FR2860680A1 - Electrical heating device used at very low voltage in e.g. heating floors, has transformer having secondary winding delivering voltage ranging from a few volts to fifty volts to heating unit having core wire made from aluminum alloy - Google Patents
Electrical heating device used at very low voltage in e.g. heating floors, has transformer having secondary winding delivering voltage ranging from a few volts to fifty volts to heating unit having core wire made from aluminum alloy Download PDFInfo
- Publication number
- FR2860680A1 FR2860680A1 FR0311544A FR0311544A FR2860680A1 FR 2860680 A1 FR2860680 A1 FR 2860680A1 FR 0311544 A FR0311544 A FR 0311544A FR 0311544 A FR0311544 A FR 0311544A FR 2860680 A1 FR2860680 A1 FR 2860680A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- heating
- dtbt
- heating device
- heating element
- transformer
- 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.)
- Granted
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 103
- 238000004804 winding Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 15
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 16
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 4
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 abstract description 9
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 7
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 5
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 4
- 229920003020 cross-linked polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000004703 cross-linked polyethylene Substances 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N aluminum magnesium Chemical compound [Mg].[Al] SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000784 Nomex Polymers 0.000 description 1
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- -1 aluminum-magnesium-silicon Chemical compound 0.000 description 1
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000004763 nomex Substances 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D19/00—Details
- F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
- F24D19/1096—Arrangement or mounting of control or safety devices for electric heating systems
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D13/00—Electric heating systems
- F24D13/02—Electric heating systems solely using resistance heating, e.g. underfloor heating
- F24D13/022—Electric heating systems solely using resistance heating, e.g. underfloor heating resistances incorporated in construction elements
- F24D13/024—Electric heating systems solely using resistance heating, e.g. underfloor heating resistances incorporated in construction elements in walls, floors, ceilings
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/70—Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
- Central Heating Systems (AREA)
Abstract
Description
DESCRIPTION Domaine d'application de l'inventionDESCRIPTION Field of application of the invention
La présente invention concerne le domaine du chauffage électrique, de puissance modulable, sous très basse tension de sécurité. Elle est destinée en particulier au chauffage électrique par le sol ou les autres parois des locaux à usage d'habitation, tertiaire ou industriels. The present invention relates to the field of electric heating, adjustable power, very low safety voltage. It is intended in particular for electric heating by the ground or the other walls of the premises for residential, tertiary or industrial use.
Description de l'art antérieurDescription of the prior art
Le chauffage électrique s'est développé dans de nombreuses applications. Parmi celle-10 ci on peut citer: les planchers chauffants électriques, les panneaux rayonnants et le chauffage des fluides. Electric heating has developed in many applications. Among these are: electric heated floors, radiant panels and fluid heating.
Les planchers chauffants électriques sont des systèmes généralement constitués d'un câble alimenté en basse tension, typiquement 220 V. Ce câble peut être installé soit dans la dalle ou directement dans la chape selon le type de fonctionnement du chauffage: chauffage par accumulation ou chauffage direct. Electric heated floors are systems generally consisting of a low-voltage cable, typically 220 V. This cable can be installed either in the slab or directly in the screed depending on the type of heating operation: heating by accumulation or direct heating .
Ces câbles ont plusieurs contraintes d'utilisation. Plus particulièrement ils nécessitent un très bon enrobage dans le béton et l'absence de bulles d'air autour du câble car la présence de celles-ci conduit à un échauffement local et à une destruction progressive du câble. D'autre part ces câbles ne peuvent pas être installés dans des locaux humides sans l'adjonction d'un treillis métallique qui doit être relié à la terre. Ces câbles nécessitent également une sortie froide pour assurer la liaison avec le système d'alimentation électrique. Cette sortie froide noyée dans le béton peut être source de disfonctionnement. Enfin, ces câbles fonctionnent avec une puissance linéaire constante qui ne peut être modifiée après installation. These cables have several constraints of use. More particularly, they require a very good coating in the concrete and the absence of air bubbles around the cable because the presence thereof leads to local heating and a gradual destruction of the cable. On the other hand these cables can not be installed in damp rooms without the addition of a wire mesh which must be connected to the ground. These cables also require a cold output to connect to the power system. This cold outlet embedded in the concrete can be a source of malfunction. Finally, these cables operate with constant linear power that can not be changed after installation.
Il existe également des installations de plancher chauffant électrique alimentées en très basse tension de 48 V mais les câbles de ces installations sont de section importante ce qui ne permet pas leur installation dans les chapes et les réservent au chauffage de base des locaux industriels ou des immeubles. De plus l'élément chauffant est en aluminium dont les caractéristiques mécaniques ne permettent pas de descendre à des sections inférieures à 10 mm2. There are also electric floor heating systems powered by very low voltage of 48 V but the cables of these installations are of important section which does not allow their installation in the screeds and reserve them for the basic heating of industrial premises or buildings . In addition the heating element is aluminum whose mechanical characteristics do not allow to go down to sections smaller than 10 mm2.
La demanderesse a donc recherché un système de plancher électrique comportant d'une part un élément chauffant robuste, ne nécessitant pas de sortie froide, pouvant être facilement installé par exemple dans les chapes ou les colles de carrelage des planchers pour du chauffage direct et d'autre part un transformateur avec un bobinage secondaire comportant de nombreuses prises de tension permettant de faire varier la puissance linéique dans les éléments chauffants. The applicant has therefore sought an electric floor system comprising on the one hand a robust heating element, not requiring a cold outlet, which can easily be installed, for example, in screeds or tiling glues for floors for direct heating and heating. on the other hand, a transformer with a secondary winding having numerous voltage taps making it possible to vary the linear power in the heating elements.
linéique dans les éléments chauffants. linear in the heating elements.
Dans le domaine du chauffage des fluides de nombreux dispositifs existent. Ces dispositifs sont en général alimentés en 220 V et nécessitent donc également une très bonne isolation électrique, ce qui nuit aux performances thermiques. In the field of fluid heating many devices exist. These devices are generally powered by 220 V and therefore also require very good electrical insulation, which affects the thermal performance.
La demanderesse a également recherché pour ce domaine un dispositif comportant un élément chauffant robuste, ne nécessitant pas de sortie froide et pouvant être facilement installé. The Applicant has also sought for this area a device comprising a robust heating element, not requiring cold output and can be easily installed.
Description de l'inventionDescription of the invention
La présente invention a pour but un système de chauffage électrique utilisant un câble de petite section dont l'élément chauffant est un fil en alliage d'aluminium, alimenté en très basse tension de sécurité, variant de quelques volts à 50 V, par un transformateur à enroulement secondaire en fil massif également en aluminium. Dans l'invention principale ce câble qui présente de remarquables propriétés mécaniques et d'échanges thermiques, peut être enrobé directement dans les chapes ou les colles de carrelage des bâtiments, sans treillis de protection, et être utilisé en mode de chauffage direct. Ce câble peut également, pour le raccordement au transformateur, être installé directement sur des chemins de câble ou tout autre mode de pose selon les réglementations en vigueur et ne nécessite pas de sortie froide Le câble chauffant de la présente invention est constitué de fils élémentaires avec une âme massive en alliage d'aluminium de préférence de la série 6000 (alliages d'aluminium-magnésium-silicium) ou de la série 5000 (alliages d'aluminium-magnésium). Cette âme est entourée d'un isolant de préférence en polyéthylène réticulé. Ces fils peuvent être utilisés seuls mais en général deux fils sont torsadés ensembles pour constituer un câble chauffant sans écran et avec un rayonnement électromagnétique négligeable. The present invention aims at an electric heating system using a small section cable whose heating element is an aluminum alloy wire, supplied with a very low safety voltage, ranging from a few volts to 50 V, by a transformer secondary winding in solid wire also in aluminum. In the main invention this cable which has outstanding mechanical properties and heat exchange, can be embedded directly in the screeds or tile adhesives of buildings, without protective mesh, and be used in direct heating mode. This cable can also, for connection to the transformer, be installed directly on cable trays or any other laying method according to the regulations in force and does not require a cold output. The heating cable of the present invention consists of elementary wires with a massive aluminum alloy core, preferably from the 6000 series (aluminum-magnesium-silicon alloys) or from the 5000 series (aluminum-magnesium alloys). This core is surrounded by an insulator preferably crosslinked polyethylene. These wires can be used alone but in general two wires are twisted together to form a heating cable without screen and with negligible electromagnetic radiation.
L'âme conductrice, en alliage d'aluminium n'est pas utilisé comme à l'habitude pour transporter le courant électrique mais comme émetteur de chaleur. La résistivité de cette âme doit être suffisamment grande pour émettre de la chaleur par effet joule mais ne doit pas non plus être trop importante pour permettre de constituer des éléments de longueur chauffante intéressante tout en conservant une faible section. II a été constaté que des alliages ayant une résistivité comprise entre 2,7 et 10 pQ.cm étaient bien adaptés. Parmi les alliages d'aluminium, ceux de la série 6000 correspondent à cette recherche et de plus ils ont d'excellentes propriétés mécaniques. On peut typiquement obtenir une charge de rupture comprise entre 120 et 250 MPa pour un allongement de 10% ce qui permet leur utilisation dans les conditions d'installation les plus sévères et en particulier avec de nombreux pliages alternés. Avec les alliages de la série 6000 les sections du conducteur chauffant peuvent être comprises entre 2 et 25 mm2. The conductive core, made of aluminum alloy, is not used as usual to carry electric current but as a heat emitter. The resistivity of this core must be large enough to emit heat by Joule effect but must not be too important to allow to constitute elements of interesting heating length while maintaining a small section. It has been found that alloys having a resistivity of between 2.7 and 10 pQ · cm were well suited. Among the aluminum alloys, those of the 6000 series correspond to this research and moreover they have excellent mechanical properties. A breaking load of between 120 and 250 MPa can typically be obtained for an elongation of 10% which allows their use under the most severe installation conditions and in particular with numerous alternating folds. With the alloys of the 6000 series, the sections of the heating conductor can be between 2 and 25 mm 2.
D'autre type d'alliages peuvent également être utilisés tels ceux de la série 5000 qui présentent des résistivités plus élevées, souvent supérieures à 5 p icm, et d'excellentes propriétés mécaniques ce qui permet d'obtenir des câbles de très petites sections, par exemple 1,5 mm2, logeables dans la colle de carrelage. Other types of alloys can also be used, such as those of the 5000 series, which have higher resistivities, often greater than 5 μm, and excellent mechanical properties, which makes it possible to obtain very small section cables. for example 1.5 mm2, housed in tile adhesive.
Un autre intérêt de ce type de câble est son très bon comportement thermique. Le choix d'une alimentation en très basse tension permet d'utiliser un isolant d'épaisseur faible et optimisée pour permettre un passage aisé du flux de chaleur entre l'émetteur de chaleur et le plancher à chauffer. Ce conducteur peut être soumis à un échauffement important car d'une part l'isolant est soumis à des contraintes diélectriques très faibles et d'autre part l'aluminium contrairement au cuivre reste stable à des températures élevées. Ces propriétés permettent de s'affranchir des défauts d'enrobage du câble et évitent la détérioration du câble suite à la présence de points chauds. Another advantage of this type of cable is its very good thermal behavior. The choice of a very low voltage supply makes it possible to use an insulation of low thickness and optimized to allow easy passage of the heat flow between the heat emitter and the floor to be heated. This conductor may be subjected to significant heating because on the one hand the insulation is subjected to very low dielectric stress and on the other hand aluminum unlike copper remains stable at high temperatures. These properties make it possible to overcome cable coating defects and prevent damage to the cable due to the presence of hot spots.
De nombreux types d'isolants peuvent être utilisés selon les contraintes et les températures appliquées à I élément chauffant, en particulier le PRC, le PVC, le Téflon, le Nomex etc.... Many types of insulators can be used depending on the stresses and temperatures applied to the heating element, in particular the PRC, PVC, Teflon, Nomex etc.
II a ainsi été constaté qu'un conducteur électrique de petite section en alliage d'aluminium, de préférence de la série 6000, répondait à toutes les contraintes de dimensions et d'échauffement imposées à un élément chauffant à la condition d'être alimenté en très basse tension. It has thus been found that an electrical conductor of small aluminum alloy section, preferably of the 6000 series, meets all the dimensional and heating constraints imposed on a heating element provided that it is supplied with electricity. very low voltage.
Les choix retenus pour ce dispositif de chauffage imposent plusieurs contraintes pour l'alimentation de l'élément chauffant et donc pour le secondaire du transformateur: large plage de tension d'alimentation: de quelques volts à 50 volts emploi d'une connectique spécifique à l'aluminium isolation complète du secondaire par rapport au secteur 220V accès aisé pour le raccordement bon refroidissement Pour répondre à ces contraintes, la demanderesse a développé un transformateur nouveau. Il a été trouvé qu'un secondaire constitué d'un fil aluminium nu et massif, bobiné sous la forme d'un solénoïde en forme d'hélice à spires non jointives, constituait une solution très intéressante. La section droite d'une spire du secondaire est polygonale non symétrique. Cet enroulement secondaire permet de réaliser une boucle chauffante en métal homogène avec le câble chauffant également en aluminium ce qui facilite les raccordements et évite les risques de corrosion. Les spires de cet enroulement secondaire ne sont pas isolées et très accessibles ce qui permet un raccordement aisé du câble chauffant à la tension d'alimentation souhaitée. Comme il sera indiqué dans les modes de réalisations, ces spires peuvent ne pas être de longueurs identiques, dans ce cas, les spires supportant les connecteurs sont de 2860680. The choices chosen for this heating device impose several constraints for the power supply of the heating element and therefore for the secondary of the transformer: wide range of supply voltage: from a few volts to 50 volts use of a specific connection to the aluminum complete secondary insulation compared to 220V easy access for connection good cooling To meet these constraints, the plaintiff has developed a new transformer. It has been found that a secondary consisting of a solid, bare aluminum wire wound in the form of a non-contiguous spiral-shaped solenoid was a very interesting solution. The cross-section of a secondary turn is polygonal unsymmetrical. This secondary winding makes it possible to produce a homogeneous metal heating loop with the heating cable also in aluminum, which facilitates the connections and avoids the risk of corrosion. The turns of this secondary winding are not insulated and very accessible which allows easy connection of the heating cable to the desired supply voltage. As will be indicated in the embodiments, these turns may not be of identical length, in this case, the turns supporting the connectors are 2860680.
longueurs plus importantes que les autres spires ce qui permet de minimiser l'encombrement. Ce transformateur BTITBT est de sécurité et possède un écran relié à la terre entre primaire et secondaire, ce qui interdit au secondaire d'être porté au potentiel du primaire. greater lengths than the other turns, which makes it possible to minimize the bulk. This BTITBT transformer is safety and has a screen connected to the ground between primary and secondary, which prevents the secondary from being carried to the potential of the primary.
L'un des principaux intérêts de ce dispositif réside dans la possibilité de faire varier la puissance dissipée dans l'élément chauffant en faisant varier la tension d'alimentation par simple déplacement du connecteur de raccordement sur les spires du bobinage secondaire. Ce dispositif permet ainsi de s'adapter aux modifications éventuelles à apporter à une installation de chauffage par le sol sans changer les câbles chauffants. One of the main advantages of this device lies in the possibility of varying the power dissipated in the heating element by varying the supply voltage by simply moving the connection connector on the turns of the secondary winding. This device thus makes it possible to adapt to possible modifications to be made to a heating installation by the floor without changing the heating cables.
Il est bien évidemment possible d'insérer dans la boucle de chauffage tout thermostat, relais ou fusible nécessaires à la régulation du dispositif. It is of course possible to insert into the heating loop any thermostat, relay or fuse necessary for regulating the device.
Le câble chauffant, très robuste, (il peut passer dans l'air et être raccordé directement au transformateur sans sortie froide), peut être posé au contact des isolants, par exemple dans des rainures prévues à cet effet dans ceux-ci, et peut admettre des défauts d'enrobage. The heating cable, very robust (it can pass into the air and be connected directly to the transformer without cold output), can be placed in contact with the insulators, for example in grooves provided for this purpose in them, and can admit coating defects.
Ces éléments chauffant très basse tension peuvent également être alimentés par des moyens de production d'électricité indépendants du réseau de distribution électrique, tel que des panneaux photo-électriques ou les éoliennes. La tension fournie par ces éléments est voisine de la tension délivrée par le secondaire du transformateur. These low-voltage heating elements can also be powered by means of electricity production independent of the electrical distribution network, such as photoelectric panels or wind turbines. The voltage supplied by these elements is close to the voltage delivered by the secondary of the transformer.
Dans d'autres variantes de l'invention on peut utiliser ces câbles pour réchauffer des tuyauteries, constituer des panneaux rayonnants, déneiger les routes et les trottoirs... Par exemple pour le chauffage des fluides à des températures jusqu'à 200 C on peut utiliser un fil en alliage d'aluminium recouvert de nickel ou d'étain et isolé haute température. In other variants of the invention, these cables can be used to heat pipes, to form radiant panels, to clear snow from roads and sidewalks ... For example for heating fluids at temperatures up to 200 ° C. use an aluminum alloy wire covered with nickel or tin and insulated high temperature.
Description des figuresDescription of figures
La figure 1 illustre schématiquement le dispositif de base selon l'invention constitué du transformateur BTITBT spécifique (101) avec son secondaire (102) en fil aluminium et d'un élément chauffant (103) La figure 2 illustre schématiquement une section du câble chauffant selon l'invention 30 avec son âme (201) en alliage d'aluminium La figure 3 illustre schématiquement un élément chauffant particulier constitué par deux fils (103) torsadés ensembles et réunis par un connecteur (305) La figure 4 illustre schématiquement un dispositif particulier avec le secondaire TBT (102) du transformateur ayant des spires de longueurs différentes et alimentant un élément chauffant (103) constitué de deux fils torsadés ensembles et réunis avec un raccord de jonction (305) La figure 5 montre une section théorique en coupe du secondaire du transformateur TBT en fil aluminium avec deux spires (501 et 502) de longueurs différentes dont l'une est reliée à l'élément chauffant (103) par un connecteur (105) La figure 6 illustre schématiquement un dispositif particulier de l'élément chauffant (103) inséré dans une rainure d'un isolant (107) FIG. 1 schematically illustrates the basic device according to the invention consisting of the specific BTITBT transformer (101) with its aluminum wire secondary (102) and a heating element (103). FIG. 2 schematically illustrates a section of the heating cable according to FIG. The invention with its aluminum alloy core (201) FIG. 3 schematically illustrates a particular heating element consisting of two wires (103) twisted together and joined by a connector (305). FIG. 4 schematically illustrates a particular device with the secondary TBT (102) of the transformer having turns of different lengths and supplying a heating element (103) consisting of two wires twisted together and joined with a junction connection (305); FIG. 5 shows a theoretical sectional section of the secondary TBT transformer in aluminum wire with two turns (501 and 502) of different lengths, one of which is connected to the heating element (103 ) by a connector (105) Figure 6 schematically illustrates a particular device of the heating element (103) inserted in a groove of an insulator (107)
Description des modes de réalisation préférés Description of the preferred embodiments
La figure 1 présente un schéma du dispositif de base de la présente invention. Le secondaire(102) du transformateur TBT (101), dont les spires délivrent une tension de quelques volts à 50 V, y alimente un élément chauffant (103) par l'intermédiaire des connecteurs (105). L'élément chauffant est inséré dans la chape (106) du plancher à chauffer, située au-dessus de l'isolant (107) et de la dalle (108). Figure 1 shows a diagram of the basic device of the present invention. The secondary (102) of the TBT transformer (101), whose turns deliver a voltage of a few volts at 50 V, feeds a heating element (103) through the connectors (105). The heating element is inserted into the floor (106) of the floor to be heated, located above the insulation (107) and the slab (108).
Comme indiqué dans la description et tel que représenté figure 2, l'élément chauffant de la présente invention est constitué d'un fil à âme massive en alliage d'aluminium (201) de préférence de la série 6000 (alliages d'aluminium magnésium - silicium) entourée par un isolant (202) de préférence en matériau isolant synthétique par exemple en polyéthylène réticulé (PRC), Dans l'exemple de la figure 1 le fil de l'élément chauffant (103) à une section de 2.5 mm2, une charge de rupture de 120 MPa, un allongement de 12% et une résistivité de 2,90 pohm.cm. As indicated in the description and as represented in FIG. 2, the heating element of the present invention consists of a solid core wire made of aluminum alloy (201), preferably of the 6000 series (magnesium aluminum alloys). silicon) surrounded by an insulator (202) preferably of synthetic insulating material for example crosslinked polyethylene (CRP), In the example of Figure 1 the wire of the heating element (103) to a section of 2.5 mm2, a breaking load of 120 MPa, elongation of 12% and resistivity of 2.90 pohm.cm.
Un autre intérêt de ce type de conducteur est son très bon comportement thermique qui permet de s'affranchir des défauts d'enrobage et évite la détérioration du câble suite à la présence de points chauds. Comme indiqué figure 1 qui présente le cas de l'utilisation en chauffage direct, la grande capacité de transport de courant de ce conducteur chauffant ne nécessite pas de sortie froide et permet son raccordement directement sur le secondaire (102) du transformateur à l'aide de deux connecteurs (105) prévu pour l'aluminium. Another advantage of this type of conductor is its very good thermal behavior that eliminates coating defects and prevents damage to the cable following the presence of hot spots. As indicated in FIG. 1, which presents the case of the use in direct heating, the large current carrying capacity of this heating conductor does not require a cold output and allows its connection directly to the secondary (102) of the transformer using two connectors (105) provided for aluminum.
Comme indiqué précédemment le secondaire est constitué d'un fil aluminium nu et massif, bobiné sous la forme d'un solénoïde. Le secondaire (102) de la figure 1 est constitué de spires rectangulaires de longueurs identiques bobinées autour du primaire et de son écran (104). Le raccordement d'une extrémité de l'élément chauffant (103) est effectué sur le segment supérieur du bobinage secondaire avec un connecteur (105). Le raccordement de l'autre extrémité est identique. As indicated above the secondary consists of a bare and solid aluminum wire, wound in the form of a solenoid. The secondary (102) of Figure 1 consists of rectangular turns of identical lengths wound around the primary and its screen (104). One end of the heating element (103) is connected to the upper segment of the secondary winding with a connector (105). The connection on the other end is the same.
Compte tenu des puissances mises en jeu, souvent voisines de 10 kW la section du bobinage secondaire est comprise entre 40 mm2 et 120 mm2, ce qui correspond environ à des diamètres du fil du secondaire de 7.5 mm à 12 mm. Ces diamètres peuvent être obtenus par le procédé de coulée et laminage en continu du fil d'aluminium, procédé très économique, La boucle de chauffage qui est constituée de l'élément chauffant et du secondaire est homogène en aluminium ce qui permet d'utiliser des raccordement prévus pour l'aluminium et évite les risques de corrosion électrolytique. Un thermostat (109) ou tout autre dispositif peut être insérer en série avec l'élément chauffant pour assurer la régulation. Given the powers involved, often close to 10 kW the secondary winding section is between 40 mm2 and 120 mm2, which corresponds to about the secondary wire diameters of 7.5 mm to 12 mm. These diameters can be obtained by the continuous casting and rolling process of the aluminum wire, a very economical process. The heating loop which consists of the heating element and the secondary is homogeneous in aluminum, which makes it possible to use intended for aluminum and avoids the risk of electrolytic corrosion. A thermostat (109) or any other device can be inserted in series with the heating element to provide regulation.
Dans un autre mode de réalisation, lorsque l'on souhaite que le champ électromagnétique rayonné par 1 'élément chauffant soit voisin de zéro on réalise cet élément chauffant (103) tel qu'indiqué figure 3 en torsadant deux fils élémentaires (302 et 304) entre eux et en assurant la continuité à une extrémité par un raccord de jonction (305). Ces deux fils élémentaires torsadés ensembles constituent le câble chauffant avec un conducteur aller et un conducteur retour. In another embodiment, when it is desired for the electromagnetic field radiated by the heating element to be close to zero, this heating element (103) is produced as shown in FIG. 3 by twisting two elementary wires (302 and 304). between them and providing continuity at one end by a junction connector (305). These two elementary wires twisted together constitute the heating cable with a go conductor and a return conductor.
La figure 4 présente un autre mode de réalisation utilisant cet élément chauffant torsadé (103). Dans ce dispositif qui est bien adapté au chauffage des locaux, l'élément chauffant (103) est installé au dessus de l'isolant (107) et dans la chape (106). Sa continuité assurée par le raccord de jonction (305). Cet élément chauffant est alimenté par le bobinage secondaire (102) du transformateur (101). Dans ce mode de réalisation les spires du bobinage secondaire ne sont pas identiques mais de longueurs différentes (501 et 502) comme indiqué figure 5 qui représente deux sections du bobinage (102) de la figure 4. Dans ce cas le raccordement s'effectue sur les spires les plus longues ce qui, compte tenu de l'encombrement des connecteurs, permet de réduire les dimensions du transformateur. Dans une autre variante chaque spire de l'hélice constituant le secondaire peut être de longueur variable et est décalée par rapport à la spire précédente dans le sens opposé. Figure 4 shows another embodiment using this twisted heating element (103). In this device which is well adapted to space heating, the heating element (103) is installed above the insulation (107) and in the yoke (106). Its continuity ensured by the junction connection (305). This heating element is powered by the secondary winding (102) of the transformer (101). In this embodiment, the turns of the secondary winding are not identical but of different lengths (501 and 502) as shown in FIG. 5, which represents two sections of the winding (102) of FIG. 4. In this case, the connection is made on the longer turns which, given the size of the connectors, reduces the dimensions of the transformer. In another variant each turn of the helix constituting the secondary may be of variable length and is offset from the previous turn in the opposite direction.
Pour constituer l'élément chauffant(103) de la figure 4 il suffit de connecter entre eux les deux fils élémentaires du câble par un raccord de jonction (305) et de couper ce même câble à la longueur souhaitée en fonction de la puissance à obtenir. To form the heating element (103) of FIG. 4, it is sufficient to connect the two elementary wires of the cable between them by a junction connector (305) and to cut the same cable to the desired length as a function of the power to be obtained. .
Avec un fil de section donnée et constante il est possible de réaliser des éléments chauffants de puissance variable en fonction de la longueur et de la tension d'alimentation, par exemple pour un élément chauffant torsadés deux fils de section 4 mm2 chacun, en alliage de la série 6000, et une puissance linéique de 16 W/m on peut obtenir les puissances indiquées dans le tableau ci-après, puissances qui sont fonction de la longueur de l'élément et de la tension d'alimentation. With a wire of given and constant section it is possible to produce heating elements of variable power as a function of the length and the supply voltage, for example for a heating element twisted two wires of section 4 mm 2 each, in alloy of series 6000, and a linear power of 16 W / m one can obtain the powers indicated in the table hereafter, powers which are function of the length of the element and the voltage of supply.
Puissance Longueur Résistance Tension d'alimentation W m S2/m V 1500 92 1,35 45 1000 62 0,91 30 750 46 0,68 22,5 Avec une même section de câble, et en modifiant seulement sa longueur et en adaptant la tension d'alimentation on obtient des éléments de puissance parfaitement adaptée à celle de la pièce à chauffer ce qui constitue l'un des principaux intérêts de l'invention. Power Length Resistance Supply voltage W m S2 / m V 1500 92 1.35 45 1000 62 0.91 30 750 46 0.68 22.5 With the same section of cable, and only changing its length and adapting the power supply is obtained power elements perfectly matched to that of the room to be heated which is one of the main interests of the invention.
Avec d'autres sections de câbles et d'autres alliages il est possible de constituer une large gamme d'éléments chauffants par exemple avec un alliage aluminium de la série 5000 et un mono fil de section 1.5 mm2 on obtient les éléments chauffants du tableau ci-après: Puissance Longueur résistance tension Trame du câble du câble d'alimentation W m ohm V 560 93,3 3,50 44,00 500 83,3 3,12 40,00 300 50,0 1,87 24,00 33,3 1,25 16,00 Une installation complète de chauffage est constituée de plusieurs éléments chauffants raccordés sur l'enroulement secondaire du transformateur par des raccords de dérivation. Comme chaque spire de cet enroulement secondaire est accessible il est possible d'ajuster finement la tension d'alimentation des éléments chauffants. With other cable sections and other alloys it is possible to build a wide range of heating elements for example with an aluminum alloy of the 5000 series and a mono-wire section 1.5 mm2 we obtain the heating elements of the table ci -after: Power Length resistance voltage Supply wire cable W m ohm V 560 93.3 3.50 44.00 500 83.3 3.12 40.00 300 50.0 1.87 24.00 33 , 3 1.25 16.00 A complete heating system consists of several heating elements connected to the secondary winding of the transformer by branch taps. As each turn of this secondary winding is accessible it is possible to finely adjust the supply voltage of the heating elements.
Par exemple le chauffage d'une maison individuelle peut être assuré par un transformateur de 12 KW alimentant plusieurs éléments chauffants de puissance comprise entre 1500 W et quelques centaines de W, chaque élément étant adapté à la pièce à chauffer. Ces éléments chauffants peuvent être, comme c'est d'usage, livrés pré tramé sur une grille et en bobine de grande longueur ou de longueur ajustée à la puissance demandée et dans ce cas les deux fils sont reliés par un raccord de jonction. For example the heating of a house can be provided by a transformer 12 KW supplying several heating elements of power between 1500 W and a few hundred W, each element being adapted to the room to be heated. These heating elements can be, as is customary, delivered pre-wired on a grid and coil of great length or length adjusted to the power demand and in this case the two son are connected by a junction connection.
La figure 6 présente un autre mode de réalisation préféré. Dans ce mode le câble (103) est inséré dans une rainure pratiquée sur l'isolant (107). La chape, traditionnelle ou liquide est ensuite réalisée et vient enrober le câble. Compte tenu de la robustesse de celui-ci, il n'est pas nécessaire que l'enrobage soit parfait et on peut admettre la présence de bulles d'air. Figure 6 shows another preferred embodiment. In this mode the cable (103) is inserted into a groove on the insulator (107). The screed, traditional or liquid is then made and comes to coat the cable. Given the robustness of it, it is not necessary that the coating is perfect and we can admit the presence of air bubbles.
Dans d'autres applications il peut être intéressant d'employer pour le câble, un isolant chargé de particules conductrices, qui tout en conservant des propriétés d'isolation électrique acceptables possède une très bonne conductivité thermique transmettant très rapidement la chaleur dans le milieu ou il est enrobé. In other applications it may be advantageous to use for the cable, an insulator loaded with conductive particles, which while maintaining acceptable electrical insulation properties has a very good thermal conductivity very rapidly transmitting heat in the environment or it is coated.
Une autre application consiste en l'utilisation de fil en alliage d'aluminium nickelé permettant d'obtenir des câbles et connecteurs supportant de hautes températures de l'ordre de 150 ou 180 C. Another application is the use of nickel-plated aluminum alloy wire to obtain cables and connectors supporting high temperatures of the order of 150 or 180 C.
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0311544A FR2860680B1 (en) | 2003-10-02 | 2003-10-02 | INTEGRATED WALL INTEGRATED ELECTRIC HEATING DEVICE AND MODULAR POWER |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0311544A FR2860680B1 (en) | 2003-10-02 | 2003-10-02 | INTEGRATED WALL INTEGRATED ELECTRIC HEATING DEVICE AND MODULAR POWER |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2860680A1 true FR2860680A1 (en) | 2005-04-08 |
| FR2860680B1 FR2860680B1 (en) | 2005-12-30 |
Family
ID=34307352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR0311544A Expired - Fee Related FR2860680B1 (en) | 2003-10-02 | 2003-10-02 | INTEGRATED WALL INTEGRATED ELECTRIC HEATING DEVICE AND MODULAR POWER |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2860680B1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103604152A (en) * | 2013-11-15 | 2014-02-26 | 浦陈瑜 | Ecological aluminum-alloy board with electric heating devices |
| CN108513371A (en) * | 2018-02-13 | 2018-09-07 | 耀能（上海）节能科技股份有限公司 | A kind of heating device |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB898905A (en) * | 1957-09-17 | 1962-06-14 | Percy Howard Greer | Improvements relating to electrically heated floors, walls, ceilings, and the like |
| DE2412450A1 (en) * | 1974-03-15 | 1975-09-18 | Dieter Willas | Underfloor heating element - has flat sheet-filament with metal mesh on one or both sides and insulated |
| US4200973A (en) * | 1978-08-10 | 1980-05-06 | Samuel Moore And Company | Method of making self-temperature regulating electrical heating cable |
| EP0117001A1 (en) * | 1983-02-22 | 1984-08-29 | Carbolite Furnaces Limited | Heating panels |
| WO1995008741A1 (en) * | 1993-09-24 | 1995-03-30 | Barry James Marsden | Electric heater |
-
2003
- 2003-10-02 FR FR0311544A patent/FR2860680B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB898905A (en) * | 1957-09-17 | 1962-06-14 | Percy Howard Greer | Improvements relating to electrically heated floors, walls, ceilings, and the like |
| DE2412450A1 (en) * | 1974-03-15 | 1975-09-18 | Dieter Willas | Underfloor heating element - has flat sheet-filament with metal mesh on one or both sides and insulated |
| US4200973A (en) * | 1978-08-10 | 1980-05-06 | Samuel Moore And Company | Method of making self-temperature regulating electrical heating cable |
| EP0117001A1 (en) * | 1983-02-22 | 1984-08-29 | Carbolite Furnaces Limited | Heating panels |
| WO1995008741A1 (en) * | 1993-09-24 | 1995-03-30 | Barry James Marsden | Electric heater |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103604152A (en) * | 2013-11-15 | 2014-02-26 | 浦陈瑜 | Ecological aluminum-alloy board with electric heating devices |
| CN108513371A (en) * | 2018-02-13 | 2018-09-07 | 耀能（上海）节能科技股份有限公司 | A kind of heating device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2860680B1 (en) | 2005-12-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0616166B1 (en) | Heated fluid line | |
| US7381900B2 (en) | Power cable for direct electric heating system | |
| CN108980504A (en) | Long-distance transport pipes electric tracer heating system and its laying method | |
| EP2852001B1 (en) | Superconducting cable joint | |
| FR3009610A1 (en) | WATER HEATER | |
| CA2968604A1 (en) | Jointed power cable and method of manufacturing the same | |
| US6917272B2 (en) | Electric device | |
| FR2860680A1 (en) | Electrical heating device used at very low voltage in e.g. heating floors, has transformer having secondary winding delivering voltage ranging from a few volts to fifty volts to heating unit having core wire made from aluminum alloy | |
| EP2842136B1 (en) | Cable made of litz wires | |
| CH704993A1 (en) | Electric cable. | |
| US10959295B2 (en) | Shielded wire for high voltage skin effect trace heating | |
| EP1858298B1 (en) | Self-regulating heating wire | |
| FR2568051A1 (en) | LIGHT SWITCH | |
| KR20220135384A (en) | Heating cable composed with linear temperature sensor | |
| CA2036416C (en) | Thermoelectric generator for heating liquids | |
| EP1152509A1 (en) | Electricity transport and distribution system | |
| EP0859537B1 (en) | Heating device of an overmolded heating element | |
| FR2652477A1 (en) | CUT TO LENGH HEATER CABLE. | |
| FR2528224A1 (en) | TRANSFORMER, IN PARTICULAR A VOLTAGE LOWERER FOR AN ELECTRIC WELDING MACHINE | |
| FR2566985A1 (en) | Heating panel for electrical heating installation | |
| KR102661924B1 (en) | Heating cable inserted into the pipe | |
| EP1782659B1 (en) | Device for heating grounds, in particular sports grounds | |
| FR2902273A1 (en) | Electrical heating cable for thawing and clearing snow from e.g. airport track, has positive temperature coefficient polymer composition layer surrounding central element and contacting conducting surfaces, where element has heater wire | |
| RU2770688C2 (en) | Electric heating cable | |
| RU2789980C2 (en) | Shielded fluoroplastic wire for high-temperature satellite heating of pipelines based on the skin effect |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20140630 |