montre, en coupe, une autre variante de radiateur selon l'invention, dans laquelle le radiateur est constitué de deux modules, à savoir deux éléments modulaires chauffants 8 logés chacun dans un capot 9, les deux capots étant juxtaposés et assemblés par clipsage et vissage le long de leur paroi latérale 12 adjacente.
  • On peut noter dans cet exemple que la forme des ailettes peut être très variable et différente selon les éléments modulaires chauffants. Il est également possible de prévoir des épaisseurs différentes entre l'épaisseur e1 de l'enveloppe 7 et l'épaisseur e2 des parois du capot.
  • On peut ainsi avoir e2 > e1 pour permettre une conductivité thermique différente du capot par rapport à l'enveloppe de l'élément modulaire chauffant 8.
  • La figure 8 présente, sur une vue en coupe à une hauteur de 1 mètre, les résultats de tests thermiques réalisés sur un module de radiateur selon le second mode de réalisation de la présente invention, de puissance 1500 W, de hauteur 1450 mm et de largeur 460 mm, réalisé en aluminium extrudé.
  • L'épaisseur des parois du tube chauffant, des ailettes et de l'enveloppe est de 2 mm, celle du capot 9 vissé sur l'enveloppe 7 est de 2,5 mm.
  • On note que le tube chauffant 3 est à une température proche de 115°C ainsi que les ailettes 6 proches de sa périphérie, et plus on s'éloigne de ce tube chauffant 3 plus la température diminue. Elle est entre 105 et 110° le long de l'enveloppe 7 entourant le tube chauffant, de 101° à proximité des bords longitudinaux 14 de la paroi arrière du capot. La façade de ce même capot 9 descend à une température de 72°, température acceptable pour l'utilisateur.
  • Pour des performances identiques, les dimensions d'un tel radiateur sont réduites d'au moins 30 % par rapport à un radiateur classique à deux collecteurs avec lames chauffantes de même puissance.
  • La présente invention permet donc de réaliser des modules de radiateur, ou radiateurs, plus compacts.

Claims (12)

  1. Module de radiateur électrique à fluide caloporteur comprenant au moins un tube chauffant 3 vertical, fermé à ses deux extrémités et renfermant le fluide caloporteur et une résistance électrique chauffant ledit fluide caloporteur,
    caractérisé en ce que le tube chauffant 3 vertical est solidaire d'un diffuseur se présentant sous la forme d'ailettes 6 se raccordant audit tube chauffant selon une direction sensiblement parallèle à l'axe longitudinal dudit tube chauffant et est logé dans un capot 9 vertical constituant les parois avant, arrière et latérales dudit module de radiateur, le tube chauffant 3 étant maintenu en place dans ledit capot 9 uniquement au niveau de ladite paroi arrière, de manière notamment à réduire la conduction thermique vers les parois latérales 12 et la paroi avant 11 du module de radiateur.
  2. Module de radiateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi arrière 10 dudit capot 9 est formée par les replis 15 vers l'arrière des flancs latéraux dudit capot et comporte une ouverture longitudinale 13 médiane ménagée entre les bords longitudinaux 14 de ces replis, le tube chauffant 3 étant fixé à chacun de ces bords longitudinaux 14.
  3. Module de radiateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le maintien en place du tube chauffant 3 à la paroi arrière du capot 9 s'effectue exclusivement par l'intermédiaire de deux ailettes 6 du diffuseur, formant pattes de fixation 5 du tube chauffant 3 auxdits bords longitudinaux 14 de la paroi arrière.
  4. Module de radiateur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le tube chauffant 3 et le diffuseur sous forme d'ailettes sont logés dans une enveloppe 7 entourant partiellement ou totalement ledit tube chauffant, le tube chauffant 3 étant maintenu en place dans ladite enveloppe 7 par des entretoises constituées par au moins une partie des ailettes 6 du diffuseur, permettant à ladite enveloppe 7 d'être chauffée par conduction, l'ensemble tube chauffant-diffuseur-enveloppe constituant un élément modulaire chauffant 8, lui même fixé à au moins un des bords longitudinaux 14 de la paroi arrière du capot.
  5. Module de radiateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'enveloppe 7 de l'élément modulaire chauffant 8 est ouverte au moins partiellement à ses deux extrémités, dites supérieures et inférieures, de manière à permettre la circulation de l'air par convection.
  6. Module de radiateur selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité d'éléments modulaires chauffants 8, juxtaposés deux à deux ou superposés, logés dans un même capot 9, chaque élément modulaire chauffant 8 étant fixé à un bord longitudinal 14 de la paroi arrière du capot.
  7. Module de radiateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi avant 11 du capot présente des orifices ou des discontinuités, telles que des ouvertures sous forme de fentes, en vue de favoriser la convection.
  8. Module de radiateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tube chauffant 3, les ailettes 6 du diffuseur, et l'éventuelle dite enveloppe 7 sont réalisés en un même matériau métallique, de préférence à base d'aluminium moulé ou extrudé.
  9. Module de radiateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tube chauffant 3, les ailettes 6 du diffuseur, et l'éventuelle dite enveloppe 7 sont réalisés d'un seul tenant.
  10. Module de radiateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le capot 9 est réalisé en un matériau différent ou d'épaisseur différente, de préférence supérieure, du matériau constitutif du tube chauffant 3, des ailettes 6 du diffuseur, et de l'éventuelle dite enveloppe 7, de manière à présenter une conductivité thermique inférieure à celle du tube chauffant, des ailettes du diffuseur, et de l'éventuelle dite enveloppe.
  11. Module de radiateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le maintien en place des ailettes 6 du diffuseur, ou de l'enveloppe 7 d'un élément modulaire chauffant 8 aux bords longitudinaux 14 de la paroi arrière du capot est effectué au moyen de vis.
  12. Module de radiateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le capot 9 comporte une paroi supérieure au moins partiellement ouverte, de manière à permettre la circulation de l'air chauffé par convection.
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