FR2559333A1 - Element chauffant pour chauffer des batiments par le sol, et procede de fabrication de cet element - Google Patents
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Abstract
DANS UN ELEMENT CHAUFFANT 1 MUNI D'UNE COUCHE 4 FORMANT UNE RESISTANCE ELECTRIQUE, CETTE COUCHE EST INTERCALEE ENTRE DEUX ELECTRODES SUPERFICIELLES 2, 3 SENSIBLEMENT PARALLELES L'UNE A L'AUTRE ET A LADITE COUCHE 4. LE COURANT CIRCULE PERPENDICULAIREMENT A UN PLAN SENSIBLEMENT PARALLELE A LA COUCHE PRECITEE 4, LAQUELLE EST THERMIQUEMENT ISOLANTE ET ENCHEVETREE AVEC UNE MATIERE SYNTHETIQUE ELECTRIQUEMENT CONDUCTRICE 6 DONT LA RESISTANCE ELECTRIQUE ACCUSE UN COEFFICIENT DE TEMPERATURE POSITIF. LES ELECTRODES 2, 3 ASSOCIEES AUX DEUX SURFACES 10, 11 SONT SENSIBLEMENT EN LIAISON CONDUCTRICE PAR L'INTERMEDIAIRE DE LA MATIERE CONDUCTRICE 6.
Description
ELIEENT CaUJFFANT POUR CHAUFFER DES BATDINTS PAR L SOL, ET PROCEDE DE
FABRICATION DE CET ELEMEtNT
La présente invention se rapporte à un élément chauffant compre-
nant une couche qui forme une résistance électrique et est intercalée entre deux électrodes superficielles s'étendant sensiblement parallèlement l'une à l'autre et à ladite couche, ainsi qu'éventuellement une couche isolante placée du côté de l'électrode tourné à l'opposé de la couche précitée, élément dans lequel la circulation du courant
s'effectue perpendiculairement à un plan s'étendant à peu près paral-
lèlement à la couche formant la résistance.
On connaît déjà des éléments chauffants à étendue superficielle, dus au même inventeur, présentant une résistance électrique en
forme de couche prise en sandwich dans un matériau de bonnes conducti-
vités électrique et thermique, le courant circulant s e n s i b 1 e m e n t perpendiculairement au plan de cette couche. La résistance électrique en forme de couche est alors constituée par des masses électriquement résistives consistant, par exemple, en un caoutchouc siliconé dans lequel sont homogènement réparties des particules électriquement conductrices et semi-conductrices, ou bien en un matériau composite électriquement conducteur dans lequel est incorporée une certaine quantité de résines synthétiques renfermant des liaisons métalliques, si bien qu'un atome de métal ou de métalloïde dont les ions sont séparés par lavage vient quasiment s'ajouter à une molécule de résine synthétique, après quoi on ajoute du graphite ou de la suie aux dispersions, solutions ou granulats ainsi obtenus, en vue de la poursuite du traitement. Si besoin est, les électrodes situées de
part et d'autre de la résistance électrique en couche sont recouver-
tes par des matières isolantes pour éviter une venue au contact de pièces conductrices. L'idée fondamentale commune appliquée par le concepteur de la présente invention a été décrite, entre autres, dans les brevets AT325 176, AT-274 965 et AT-313 588. De tels éléments chauffants en forme de nappes superficielles, tirant parti
des masses résistives différentes, se sont imposés dans la pratique.
L'invention a par conséquent pour objet de proposer un élément chauffant dont le pouvoir chauffant puisse être déterminé d'une manière simple et précise. Cet élément doit en outre pouvoir être incorporé
dans différents ouvrages de construction.
Conformément à l'invention, cet objet est atteint par le fait que la couche est réalisée thermiquement isolante et est enchevêtrée
avec une matière synthétique électriquement conductrice dont la résis-
tance électrique présente en particulier un coefficient de tempéra-
ture positif; et que les électrodes associées aux deux surfaces sont sensiblement en liaison conductrice par l'intermédiaire de la matière synthétique conductrice. Les avantages surprenants de cette
solution résident dans le fait que l'utilisation d'une couche ther-
miquement isolante,en tant que couche résistive,permet une adaptation simple de la puissance de chauffage à des conditions d'utilisation différentes. En outre, cette solution offre la possibilité de relier directement à l'élément chauffant l'isolation nécessaire dans de tels systèmes de chauffage, ce. qui permet de se dispenser d'une structure à plusieurs couches telle que requise, par exemple, par les
feuilles chauffantes connues. Un autre avantage de cette solution éton-
namment simple consiste en ce que les couches résistives, la plupart du temps très sensibles, sont protégées de détériorations mécaniques par incorporation dans la couche thermiquement isolante,
et que des perturbations survenant dans des installations de chauf-
fage équipées d'éléments chauffants de ce type sont évitées. L'isola-
tion thermique propre obtenue grâce aux éléments chauffants réalisés conformément à l'invention est avantageuse, notamment par exemple dans le cas d'enrobages isolants pour tubes et objets analogues, qui peuvent être chauffés et augmentent le rendement de tels éléments chauffants. Dans le cadre de l'invention, il est par ailleurs possible que la matière synthétique conductrice soit de réalisation sensiblement exempte de solvants, à la manière d'une matière thermoplastique de structure macromoléculaire, et qu'elle consiste de préférence en un acrylate renfermant au moins en partie des polymères réticulés
à faible teneur en plastifiant, qui présente des propriétés semi-
conductrices ainsi qu'un pourcentage de carbone relativement faible, les composants carbone étant en suspension libre dans la matière synthétique. L'avantage de matières synthétiques de ce genre réside dans le fait qu'elles présentent une élasticité élevée et une grande
force d'adhérence. Par conséquent, la couche thermiquement isolan-
te demeure prête à l'utilisation sans aucune modification, malgré les contraintes internes qui varient en permanence lors de l'échauf-
fement et du refroidissement, ainsi qu'en présence d'efforts mécani-
ques. Selon une autre caractéristique essentielle de l'invention, il'
est prévu que la couche thermiquement isolante présente des substan-
ces de garnissage dont la cohésion est assurée par des liants, le
liant entourant la matière synthétique électriquement conductrice.
Les éléments chauffants peuvent être produits à peu de frais grâce
à la fonction multiple remplie par la matière synthétique électri-
quement conductrice ou bien, respectivement, grâce au fait que cette
matière peut être utilisée conjointement au liant de la couche ther-
miquement isolante, ou en remplacement de ce liant. En outre, dans cette réalisation de l'élément chauffant, la matière synthétique conductrice forme une carcasse conductrice ou un réseau entre les
substances de garnissage.
Selon une autre forme de réalisation conformément à l'inven-
tion, il est prévu que la substance de garnissage soit de conception granulaire et/ou sphérique et qu'elle consiste de préférence en des
microsphères, ce qui permet d'atteindre de bonnes propriétés d'iso-
lation thermique et d'obtenir également, par un choix correspondant
de la substance de garnissage, une résistance élevée de l'élément.
chauffant à des efforts mécaniques.
De plus, dans le cadre de l'invention, il est également possi-
ble que les substances de garnissage soient formées par des maté-
riaux isolants granulaires et/ou sphériques, comme par exemple du polystyrène ou matériau analogue soumis à un écumage préalable,
qui constituent le corps de support avec la matière synthétique élec-
triquement conductrice faisant office de liant, si bien que la cou-
che thermiquement isolante est avantageusement utilisée pour engen-
drer de la chaleur, et qu'elle sert concomitamment à l'isolation thermique ou à l'accumulation, respectivement. De la sorte, le rayonnement thermique des surfaces ou des espaces chauffés s'en trouve, simultanément, avantageusement diminué. Par un choix approprié
du volume des substances de garnissage individuelles, il est possi-
ble de prédéterminer la quantité de la matière synthétique conduc-
trice nécessitée pour des épaisseurs différentes de l'élément chauf-
fant, et donc la puissance de chauffage de ce dernier.
Dans une autre forme de réalisation avantageuse de l'invention,
les substances de garnissage, par exemple des billes ou des microsphè-
res en matière synthétique ou en des masses céramiques comme du verre, sont entourées par la matière synthétique conductrice et sont, de préférence, solidarisées par frittage les unes avec les autres et, éventuellement, avec les électrodes. Le revêtement des surfaces des substances de garnissage permet de prédéterminer avec une plus grande précision, en considérant l'épaisseur de la couche, la quantité de matière synthétique électriquement conductrice qui sert
de masse résistive, de sorte que, après la solidarisation par frit-
1S tage des substances de garnissage pour former un élément chauffant, l'on obtient une mise en contact ininterrompue moyennant des valeurs résistives superficielles approximativement identiques. Il en résulte une simplification de la fabrication d'éléments chauffants ayant sensiblement le même pouvoir chauffant, si bien que ces éléments peuvent désormais être également employés pour la réalisation de
surfaces chauffantes plus grandes.
Il est par ailleurs avantageux que la couche thermiquement
isolante soit réalisée en tant que corps de support en forme de pla-
que, en particulier en tant que plaque d'isolation thermique.
L'avantage surprenant de cette solution consiste en ce que le maté-
riau isolant de la plaque d'isolation thermique, en plus de remplir
la fonction de corps de support, forme simultanément la masse résis-
tive. Ainsi, il est possible que les éléments de construction por-
teurs ou bien les panneaux d'habillage (ou objets analogues) trouvent directement une utilisation en tant qu'éléments chauffants. Cependant, cette solution permet aussi le respect avec la plus grande exactitude
possible d'une valeur résistive souhaitée dans le cas d'une produc-
tion en grandes séries ou bien, respectivement, une adaptation à
différentes épaisseurs ou tailles désirées.
En outre, conformément à l'invention, il est possible que la couche thermiquement isolante soit reliée d'un seul tenant aux
électrodes, et soit emprisonnée à l'intérieur d'une plaque d'isola-
tion thermique en un matériau électriquement isolant. La jonction monobloc entre la couche thermiquement isolante et les électrodes autorise une fabrication peu onéreuse des éléments chauffants, car elle permet d'économiser une intervention supplémentaire pour mettre ces électrodes en contact avec la couche thermiquement isolante. De surcroît, la structure multicouche à la manière d'un sandwich confère à l'élément chauffant une plus grande aptitude à supporter
des charges. Un autre avantage réside dans la bonne liaison élec-
trique entre la matière synthétique électriquement conductrice (c'est-àdire la masse résistive) et les électrodes. Si l'on applique en plus sur les feuilles servant d'électrodes, du côté tourné vers la couche thermiquement isolante, un revêtement noir formant un corps hydrocarboné, il en résulte une accumulation ou une absorption complète du rayonnement thermique dans cette couche noire et, lorsque la feuille dont l'électrode est fabriquée consiste en un
métal, cela se traduit par une réflexion riche en énergie, en parti-
culier du rayonnement thermique infrarouge.
Selon une autre variante de réalisation de l'invention, il
est prévu que les électrodes soient formées par des feuilles métal-
liques et/ou notamment en des matières synthétiques conductrices,
et qu'elles soient reliées d'un seul tenant à la couche thermique-
ment isolante par l'intermédiaire de la matière synthétique électri-
quement conductrice, un revêtement noir étant éventuellement
intercalé,en tant que corps hydrocarboné,entre la couche thermique-
ment isolante et la feuille. Le fait de revêtir préalablement les feuilles avec la matière synthétique conductrice permet d'assurer en particulier au cours de la solidarisation par frittage, par suite de l'évolution de la température propre de l'élément chauffant, une couche bien déterminée de matière synthétique électriquement conductrice entre les feuilles et les substances de garnissage situées le plus près des électrodes. On obtient de la sorte une résistance de transition approximativement constante entre la couche thermiquement isolante et les électrodes. De surcroît, l'utilisation du corps hydrocarboné permet d'atteindre une meilleure chaleur de contact et, en tout premier lieu, une absorption de chaleur meilleure
que dans le cas o l'on utilise, par exemple, une feuille d'alumi-
nium pur en tant qu'électrode.
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Toutefois, dans le cadre de l'invention, il est également possi-
ble que les électrodes soient formées par des feuilles revêtues d'une matière synthétique conductrice servant en particulier de corps
hydrocarboné, et entre lesquelles la substance de garnissage revê-
tue est interposée en tant que couche thermnniquement isolante. Les isolations, nécessaires dans le cas d'éléments chauffants exploités sous forte tension, peuvent être simultanément utilisées pour l'isolation thermique ou bien, respectivement, pour diminuer le rayonnement de la chaleur produite par les éléments chauffants. De plus, il est alors avantageux que la couche d'isolation de la plaque isolante, disposée dans la direction du rayonnement, présente une épaisseur plus faible ou bien un facteur d'isolation moindre que ceux de la couche isolante située du côté du corps de support opposé
à la direction du rayonnement.
i5 Cependant, il est par ailleurs possible que la résistance de la matière synthétique électriquement conductrice augmente vers l'objet devant être chauffé, dans la couche thermiquement isolante, dans la direction du rayonnement et en particulier lors du chauffage et que, de préférence, plusieurs couches thermiquement isolantes possédant des valeurs de résistance électrique différentes forment un corps de support. On obtient de la sorte que la délivrance de chaleur soit intensifiée dans la direction du rayonnement et qu'elle
ne soit pas inopportunément entravée par les substances de garnis-
sage - en particulier lorsque ces dernières consistent en des maté-
riaux d'isolation thermique -.
Le cadre de l'invention englobe également un procédé de fabri-
cation d'un élément chauffant. Ce procédé est caractérisé par le fait qu'une matière synthétique fluide et conductrice, à coefficient de température positif de la résistance électrique,est mélangée à des substances de garnissage granulaires et/ou sphériques, puis le mélange de matière synthétique et de substances de garnissage est introduit dans un moule entre deux feuilles conductrices, après quoi les moitiés du moule sont comprimées et la matière synthétique est durcie. Grâce à ces étapes simples du procédé, c'est-à-dire à l'incorporation d'une matière synthétique fluide et conductrice dont la résistance électrique accuse un coefficient de température positif, il est créé simultanément un élément chauffant au cours de l'intervention nécessaire à la fabrication de plaques d'isolation thermique.
Selon une autre forme de réalisation très avantageuse du pro-
cédé, il est prévu que les substances de garnissage et, de préfé-
rence, les faces mutuellement en regard des électrodes formées par des feuilles conductrices, soient revêtues d'une matière synthétique thermoplastique conductrice, dont la résistance électrique présente en particulier un coefficient de température positif, après quoi la
matière synthétique est durcie et les substances de garnissage revê-
tues sont intercalées entre les deux feuilles tournées l'une vers l'autre par leurs deux revêtements, puis lesdites feuilles sont
comprimées alors que, concomitanmment, ces deux feuilles sont raccor-
dées à une source de tension et un multiple de la tension de service est appliqué auxdites feuilles, après quoi l'élément chauffant est chauffé jusqu'au-delà du point de fusion de la matière synthétique thermoplastique et les substances de garnissage sont solidarisées par frittage, les unes avec les autres et avec les feuilles. Les
avantages de cette solution consistent en ce que la matière synthé-
tique électriquement conductrice est présente selon sensiblement la même proportion sur toute l'épaisseur de la couche, et qu'un affaissement des substances de garnissage est ainsi empêché - par exemple dans une masse de coulée liquide -. De surcroiît, grâce au revêtement, une quantité prédéterminée et sensiblement constante de la résistance électrique se trouve dans les zones de contact entre les substances de garnissage individuelles, si bien que la
température finale souhaitée peut être maintenue d'une manière simple.
L'invention va à présent être décrite plus en détail à titre d'exemples nullement limitatifs, en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe en perspective d'un élément chauffant conformément à l'invention;
la figure 2 est une coupe en bout d'une autre forme de réali-
sation d'un élément chauffant selon l'invention, dans lequel les substances de garnissage sont revêtues par la matière synthétique conductrice; la figure 3 montre une variante de réalisation de l'élément chauffant selon l'invention,dans lequel les substances de garnissage consistent en des microsphères; la figure 4 illustre un élément chauffant conformément à l'invention, incorporé dans une plaque d'isolation thermique en un matériau électriquement isolant; la figure 5 représente une installation de chauffage par le
sol constituée par des éléments de chauffage conformément à l'inven-
tion la figure 6 montre une autre forme de réalisation d'un élément chauffant, équipé d'un dispositif de raccordement; et la figure 7 est une coupe schématique d'une installation de
chauffage constituée par des éléments chauffants selon l'invention.
La figure 1 illustre un élément chauffant I conformément à l'invention. Une couche 4, servant de résistance électrique, est intercalée entre deux électrodes 2 et 3. Conformément à l'invention, i5 cette couche 4 est thermiquement isolante du fait que, d'après l'exemple de réalisation considéré, elle renferme des substances de. garnissage 5 granulaires. On obtient dans ce cas un résultat
particulièrement bon lorsque ces substances granulaires de garnis-
sage sont formées par des matériaux isolants, par exemple du poly-
styrène ou matériau analogue soumis à un écumage préalable. La couche 4 est en outre enchevêtrée avec une matière synthétique 6 électriquement conductrice. Avantageusement, la résistance électrique
de cette matière synthétique 6 présente un coefficient de tempéra-
ture positif.
Deux électrodes 2 et 3, associées à des surfaces 10 et 11 de la couche 4 et reliées à une source de tension 7 par l'intermédiaire de conducteurs 8 et 9, sont raccordées en un circuit électrique fermé, par l'intermédiaire de la matière synthétique conductrice 6. La grille de matière synthétique, formée dans l'espace par la matière conductrice 6 entre les substances de garnissage S, constitue la résistance chauffante qui s'échauffe d'une manière correspondante lorsqu'elle est parcourue par du courant. Ainsi, l'élément chauffant
peut être simultanément exploité pour l'isolation contre des rayon-
nements thermiques, provenant en particulier de l'objet chauffé. De surcroît,. les couches électriquement résistives sont protégées d'une détérioration mécanique grâce à leur incorporation dans la couche thermiquement isolante. De la sorte, des perturbations dans des installations de chauffage dotées d'éléments chauffants de ce type sont évitées. En outre, le rendement de tels éléments chauffants 1 est accru davantage encore par l'isolation thermique propre ainsi obtenue. La figure 2 montre un élément chauffant 12, dans lequel les substances de garnissage peuvent consister en des billes 13, par exemple en polystyrène. Ces billes 13 sont munies d'un revêtement 14 qui est formé par un liant 15 dans lequel est incorporée une matière synthétique conductrice 16 indiquée par des hachures. Il est dans ce cas avantageux que la matière synthétique 16 consiste en une matière de synthèse sensiblement exempte d'ions,et de réalisation du type
matière thermodurcissable à structure macromoléculaire. De préféren-
ce, on peut utiliser à cet effet un acrylate renfermant au moins en partie des polymères réticulés à faible teneur en plastifiant, qui possède des propriétés semi-conductrices ainsi qu'un pourcentage de carbone relativement faible, les composants carbone devant être le
plus possible en suspension libre dans la matière synthétique.
Un revêtement 18 est déposé sur les deux électrodes 2 et 3 formées par des feuilles 17 consistant par exemple en un métal ou
en une matière synthétique, sur la surface tournée vers la couche 4.
Ce revêtement 18 peut être le liant 15 mêlé à la matière synthétique conductrice 16, ou bien seulement une matière synthétique conductrice 16. Il est alors avantageux que les matériaux utilisés pour le revêtement soient du type noir foncé, de sorte que ce revêtement 18
sert en même temps de corps hydrocarboné.
La figure 3 représente une variante de réalisation d'un élé-
ment chauffant 12 dans lequel les substances de garnissage sont for-
mées par des microsphères 19. Dans ce cas également, les micro-
sphères sont pourvues d'un revêtement 14 qui sert simultanément de liant et de corps électriquement résistif. Comme il ressort en outre
de cette figure, les substances individuelles de garnissage ou micro- -
sphères 19 sont solidarisées par frittage les unes avec les autres
ou bien, respectivement, avec les deux feuilles 17 formant les élec-
trodes 2 et 3. Cette solidarisation par frittage des substances de garnissage est assurée en soumettant à une pression les feuilles 17 formant les électrodes 2 et 3, tout en chauffant l'élément 12. La
source de tension 7 peut être exploitée en vue de ce chauffage.
Cependant, la tension délivrée par cette source 7 doit, en vue de la solidarisation par frittage, représenter un multiple des tensions normales de service, de telle sorte que la température de l'élément chauffant soit supérieure à la température de fusion du revêtement 14. Conformément à l'invention, les éléments chauffants peuvent être utilisés tant sous basse tension (par exemple 12, 24 ou 42 volts) que
sous haute tension (par exemple 220 volts). Lors de la solidarisa-
tion par frittage, la tension peut alors atteindre, par exemple,
36, 72, 126 ou 660 volts.
Grâace à la solidarisation par frittage, les substances indi-
viduelles de garnissage ou microsphères 19 s'imbriquent pour former
une couche compacte 4.
Une comparaison avec l'élément chauffant 12 selon la figure 2,
fabriqué d'après le même procédé, révèle que la suppression du revê-
tement 18 sur la feuille 17 provoque un amincissement du revêtement 14 des microsphères au voisinage des feuilles 17 dans la forme de
réalisation de la figure 3. En revanche, dans la forme de réalisa-
tion selon la figure 2, l'induction de courant a lieu d'une manière sensiblement identique sur toute la surface des feuilles, à cause
du revêtement 18.
La figure 4 illustre une autre forme de réalisation d'un élé-
ment chauffant 20 conformément à l'invention, dans lequel une couche
isolante 21 est reliée d'un seul tenant à des électrodes 22 et 23.
Cette couche isolante 21 et les électrodes 22 et 23 sont disposées à
1 'intérieur d'une plaque 24 d'isolation thermique. Par l'intermé-
diaire de conducteurs 25 et 26, les deux électrodes 22 et 23 sont
raccordées au conducteur neutre ou à la phase d'un réseau d'alimen-
tation en courant alternatif. Une autre électrode de protection 29, formée par exemple par une grille, un réseau 28 ou une feuille, est intercalée entre l'électrode 22 et une face supérieure 27 de la plaque 24, qui est associée à cette électrode 22. L'électrode de protection est reliée à une mise à la terre par l'intermédiaire d'un conducteur 30. La plaque d'isolation thermique présente alors, entre l'électrode 23 et la surface opposée à la face supérieure 27, une
épaisseur plus grande qu'entre l'électrode 22 et ladite face supé-
rieure 27. Cela permet d'obtenir une meilleure isolation thermique
empêchant des pertes par diffusion de l'élément chauffant, en direc-
tion de la surface opposée à la face supérieure 27.
Lors de l'utilisation de l'élément chauffant 20 conformément à l'invention, ce dernier est de préférence installé de telle sorte que la surface de la plaque 24 d'isolation thermique qui est opposée
à la face supérieure 27 repose sur un plancher, par exemple un plafon-
nage 31 en béton brut de coffrage. De la sorte, la face supérieure 27 est associée à une chape sus-jacente 32, ainsi qu'à un revêtement de sol 33 posé sur cette chape. Cet agencement permet d'obtenir une protection anticontact par rapport aux pièces conductrices de la tension, en particulier de l'électrode 23 raccordée à la phase; en effet, lorsqu'un corps métallique est par exemple enfoncé à force dans la plaque d'isolation thermique,la jonction conductrice qui en résulte entre l'électrode de protection 29 et l'électrode 22 raccordée
au conducteur neutre provoque, à cause de la liaison entre ce conduc-
teur neutre et le conducteur de mise à la terre, le déclenchement d'un interrupteur de protection (par exemple un disjoncteur à courant de défaut) dont la présence est obligatoirement prescrite dans des installations de ce genre. Par conséquent, avant que l'objet métallique pénétrant atteigne l'électrode 23 conductrice de la phase,
l'amenée du courant est fiablement interrompue. En outre, comme repré-
senté par un pointillé sur la figure 4, il est également possible d'implanter une électrode de protection 29 entre l'électrode 23 et la surface qui est opposée à la face supérieure 27 et associée au
plafonnage 31 en béton brut. Outre l'avantage qui en résulte, consis-
tant en ce qu'une protection anti-contact est également conférée à l'électrode 23 conductrice de phase par la surface opposée à la face supérieure 27, le fait de disposer des électrodes à distance de ladite électrode 23 (comme par exemple l'électrode 22 raccordée au conducteur neutre ou bien les électrodes de protection 29) permet de
faire en sorte que le champ se forme à chaque fois entre les électro-
des 23 et 22 ou 23 et 29, respectivement, et que les éléments chauf-
fants n'engendrent pas de champs perturbateurs susceptibles d'entraî-
ner des perturbations désagréables, notamment dans des locaux d'habitation. La figure 5 montre une surface chauffante composée d'éléments chauffants 20 du type précité. Les plaques 24 d'isolation thermique comportent une moulure respective 34 au voisinage d'un bord latéral longitudinal et une gorge respective 35 au voisinage du bord latéral longitudinal opposé, de façon à former un revêtement isolant cohérent présentant une surface sensiblement plane. La mise en contact des
électrodes 22 et 23, ainsi que des électrodes de protection 29 éven-
tuellement incorporées, a lieu dans les régions extrêmes frontales
des éléments chauffants 20. A cette fin, les faces extrêmes de la cou-
che isolante 21 ou des électrodes 22 et 23 (comme illustré sur la figure 4) sont en décrochement par rapport à des bords frontaux 36 de la plaque 24 d'isolation thermique. Comme le montre la moitié de gauche de la figure 4, la cavité ainsi formée peut être obturée par un organe de recouvrement37 présentant, en direction du bord frontal 36 de la plaque 24, un renfoncement dans lequel, comme il ressort en particulier de la figure 5, se trouvent des fils de connexion 38 provenant d'un dispositif de raccordement et pourvus de fiches ou de prises,de manière à relier les unes aux autres les
électrodes de rangées d'éléments chauffants 20 mutuellement parallèles.
Pour offrir une possibilité de raccordement simple des sur-
faces chauffantes dans les zones d'angle par une découpe de parties
de plaques, des éléments passifs 39 peuvent être associés aux élé-
ments chauffants 20.
A ce stade, il convient encore de mentionner que, du fait de la réalisation de l'élément chauffant 20 conformément à l'invention,
la délivrance de chaleur dans la direction du rayonnement (c'est-
à-dire par conséquent en direction de la face supérieure 27) est intensifiée par l'épaisseur différente de la plaque d'isolation thermique au-dessous et au-dessus de la couche isolante 21, ainsi que par l'utilisation d'une matière synthétique électriquement conductrice dont la résistance électrique accuse un coefficient de température positif. A cause de l'installation des éléments chauffants 20 sur le plafonnage 31 en béton brut et des pertes corrélatives par rayonnement, - 30 la zone de la couche isolante 21 tournée vers la face supérieure 27 s'échauffe plus fortement. Cet échauffement plus intense provoque simultanément un accroissement de la résistance électrique, ce qui permet d'obtenir une délivrance de chaleur plus grande encore. Par conséquent, dans les zones de la couche isolante tournées vers la face supérieure 27, il se produira une délivrance de chaleur plus grande que dans les zones tournées vers le plafonnage 31 en béton brut. De ce fait, la délivrance de chaleur est accrue en direction de
l'objet devant être chauffé.
La figure 6 illustre une autre variante de réalisation d'un
dispositif 40 de raccordement de deux éléments chauffants 41 juxtapo-
sés. Ces élémentschauffants 41 comportent également, au voisinage de faces extrêmes 42, une gorge 35 et une moulure 34 respectives. Une prise 43 du dispositif de raccordement se trouve à proximité de la gorge 35, tandis qu'une fiche 44 dudit dispositif est prévue au voisinage de la moulure 34 de la face extrême opposée 42. Lorsque les éléments chauffants 41 sont emboîtés les uns dans les autres et
que les gorges 35 et moulures 34 d'éléments 41 aboutés sont mutuelle-
ment assemblées, des broches de raccordement 45 de la fiche 44 sont simultanément insérées dans des douilles 46 de la prise 43, si
bien que les électrodes 22 et 23 des éléments 41 immédiatement adja-
cents sont raccordées électriquement. Naturellement, dans le cas d'une installation d'électrodes supplémentaires de protection 29, il est également possible de relier les électrodes de protection
des éléments 41 aboutés en prévoyant, dans le dispositif de raccorde-
ment 40, une troisième broche de raccordement ou une troisième
douille, respectivement.
La figure 7 illustre la pose d'éléments chauffants 1 et leur liaison électrique lors de la réalisation d'une plus grande surface chauffante. Pour implanter un chauffage par le sol, des plaques 48
d'isolation thermique sont par exemple posées sur un plafonnage 47.
Les éléments chauffants 1 sont installés sur ces plaques 48 d'iso-
lation thermique. Les éléments 1 sont recouverts, par exemple, à l'aide de plaquettes 49 qui sont électriquement et éventuellement aussi thermiquement isolantes. Une chape 50 renfermant une armature 51 est coulée sur ces plaquettes 49. Les électrodes 2 et 3, ainsi que l'armature 51 de la chape servant d'électrode de protection ou
bien, respectivement, une feuille (repérée par un pointillé) électri-
quement conductrice intercalée entre la chape et les plaquettes 49, sont raccordées par l'intermédiaire de conducteurs au conducteur
neutre, à la phase ou à la masse, respectivement.
Pour établir la liaison conductrice entre les électrodes indi-
viduelles 2 et 3 des éléments chauffants 1 aboutés, des évidements 52 sont de préférence ménagés dans les plaques 48 d'isolation thermique ou dans les plaquettes 49, respectivement. Dans la région de ces évidements, une liaison conductrice est établie, par l'intermédiaire de pièces de contact 53, entre les électrodes 2 et 3 des éléments
chauffants] aboutés.
Comme il ressort déjà clairement de la figure 7, l'épaisseur des plaques 48 d'isolation thermique est plus grande que celle des plaquettes 49. Par conséquent, la propagation de la chaleur à partir des éléments chauffants 1 en direction de la pièce devant être chauffée n'est pas entravée par les plaquettes 49 dans le cas o celles-ci sont thermiquement isolantes. Un rayonnement de la chaleur dans l'autre direction est rendu difficile par les épaisses plaques
48 d'isolation thermiques.
Naturellement, à la place des plaquettes 49, il est également possible de déposer une couche de compensation, par exemple en sable, en Lecca ou substance analogue, ou bien de placer seulement, en dessus de l'électrode 3, une feuille isolante sur laquelle la chape est ensuite directement coulée. D'une manière analogue, à la place
des plaquettes 49, une feuille isolante de recouvrement correspon-
dante (indiquée par un pointillé) peut être placée en dessus de l'électrode 3, feuille sur laquelle il est ensuite également possible de poser directement un revêtement de sol, par exemple un parquet
adhésif ou structure analogue.
Dans le cadre de l'invention, il est toutefois également pos-
sible (figures 6 et 7) de renforcer la couche 54 thermiquement iso-
lante, de manière qu'elle puisse absorber une plus grande force por-
tante. Ce renforcement est en premier lieu important lorsque la surface des microsphères 55 utilisées dans la couche isolante 54 ne suffit pas pour absorber les contraintes nécessaires lorsque cette couche thermiquement isolante est soumise à des efforts, comme par exemple les contraintes de flexion ou de flambage. Dans ce cas, comme illustré, il est possible de munir les microsphères d'un revêtement superficiel 56. Ce revêtement superficiel peut seulement
impliquer une amélioration de la surface, c'est-à-dire une augmenta-
tion de la robustesse superficielle, et l'on peut avantageusement
utiliser à cet effet des revêtements en silicate. Cependant, éven-
tuellement en plus de l'amélioration superficielle, il est possible d'utiliser ce revêtement 56 pour refermer seulement la surface, c'est-àdire pour diminuer la faculté d'absorption des microsphères ; ainsi, lorsque ces dernières sont ultérieurement coulées avec une
matière synthétique 57 électriquement conductrice, comme dans l'exem-
ple de réalisation considéré, ces microsphères absorbent moins de
matière synthétique ou n'en absorbent absolument pas.
Il est en outre avantageux que les microsphères 55 soient
fabriquées en des matières thermoplastiques. Lorsque l'élément chauf-
fant est chauffé pour fritter les microsphères ou pour durcir la couche isolante, il se produit une déformation plastique durable et irréversible de ces microsphères, de sorte qu'une résilience de la
couche isolante et un retour à la condition initiale sont évités.
Il est par ailleurs possible, comme représenté sur la figure 6, que des électrodes de protection 58 soient formées par des feuilles fermées électriquement conductrices. Lorsque ces feuilles sont des
feuilles métalliques, on obtient une réflexion avantageuse du rayon-
nement thermique, notamment à partir de la zone associée à un plafon-
nage en béton brut ou ouvrage analogue. La feuille tournée vers la pièce chauffée est réalisée de préférence sous la forme d'un corps hydrocarboné, de sorte qu'il se produit un transfert intensif de chaleur entre les éléments chauffants 41 et la pièce devant être chauffée. De surcroît, la feuille fermée offre l'avantage consistant en ce qu'un champ défini est formé entre l'électrode conductrice de phase et l'électrode protectrice 58 considérée ou bien une feuille fermée 59 formant cette dernière (voir également la figure 7), ce
qui empêche l'apparition de champs perturbateurs.
Conformément à l'invention, il est en outre avantageusement possible d'utiliser, à la place de la grille ou du réseau précité pour les électrodes (en particulier les électrodes de protection 29), une feuille ou un feutre de fibres conductrices logé dans un corps respectivement isolant ou protecteur disposé au-dessus de l'élément chauffant selon l'invention. Si l'on utilise un treillis métallique, ce dernier doit présenter des grosseurs de mailles extrêmement petites ou bien être respectivement réalisé à la manière d'un crible fin, de manière à assurer l'établissement d'une liaison conductrice
avec une pièce métallique lorsque cette dernière est enfoncée à force.
* C'est seulement de la sorte qu'un déclenchement fiable du dispositif
de protection, et donc une interruption de l'amenée du courant,peu-
vent être garantis lorsque la pièce métallique poursuit sa pénétration
et rencontre l'électrode.
Il convient encore de faire observer que les substances de garnissage (comme des billes ou des minicrosphères) représentées sur les figures 1 à 7, ainsi que la matière synthétique conductrice, ont été illustrées avec un fort agrandissement par rapport à leur
réalisation réelle, en vue d'une meilleure compréhension de l'inven-
tion et pour pouvoir mieux-expliquer le mode de fonctionnement des éléments chauffants conformément à l'invention. Il est par ailleurs avantageux d'utiliser, en tant que matière synthétique conductrice, une matière conductrice du type décrit dans le brevet AT-313 588 du
même inventeur. Les avantages de cette matière synthétique électrique-
ment conductrice consistent en ce que, en plus de présenter une résis-
tance électrique à coefficient positif, elle forme une bonne protec-
tion contre la corrosion en garantissant ainsi une robustesse durable
des éléments chauffants selon l'invention, même dans un environne-
ment agressif. Il convient en premier lieu de veiller à ce que les
matières synthétiques électriquement conductrices, qui sont emplo-
yées pour les éléments chauffants selon l'invention ou sont utilisées en tant que substances de garnissage ou microsphères, soient exemptes
de solvants.
- Dans le cadre de l'invention, les éléments chauffants 1, 12 et 41 décrits ci-avant peuvent être utilisés dans n'importe quelles positions et réalisations pour chauffer des cuves, des locaux, des véhicules et objets analogues. Ils peuvent être employés avec des avantages identiques en tant qu'éléments de chauffage par le plafond
ou les parois. Ils se prêtent aussi avantageusement à une utili-
sation en tant qu'enrobages de tubes ou isolations de tuyaux de descente de gouttières, ou bien de concert avec des conduites devant
être maintenues exemptes de rouille.
Un autre avantage notable de la solution selon l'invention ré-
side dans le fait que le passage du courant ne peut pas avoir lieu en empruntant la liaison la plus courte entre les deux électrodes espacées par la couche 4, mais que ce courant est dévié ou renvoyé par les substances de garnissage et doit contourner ces dernières, ce qui garantit une exploitation optimale de l'énergie électrique de
chauffage délivrée.
Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'élément et au procédé décrits et représenté, sans sortir du cadre
de l'invention.
Claims (13)
1. Elément chauffant comprenant une couche qui forme une résis-
tance électrique et est intercalée entre deux électrodes à étendue superficielle, sensiblement parallèles l'une à l'autre et à ladite couche, ainsi qu'éventuellement une couche isolante disposée du côté de l'électrode tourné à l'opposé de la couche précitée, élément dans lequel la circulation du courant s'effectue perpendiculairement à un plan s'étendant à peu près parallèlement à la couche formant la résistance, élément caractérisé par le fait que la couche (4, 21, 54) est réalisée thermiquement isolante et est enchevêtrée avec une matière synthétique électriquement conductrice (6, 16, 57) dont la résistance électrique présente en particulier un coefficient de température positif; et par le fait que les électrodes (2, 3; 22,
23) associées aux deux surfaces (10, 11) sont sensiblement en liai-
son conductrice l'une avec l'autre par l'intermédiaire de la matière
synthétique conductrice (6, 16, 57).
2. Elément chauffant selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la matière synthétique conductrice (6, 16, 57) est de réalisation sensiblement exempte de solvants, à la manière d'une matière thermoplastique de structure macromoléculaire, et qu'elle consiste de préférence en un acrylate renfermant au moins en partie des polymères réticulés à faible teneur en plastifiant, qui p r s e n t e des propriétés semi-conductrices ainsi qu'un pourcentage de carbone relativement faible, les composants carbone étant en suspension
libre dans la matière synthétique.
3. Elément chauffant selon l'une des revendications 1 et 2,
caractérisé par le fait que la couche thermiquement isolante (4, 21, 54) présente des substances de garnissage (5) dont la cohésion est
assurée par des liants, le liant (15) entourant la matière synthéti-
que électriquement conductrice (6, 16, 57).
4. Elément chauffant selon l'une quelconque des revendications
1 à 3, caractérisé par le fait que la substance de garnissage (5) est de conception granulaire et/ou sphérique et consiste de
préf6rence en des microsphères (19,55).
5. Elément chauffant selon l'une quelconque des revendications
I à 4, caractérisé par le fait que les substances de garnissage (5) sont formées par des matériaux isolants granulaires e t /o u sphériques, comme par exemple du polystyrène ou u n matériau analogue soumis à un écumage préalable, qui constituent le
corps de support avec la matière synthétique électriquement conduc-
trice (6, 16, 57) faisant office de liant (15).
6. Elément chauffant selon l'une quelconque des revendications
1 à 5, caractérisé par le fait que les substances de garnissage (5), par exemple des billes (13) ou des nicrosphères (19, 55) en matière
synthétique ou en des masses céramiques comme du verre, sont entou-
rées par la matière synthétique conductrice (6, 16, 57) et sont, de préférence, solidarisées par frittage les unes avec les autres et,
éventuellement, avec les électrodes (2, 3; 22, 23).
7. Elément chauffant selon l'une quelconque des revendications
1 à 6, caractérisé par le fait que la couche thermiquement isolante est réalisée en tant que corps de support en forme de plaque, en
particulier en tant que plaque d'isolation thermique (24).
8. Elément chauffant selon l'une quelconque des revendications
i à 7, caractérisé par le fait que la couche thermiquement isolante (4, 21, 54) est reliée d'un seul tenant aux électrodes (2, 3; 22,
23), et est emprisonnée à l'intérieur d'une plaque d'isolation ther-
mique (24) en un matériau électriquement isolant.
9. Elément chauffant selon l'une quelconque des revendications
1 à 7, caractérisé par le fait que les électrodes (2, 3;22, 23) sont formées par des feuilles (17) en métal e t / o u notamment en des matières synthétiques conductrices, et sont reliées d'un seul tenant à la couche thermiquement isolante (4, 21, 54) par l'intermédiaire de la matière synthétique électriquement conductrice, un revêtement noir (18) étant éventuellement intercalé, en tant que corps hydrocarboné, entre la couche thermiquement isolante
(4, 21, 54) et la feuille (17).
10. Elément chauffant selon l'une quelconque des revendications
1 à 7, caractérisé par le fait que les électrodes (2, 3; 22, 23) sont
formées par des feuilles (17) revêtues d'une matière synthétique con-
ductrice (6, 16, 57) servant en particulier de corps hydrocarboné, et entre lesquelles la substance de garnissage (S) revêtue est
interposée en tant que couche thermiquement isolante (4, 21, 54).
11. Elément chauffant selon l'une quelconque des revendications
1 à 10, caractérisé par le fait que la résistance de la matière
synthétique électriquement conductrice (6, 16, 57) augmente vers l'ob-
jet devant être chauffé, dans la couche thermiquement isolante (4, 21, 54) , dans la direction du rayonnement et en particulier lors du processus de chauffage; et par le fait que, de préférence, plusieurs S couches thermiquement isolantes possédant des valeurs de résistance
électrique différentes forment un corps de support.
12. Procédé de fabrication d'un élément chauffant selon l'une
quelconque des revendications 1 à 11, procédé caractérisé par le fait
qu'une matière synthétique (6, 16, 57) fluide et conductrice,à résis-
tance électrique présentant un coefficient de température positif, est mélangéeà des substances de garnissage (5) granulaires e t / o u sphériques; et par le fait que le mélange de matière synthétique et de substances de garnissage est incorporé entre deux feuilles conductrices dans un moule, après quoi les moitiés de ce moule sont comprimées et la matière synthétique
est durcie.
13. Procédé de fabrication d'un élément chauffant selon l'une
quelconque des revendications 1 à 11, procédé caractérisé par le
fait que les substances de garnissage (5) et, de préférence, les faces mutuellement en regard des électrodes formées par des feuilles
conductrices (17), sont revêtues d'une matière synthétique thermoplas-
tique conductrice, dont la résistance électrique présente en parti-
culier un coefficient de température positif, après quoi la matière synthétique est durcie et les substances de garnissage revêtues sont intercalées entre les deux feuilles (17) tournées l'une vers
l'autre par leurs deux revêtements, puis lesdites feuilles sont com-
primées; et par le fait que, concomitamnment, les deux feuilles sont raccordées à une source de tension et un multiple de la tension
de service est appliqué à ces feuilles, après quoi l'élément chauf-
fant est chauffé jusqu'au-delà du point de fusion de la matière synthé-
tique thermoplastique et les substances de garnissage sont solida-
risées par frittage, les unes avec les autres et avec lesdites feuilles.
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