FR2803481A1

FR2803481A1 - Appareil de chauffage par rayonnement

Info

Publication number: FR2803481A1
Application number: FR0012818A
Authority: FR
Inventors: Gerard Poiron
Original assignee: ACSO AGENCE COMMERCIALE SECOND
Current assignee: ACSO AGENCE COMMERCIALE SECOND
Priority date: 1999-10-07
Filing date: 2000-10-06
Publication date: 2001-07-06
Anticipated expiration: 2020-10-06
Also published as: FR2803481B1

Abstract

L'invention concerne un appareil de chauffage par rayonnement destiné à être disposé à une hauteur déterminée au-dessus du sol, comprenant un panneau chauffant comprenant une plaque métallique (3) présentant une face, dite inférieure, de rayonnement vers le sol et une face opposée, dite supérieure, sur laquelle sont disposées des résistances électriques. Selon l'invention, la face supérieure de la plaque métallique (3) est recouverte d'une première couche d'émail (40) électriquement isolante et d'une seconde couche d'émail (4) comportant des sillons de profondeur correspondant à l'épaisseur de ladite seconde couche d'émail (4), formant au moins une piste continue répartie sur la surface de ladite face supérieure, et les résistances électriques (8, 9, 10) consistent en des bandes résistives en un matériau conducteur électrique apte à dégager de la chaleur par effet Joule, disposées dans les sillons et de formes conjuguées de ces derniers.

Description

APPAREILDE CHAUFFAGE PARRAYONNEMENT L'invention concerne appareil de chauffage par rayonnement destinéà être disposé horizontalementà une distance prédéterminée au-dessus du sol.

Les appareils de chauffage du type précité sont couramment utilisésà l'heure actuelle pour chauffage de locauxà usage permanent (habitations, bureaux, magasins... ), de locauxà usage intermittent (salles des fêtes, salles polyvalentes... ) ou de locauxà usage industriel.

Ces appareils de chauffage comprennent principalement d'une part, un panneau chauffant constitué d'une plaque métallique présentant une face inférieure de rayonnement vers le sol, une face supérieure sur laquelle sont disposées des résistances électriques, et d'autre part, des moyens d'alimentation des résistances électriques.

Selon ce principe, les résistances électriques chauffées par effet Joule transmettent leurs caloriesà la plaque métallique, laquelle émet un rayonnement infrarouge vers toutes les masses en présence dans la pièce qui réchauffent l'air ambiant.

A l'heure actuelle, il existe principalement deux catégories d'appareils de chauffage selon ce principe.

La première catégorie consiste en des appareilsde chauffage, dits "basse température", conçus pour que la face inférieure du panneau chauffant soit portéeà une température l'ordre de80'C à 100'C. Les inconvénients de tels appareils de chauffage sont principalement de deux ordres. En effet, dans le cas de locaux de grande hauteur ou mal isolés thermiquement, il est difficile d'atteindre un niveau de confort convenable en bénéficiant & une consommation énergétique minimisée par un fonctionnement intermittant. De plus, ces appareils présentent une puissance relativement faible, de sorte qu'un chauffage adéquat d'un local requiert d'installer des appareils couvrant environ 60% de la surface du plafond.

La deuxième catégorie consiste en des appareils de chauffage, dits "moyenne température", conçus pour que la face inférieure du panneau chauffant soit portéeà une température de l'ordre de 00'C à 400'C. Les appareils de chauffage actuels de ce type comprennent un panneau chauffant constitué d'une plaque d'aluminium sur la face supérieure laquelle s'étendent des profilés venus d'extrusion avec ladite plaque, présentant la forme d'une gorge dans laquelle est logée une résistance filaire blindée. De tels appareils de chauffage pallient les inconvénients des appareils de chauffage "basse température", d'une part, leur puissance peut être importante, et, d'autre part, ils peuvent être alimentés directementà partir du courant électrique alternatif du réseau de distribution, par exemple en 230V monophasé ou en380V triphasé.

Toutefois, ils présentent également des inconvénients. En effet, lors leur mise en tension, d'une part, l'appel de puissance de tels appareils de chauffage est très important, et, d'autre part, la montée en température du panneau chauffant est relativement lente (de l'ordre de 20à 30mn pour obtenir le régime établi). De plus, la conception des résistances électriques conduità des déperditions de chaleur, du fait qu'une partie de la chaleur dégagée est transmiseà l'air ambiant et non au panneau chauffant. De ce fait, le rendement de tels appareils de chauffage est relativement médiocre. Enfin, de tels appareils sont conçus pour être régulés en tout ou rien, et la régulation de la température' l'intérieur des locaux ne peut donc être obtenue qu'en jouant sur le nombre d'appareils sous tension, de sorte qu'une telle régulation conduità l'apparition zones froides dans les locaux et doncà des sensations d'inconfort.

La présente invention viseà pallier ces inconvénients et a pour premier objectif de fournir un appareil de chauffage "moyenne température" présentant un bon rendement et dont le régime établi est obtenu rapidement.

Un autre objectif de l'invention est de fournir un appareil de chauffage dont l'appel de puissance, lors de sa mise sous tension, est minimisé. Un autre objectif de l'invention est de fournir un appareil de chauffage dont la puissance peut être régulée.

A cet effet, l'invention vise un appareil de chauffage par rayonnement destinéà être disposéà une hauteur déterminée au-dessus du sol, comprenant: - un panneau chauffant constitué d'une plaque métallique présentant une face, dite inférieure, de rayonnement vers le sol et une face opposée, dite supérieure, sur laquelle sont disposées des résistances électriques, - et des moyens de connexion électrique en de l'alimentation électrique des résistances.

Selon l'invention, cet appareil de chauffage se caractérise en ce que: - la face supérieure de la plaque métallique est recouverte d'une première couche d'émail électriquement isolante et d'une seconde couche d'émail comportant des sillons de profondeur conjuguée de l'épaisseur de ladite seconde couche, formant au moins une piste continue répartie sur la surface de ladite face supérieure, les résistances électriques consistent en des bandes resistives en un matériau conducteur électrique apteà dégager de la chaleur par effet Joule, disposées dans les sillons et de formes conjuguées de ces derniers.

Selon l'invention, les résistances électriques sont en contact direct intime avec la plaque métallique émaillée, de sorte que le transfert d'énergie entre lesdites résistances et la plaque, et donc le rendement, se trouvent optimisés.

De plus, il est apparu qu'une telle conception conduità 'duire notablement le temps nécessaireà l'obtention du régime établi. Dans la pratique, en effet, ce régime établi est obtenu au bout d'un temps de l'ordre8 à Par ailleurs, il s'est avéré que les bandes résistives, par exemple déposées par sérigraphie lors de l'opération d'émaillage de la seconde couche d'émail, ne subissent aucune dilatation différentielle par rapportà la plaque, et restent donc intimement liéesà cette dernière età la seconde couche d'émail, conférantà l'appareil une durée de vie importante avec un rendement constant.

Selon un mode de réalisation avantageux, les sillons forment au moins deux pistes distinctes réparties chacune sur la surface de la face supérieure de la plaque métallique, chacune desdites pistes comportant des moyens de connexion indépendants, de façonà pouvoir être alimentée de façon individuelle.

La présence de plusieurs pistes permet, premier lieu, de minimiser l'appel de puissance en programmant une mise sous tension étagée consistantà décaler dans le temps la mise sous tension des différentes pistes. De plus, elle autorise une régulation de puissance par délestage d'une ou de plusieurs pistes des différents appareils disposés dans un local, de sorte la régulation de la température peut être obtenue en gardant une température uniformeà l'intérieur de ce local. En outre, l'interpénétration de ces pistes conduità annuler champs magnétiques provoqués généralement par les appareils actuels.

De façon avantageuse, selon l'invention afin d'obtenir une température uniforme du panneau chauffant, les pistes présentent la forme de serpentins parallèles, coudés en forme d'épinglesà cheveux successives.

De plus, avantageusement et selon l'invention, la couche d'émail comportant les sillons ainsi que les bandes résistives sont recouvertes d'une couche de vernis électriquement isolante. De même, avantageusement et selon l'invention, la face inférieure de la plaque métallique recouverte d'une couche de vernis électriquement isolante.

Par ailleurs, en vue d'accroître le rendement de l'appareil, la plaque métallique est avantageusement incorporée dans un réflecteur doté d'une paroi réfléchissante en regard de la face supérieure de ladite plaque métallique.

De plus, de façonà éviter les pertes d'énergie par propagation de la chaleur de la plaque vers le réflecteur, ce dernier comporte avantageusement un profilé latéral incorporant un matériau thermiquement isolant dans lequel sont enchâssés les bords de la plaque métallique.

L'appareil de chauffage comprend, par ailleurs, avantageusement, un caisson d'habillage doté d'organes externes de suspension, de forme interne adaptée pour loger le réflecteur, ledit caisson d'habillage comportant des organes de maintien dudit réflecteur, et délimitant sur la periphérie et au-dessus de ce dernier, un volume rempli d'un matériau thermiquement isolant. De plus, avantageusement et selon l'invention, la plaque métallique comporte une portion d'extrémité, dite portion froide, sur laquelle sont disposés les moyens de connexion électrique, s'étendantà l'extérieur du réflecteur le caisson d'habillage présentant une forme adaptée pour délimiter compartiment dépourvu de matériau isolant, adapté pour loger ladite portion froide, et comportant une trappe d'accès audit compartiment.

D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui suit en référence aux dessins annexes qui en représententà titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation préférentiel. Sur ces figures: - la figure1 est une vue en perspective de dessous d'un appareil chauffage conformeà l'invention, - la figure 2 est une coupe transversale par un planA de appareil chauffage, _ la figure 3 est une coupe longitudinale par un plan B cet appareil de chauffage, - la figure 4 est une vue de dessus du panneau chauffant de cet appareil de chauffage, - la figure5 est une coupe transversale par un planC échelle agrandie de ce panneau chauffant, - la figure6 est une vue de dessusà échelle agrandie de portion froide de ce panneau chauffant, - et la figure7 est un diagramme représentant l'évolution la température de la face inférieure du panneau chauffant,à l'intérieur du réflecteur et au niveau de la portion froide, lors de la mise en service de l'appareil de chauffage.

L'appareil de chauffage conformeà l'invention représente aux figures1 à 3 est destinéà être suspenduà un élément de structure du plafond d'un local tel qu'une poutrelle horizontale1 telle que représentéeà la figure1, façonà s'étendre horizontalementà une hauteur comprise entre 3m et 20m du sol, fonction de la hauteur du localà chauffer. Cet appareil de chauffage comporte, en premier lieu, panneau chauffant 2 représenté aux figures 4à 6, comprenant une plaque d'acier 3, d'une épaisseur de l'ordre de 2mm, comportant une face inférieure plane rayonnement vers le sol et une face supérieure revêtue d'une première couche d'émail 40 'lectriquement isolante, sur laquelle sont disposées des résistances électriques.

La première couche d'émail 40 de la face supérieure de la plaque d'acier3 est recouverte d'une seconde couche d'émail 4 dans laquelle sont ménagés sillons de section rectangulaire et de profondeur correspondantà l'épaisseur ladite seconde couche d'émail 4, s'étendantà partir d'une des portions d'extrémité longitudinale 3a de la plaque d'acier3, dite portion froide.

Ces sillons sont adaptés pour former dans la seconde couche d'émail 4, trois pistes distinctes5, 6, 7 traversant son épaisseur, en forme de serpentins parallèles coudés selon des épinglesà cheveux successives, S'étendant la quasi-totalité de la surface de la face supérieure du panneau chauffant 2.

Chacune de ces pistes5, 6, 7 est remplie partiellement ou, de préférence, en totalité, par exemple par sérigraphie, d'un matériau conducteur électrique apteà dégager de la chaleur par effet Joule, tel qu'une pâte de graphite, formant trois résistances électriques distinctes8, 9, 10, venant directement au contact de la première couche d'émail 40.

De plus, les extrémités de chacune de ces pistes5, 6, 7 sont conformées, au niveau de la portion froide 3a du panneau chauffant 2, de façonà définir deux bomes de connexion 5a,5b, 6a,6b, 7a,7b, permettant d'alimenter électriquement les résistances électriques8, 9, 10 de façon individuelle au moyen d'un boîtier d'alimentation30 de type connu en soi. Les pistes5, 6, 7, de même que la seconde couche d'émail 4, et les résistances électriques8, 9, 10 sont elles mêmes recouvertes d'une couche de vernis11 superficielle. De même, la face inférieure du panneau chauffant 2 est recouverte d'une couche de vernis 12.

L'appareil de chauffage comporte, en outre, un réflecteur 13 à l'intérieur duquel est intégré le panneau chauffant 2. Ce réflecteur13 présente sous la forme d'un caisson parallélépipédique rectangle de largeur conjuguée de celle du panneau chauffant 2 et de longueur inférieureà celle de ce dernier, adaptée pour que la portion froide 3a dudit panneau chauffant s'étendeà l'extérieur dudit réflecteur13, dans le prolongement d'un des bords transversaux de ce dernier.

Le réflecteur13, ouvert au niveau de sa face inférieure, comporte une paroi supérieure 14 de réflexion adaptée pour s'étendre parallèlement au-dessus de la face supérieure du panneau chauffant 2, et un profilé périphérique latéral15 dont l'extrémité inférieure présente la forme d'un U l5a, dans lequel maintenue la portion inférieure d'une bande périphérique 16 de matériau isolant tel que de la laine de roche compressée et pilée.

matériau isolant16 est disposé, dans le réflecteur13, le long des deux bords longitudinaux et du bord transversal de ce dernier opposéà la portion froide 3a panneau chauffant 2. De plus, en vue de permettre au panneau chauffant 2 de s'étendre partiellementà l'extérieur du réflecteur13, le profilé15 présente une lumière horizontale, le long du bord transversal dudit réflecteur dépourvu de matériau isolant16.

Par ailleurs, le matériau isolant16 comporte, côté interne du réflecteur13, une encoche périphérique17 dans laquelle est enchâssé le panneau chauffant 2.

L'appareil de chauffage comprend également un caisson d'habillage18 présentant la forme générale d'un tronc de pyramide doté d'une face inférieure19 partiellement ouverte délimitant une ouverture de dimensions adaptées pour loger le réflecteur13.

Afin d'assurer le maintien de ce réflecteur13, ce caisson d'habillage18 comporte au niveau de sa face inférieure19, des pattes d'encliquetage telles que 20 venant se loger dans des lumières ménagées dans le profilé périphérique15 dudit réflecteur.

De plus, ce caisson d'habillage18 comporte une paroi transversale interne délimitant: un compartiment principal s'étendant sur le pourtour et au-dessus du réflecteur13, rempli d'un matériau isolant 22 tel que de la laine de roche hydrophobe, - un compartiment d'extrémité23 dans lequel s'étend la portion froide 3a du panneau chauffant 2 et le boîtier d'alimentation30. De plus, compartiment23 est accessible au moyen d'une trappe 24.

Ce caisson d'habillage18 comprend enfin deux profilés transversaux supérieurs tels que25 en forme d'équerre, solidarisés sur sa paroi supérieure, et permettant de le suspendreà un élément de structure au moyen de chaînes telles que26.

Tel que représentéà la figure7, la montée en température panneau chauffant 2 de cet appareil de chauffage est très rapide. En effet une température de300'C est obtenue au bout de seulement 6nm tandis que l'obtention de la température de fonctionnement en régime établi qui de l'ordre de350'C est obtenue environ l0mn après la mise sous tension.

De plus, ce régime établi est obtenu de façon étagée de façonà minimiser l'appel de puissance, en alimentant en premier lieu une seule résistance8 jusqu'à obtenir le régime établi de cette dernière, puis la deuxième résistance9 et en dernier lieu la dernière résistance10.

Cette alimentation distincte des trois résistances 8-10offre, en outre, une grande souplesse de régulation, du fait qu'elle permet de délester une ou deux résistances de façonà maintenir une température de consigne donnée.

Claims

REVENDICATIONS 1/- Appareil chauffage par rayonnement destinéà être disposéà une hauteur déterminée au-dessus du sol, comprenant: - un panneau chauffant comprenant une plaque métallique (3) présentant une face, dite inférieure, de rayonnement vers le sol et une face opposée, dite supérieure, sur laquelle sont disposées des résistances électriques (8,9,10), - et des moyens (5a,5b, 6a,6b, 7a,7b) de connexion électrique en vue de l'alimentation électrique des résistances(8, 9, 10), caractérisé en ce que : _ la face supérieure de la plaque métallique (3) est recouverte d'une première couche d'émail (40) électriquement isolante et d'une seconde couche d'émail (4) comportant des sillons de profondeur correspondantà l'épaisseur de ladite seconde couche d'émail (4), formant au moins une piste(5, 6, 7) continue répartie sur la surface de ladite face supérieure, - les résistances 'lectriques (8, 9, 10) consistent en des bandes résistives en un matériau conducteur électrique apteà dégager de la chaleur par effet Joule, disposées dans sillons et de formes conjuguées de ces derniers. 2/- Appareil de chauffage selon la revendication1, caractérisé en ce que les sillons forment au moins deux pistes distinctes(5, 6, 7) réparties chacune sur la surface de la face supérieure de la plaque métallique(3), chacune desdites pistes(5, 6, 7) comportant des moyens de connexion indépendants, de façonà pouvoir être alimentée de façon individuelle. 3/- Appareil de chauffage selon la revendication 2, caractérisé en ce que les sillons forment trois pistes distinctes(5, 6, 7). 4/- Appareil de chauffage selon l'une des revendications 2 ou3, caractérisé en ce que les pistes( 6, 7) présentent la forme de serpentins parallèles, coudés en forme d'épinglesà cheveux successives. 51- Appareil chauffage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la seconde couche d'émail (4) et la(les) bande(s) resistive(s) (8, 9, 10) sont recouvertes d'une couche de vernis(11) électriquement isolant. 6/- Appareil de chauffage selon l'une des revendications 1à 5, caractérisé en ce que la face inférieure de la plaque métallique(3) est recouverte d'une couche de vernis (12) électriquement isolant. 7/- Appareil de chauffage selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la plaque métallique(3) est incorporée dans un réflecteur(13) doté d'une paroi réfléchissante (14) en regard de la face supérieure de ladite plaque métallique(3). 8/- Appareil de chauffage selon la revendication7, caractérisé en ce que le réflecteur comporte un profilé latéral(15) incorporant un matériau thermiquement isolant(16) dans lequel sont enchâssés les bords de la plaque métallique(3). 9/- Appareil de chauffage selon l'une des revendications 7 ou8, caractérisé en ce qu'il comprend un caisson d'habillage(l doté d'organes externes de suspension, et de forme interne adaptée pour loger le réflecteur(13), ledit caisson d'habillage(18) comportant des organes de maintien (20) dudit réflecteur(13), et délimitant sur la périphérie et au-dessus de ce dernier, un volume rempli d'un matériau (22) thermiquement isolant. 10/ - Appareil de chauffage selon la revendication9, caractérisé en ce que la plaque métallique(3) comporte une portion d'extrémité, dite portion froide (3a), sur laquelle sont disposés les moyens (5a,5b, 6a, 7a, 7b) de connexion électrique, s'étendantà l'extérieur du réflecteur(13), le caisson d'habillage(18) présentant une forme adaptée pour délimiter un compartiment (23) dépourvu de matériau isolant, adapté pour loger ladite portion froide (3a), et comportant une trappe d'accès (24) audit compartiment(23).