EP0011527B1

EP0011527B1 - Radiateur à convection

Info

Publication number: EP0011527B1
Application number: EP79400747A
Authority: EP
Inventors: Jacques Jacob Dahan
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-10-20
Filing date: 1979-10-15
Publication date: 1984-04-18
Also published as: EP0011527A1; US4384189A; ES485208A1; AU5202879A; FR2439368A1; DE2966922D1; ZA795587B; FR2439368B1; ATE7169T1

Description

La présente invention concerne un radiateur à convection comprenant un dispositif de chauffage et un ventilateur, qui sont montés à l'intérieur d'une carrosserie pourvue de moyens d'ouverture dans la partie inférieure et d'une ouverture dans sa partie supérieure, à l'arrêt du ventilateur l'air circulant de façon naturelle à travers la carrosserie, avec admission de l'air froid à travers les moyens d'ouverture inférieure et sortie de l'air chaud à travers l'ouverture supérieure, le ventilateur étant agencé pour provoquer une circulation forcée de l'air à travers le radiateur, dans la direction inverse de celle de la circulation naturelle, avec admission de l'air froid par l'ouverture supérieure et refoulement de l'air chaud à travers les moyens d'ouverture inférieure. Du FR-A-2 148 408 il est connu un radiateur de ce type qui présente une structure interne relativement complexe. Une cloison verticale s'étend entre l'entrée et la sortie. Elle délimite à l'intérieur du radiateur un passage d'air d'entrée d'écoulement ascendant de l'air et un passage de sortie d'écoulement descendant. Les convecteurs en forme de résistance électrique sont situés à l'extrémité arrière du passage descendant, devant la sortie d'air chaud. La face avant du radiateur comprend une deuxième ouverture, située dans sa partie supérieure. Une deuxième cloison verticale empêche l'air ayant traversé le passage ascendant de sortir par l'ouverture supérieure. Les ventilateurs sont situés en amont des convecteurs lors du fonctionnement du radiateur en régime de chauffage à circulation d'air forcé.
Ce radiateur connu a pour inconvénient majeur que sa structure interne est relativement complexe notamment en raison de la nécessité de prévoir deux passages d'air, l'un pour le fonctionnement en régime de chauffage à circulation naturelle et l'autre pour le fonctionnement de chauffage à circulation forcée. D'autre part, du fait que les convecteurs sont situés à l'extrémité aval du passage d'air à travers le radiateur, en forme d'un U, ils ne sont pas en mesure de produire une véritable circulation d'air dans le radiateur quand les ventilateurs sont hors service.
Un autre radiateur du type indiqué plus haut est connu par le brevet US N° 2 022 332. La structure de ce radiateur est fondée pratiquement sur le même principe que le radiateur connu par la demande de brevet français N° 2 148 408. Dans ce radiateur connu par le brevet US, il y a également deux passages et le dispositif de chauffage est situé en partie au-dessus du ventilateur et est formé par une plaque verticale placée dans les parties médianes supérieures du radiateur. Pour pouvoir réduire la puissance de la première plaque de chauffage, on a prévu une deuxième plaque chauffante verticale frontale.
Ce deuxième radiateur connu a pour inconvénient majeur de présenter une structure interne compliquée sans pour autant être d'un rendement satisfaisant.
La présente invention a pour objectif de proposer un radiateur qui présente une structure interne simple tout en assurant de bonnes conditions de chauffage dans les deux modes de fonctionnement.
Pour atteindre ce but, le radiateur selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un seul passage d'air à l'intérieur de la partie de la carrosserie située au-dessus du ventilateur et en ce que le dispositif de chauffage est placé dans la partie inférieure de la carrosserie au-dessus du ventilateur dans ledit passage d'air.
Suivant une caractéristique avantageuse de l'invention, ce radiateur comprend deux systèmes séparés de commande automatique, un système pour la commande dudit dispositif de chauffage et un système pour la commande du ventilateur, chaque système comprenant un thermostat à deux seuils, un seuil inférieur de mise en service et un seuil supérieur de mise hors service, et en ce que le thermostat de commande dudit ventilateur est agencé pour être sensible à la température dans une zone proche du sol du local à chauffer, tandis que le thermostat de commande dudit dispositif de chauffage est agencé pour être sensible à la température à un niveau plus haut dans le local.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels:

La fig. 1 est une vue en perspective du radiateur électrique à convection.
La fig. 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la fig. 1, dans le cas de fonctionnement en circulation naturelle.
La fig. 3 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la fig. 1, dans le cas de fonctionnement en circulation forcée.
La fig. 4 est une vue similaire à la fig. 3 pour un autre mode de réalisation.
La fig. 5 est une vue schématique du radiateur selon l'invention équipé d'un dispositif de commande automatique et
La fig. 6 présente, sous forme de plusieurs courbes, les résultats de mesures de température effectuées à plusieurs endroits d'un local équipé du radiateur précité, lors du fonctionnement du dispositif de commande automatique.

Suivant un exemple de réalisation et se reportant aux dessins annexés, un radiateur à convection 1 conforme à l'invention comprend une carrosserie 2 équipée en sa partie inférieure d'une ouverture 3 et en sa partie supérieure d'une autre ouverture 4, les ouvertures 3 et 4 étant de dimensions appropriées et généralement dotées d'un dispositif de protection tel que grille, ouies...
Le radiateur 1 comporte un élément de chauffage tel que par exemple une résistance électrique 5 pouvant occuper toute la largeur de l'appareil. Cette résistance électrique 5 peut être réalisée de diverses manières telles que fil boudiné, tissé, résistance de type «blindé» ou autre.
Sous la résistance 5 est placé un moyen de circulation d'air 6 tel que par exemple un ventilateur caréné 6, de forme, dimensions et débit appropriés, dont l'orifice d'aspiration 7 est placé à la partie supérieure, c'est-à-dire au voisinage immédiat de la résistance 5, et dont l'orifice d'évacuation 8 est situé en face d'une ouverture correspondante 9, aménagée dans la carrosserie 2, ladite ouverture 9 étant elle-même dotée d'un dispositif de protection tel que grille, ouies...
Comme on le voit sur la fig. 2, on peut définir un circuit de circulation d'air par circulation naturelle 10, comprenant un premier passage de circulation d'air 11 et un second passage de circulation d'air 12, la résistance électrique 5 séparant ces deux passages. Le premier passage de circulation d'air 11 communique avec l'ouverture 3 correspondant à l'entrée d'air froid, les flèches A représentant l'injection de l'air froid. De plus, le second passage de circulation d'air 12 communique avec l'ouverture 4 correspondant à la sortie d'air chaud, les flèches B représentant l'éjection de l'air chaud.
L'ouverture 4, c'est-à-dire la sortie d'air chaud en mode de chauffage par circulation naturelle, sert également d'entrée d'air froid en mode de chauffage par circulation forcée, comme on le voit sur la fig. 3 où les flèches A représentent l'injection de l'air froid.
De plus, sur la fig. 3, on peut définir un circuit de circulation forcée d'air 13 comprenant un premier passage de circulation d'air 12 qui correspond au second passage 12 du circuit de circulation naturelle d'air 10 (fig. 2), et un second passage de circulation d'air 14. La résistance électrique 5 sépare également ces deux passages de circulation d'air 12 et 14, et elle est donc commune aux deux circuits de circulation d'air 10 et 13. Le premier passage 12 du circuit de circulation forcée d'air 13 communique avec l'ouverture 4 correspondant à l'entrée d'air froid, et le second passage de circulation d'air 14 comporte le ventilateur caréné 6 dont l'orifice d'évacuation 8 communique avec l'ouverture 9 correspondant à la sortie d'air chaud, les flèches B de la fig. 3 représentant l'éjection de l'air chaud.
Comme on le voit sur les figs 2 et 3, l'ouverture 9, c'est-à-dire la sortie d'air chaud du circuit de circulation forcée d'air 13, se situe sensiblement au niveau du sol, de préférence sur la partie latérale inférieure de la carrosserie 2 du radiateur 1. De plus, l'ouverture 4, c'est-à-dire l'entrée d'air froid du dircuit de circulation forcée d'air 13, est située sur la partie supérieure du radiateur 1, de préférence la face horizontale supérieure.
Selon un autre mode de réalisation de la présente invention représenté sur la fig. 4, le ventilateur caréné 6 comporte deux orifices d'évacuation 8 situés en face des deux ouvertures correspondantes 9 aménagées dans la carrosserie 2. Cette réalisation permet, en utilisation en circulation forcée, de souffler simultanément une nappe d'air chaud de chaque côté du radiateur, ce qui en augmente l'efficacité, en particulier dans le cas d'un radiateur de chauffage d'appoint placé au milieu d'un local.
Le fonctionnement et la manière d'utiliser le radiateur électrique à convection selon l'invention se déduisent de la description qui précède et seront expliqués dans ce qui suit.
Lorsqu'on utilise le radiateur 1 en circulation naturelle, on met en service la résistance électrique 6 sans faire fonctionner le ventilateur 6. L'air froid est admis dans le premier passage 11 par l'intermédiaire de l'ouverture inférieure 3, s'échauffe en passant sur la résistance 5, est admis dans le second passage 12 du circuit de circulation d'air par circulation naturelle 10, et est évacué par l'ouverture supérieure 4. Les dimensions respectives et l'implantation de la résistance 5 et du ventilateur 6 sont étudiés de manière à ce que le flux d'air soit bien calculé et que la résistance 5 chauffe sans rougir.
Lorsqu'on utilise le radiateur 1 en circulation forcée, on met en service simultanément la résistance électrique 5 et le ventilateur 6. L'air froid est admis dans le premier passage 12 du circuit de circulation forcée d'air 13 par l'intermédiaire de l'ouverture supérieure 4, s'échauffe en passant sur la résistance 5, est admis dans le second passage 14 en pénétrant dans le ventilateur 6 par son orifice d'aspiration 7. Il en est évacué par l'orifice 8 et s'échappe par l'ouverture 9. Si le ventilateur 6 possède deux orifices d'évacuation 8, l'air chaud s'échappe par les deux ouvertures 9.
La commutation d'un régime de fonctionnement à l'autre à savoir du régime de chauffage par circulation naturelle au régime de chauffage par circulation forcée et inversement peut être faite manuellement, par exemple en actionnant un interrupteur monté respectivement dans le circuit de commande de la résistance de chauffage et du ventilateur.
Mais il s'est avéré que dans ces conditions, la température dans le local chauffé est souvent trop élevée ou trop basse, mais a rarement la valeur désirée, ressentie comme étant agréable par les personnes présentes dans ce local et, de plus, ne peut pas être maintenue à ce niveau pendant une certaine durée de temps. A cet inconvénient s'ajoute que la commande manuelle ne garantit pas des conditions de fonctionnement optimales du radiateur, ce qui entraîne en général un gaspillage d'énergie primaire, c'est-à-dire d'énergie consommée par la résistance et le ventilateur.
Selon la fig. 5, la commutation d'un régime de fonctionnement à l'autre est effectuée par un dispositif de commandé automatique. Ce dispositif comprend, dans l'exemple décrit et représenté, un premier thermostat TH_e monté dans le circuit de commande du ventilateur 6 et avantageusement un deuxième thermostat TH_s placé dans le circuit électrique de la résistance 5.
Chaque thermostat comprend un seuil inférieur de température qui constitue le seuil d'enclenchement de l'organe à commander et un seuil de température supérieur d'arrêt de cet organe. Ainsi, chaque thermostat met en service et hors service l'organe à commander auquel il est associé suivant que la température détectée soit atteint le seuil de température inférieur où est inférieure à cette température de seuil, soit atteint le seuil de température ou est plus élevée que cette température de seuil.
Le thermostatTH_s pour la commande du ventilateur 6 est réglé pour assurer que la température au niveau du sol soit automatiquement maintenue dans une plage de température désirée, tandis que le thermostat TH_s de la résistance de chauffage 5 assure le maintien d'une température ambiante confortable générale dans le local à chauffer. Les seuils de température des deux thermostats sont réglables.
Le fonctionnement du radiateur commandé par le dispositif de commande se déduit aisément de la description donnée ci-dessus du radiateur et de son dispositif de commande automatique. On suppose un état initial où le radiateur fonctionne en régime de chauffage par circulation naturelle. Le ventilateur est hors service. Lorsque la température au niveau du sol, qui diminue en raison des pertes calorifiques, atteint le seuil de température inférieur le thermostat TH, enclenche le ventilateur 6. Le radiateur fonctionne par conséquent en régime de chauffage par circulation forcée. La température au niveau du sol augmente jusqu'à ce que le thermostat TH_s constate que la température de seuil supérieur est atteinte et met hors service le ventilateur. A la suite de la nouvelle baisse de température, le ventilateur sera de nouveau enclenché. Par conséquent, le thermostat TH₆ assure le maintien d'une température agréable au niveau du sol, par la mise en service périodique du ventilateur 6.
Il est de même pour la résistance 5 qui est mis périodiquement en état de travail par son thermostat TH_s qui la relie à la source électrique lorsque la température détectée atteint le seuil inférieur et coupe le circuit d'alimentation en courant à l'atteinte du seuil supérieur.
La fig. 6 illustre bien ce fonctionnement par périodes de la résistance 5 et du ventilateur 6. Cette figure représente sous forme de quatre courbes C1 à C4 l'évolution de la température mesurée à quatre endroits différents à l'intérieur d'une pièce dans laquelle se trouve le radiateur. Les courbes C1 et C2 ont été prises au niveau du sol, l'endroit de mesure correspondant à la courbe C1 étant plus éloigné du radiateur que celui de la prise de la courbe C2. La courbe C3 représente la variation de la température à la mi-hauteur de la pièce, à peu près à la même distance du radiateur que l'endroit de la prise de la courbe C2. La courbe C4 a été obtenue en mesurant la température à proximité du plafond de la pièce. Les courbes T et R, en dessous de l'abcisse t, illustrent l'état de fonctionnement de la turbine 6 (la courbe T) et de la résistance 5 (courbe R), en correspondance avec les états de température indiqués par les courbes C1 à C4. Les thermostats TH_s et TH_s ont été réglés sur des valeurs de seuil inférieur de 19 et 20° respectivement.
En se reportant à la fig. 6, on constate que de l'air froid est introduit dans la pièce à l'instant de temps t,. La résistance 5 et le ventilateur 6 sont hors service. A l'instant t₂, les thermostats TH_S et TH₆ détectent que la température atteint le seuil inférieur auquel ils sont réglés. Les thermostats enclenchent par conséquent la résistance 5 et le ventilateur 6. A l'instant t₃ le thermostat TH₆ constate l'atteinte de son seuil de température supérieur et arrête le ventilateur. Comme il ressort de la fig. 6, en correspondance avec le rythme rapide auquel évolue la température au niveau du sol (courbes C1 et C3), le ventilateur 6 ne travaille que pendant des courtes durées, qui se suivent relativement rapidement en comparaison aux périodes de fonctionnement de la résistance 5, illustrées par la courbe R qui correspond à l'allure des courbes C3 et C4. L'introduction de l'air froid cesse à l'instant t_f.
Dans l'exemple de la fig. 6, pour une durée de 51 minutes entre les instants t, et t,, la résistance 5 n'a fonctionné que pendant 37 minutes, ce qui représente une économie d'énergie électrique d'environ 27,5% par rapport à un régime à commande manuelle pour lequel, dans les circonstances indiquées, on aurait vraisemblablement laissé fonctionner la résistance de façon permanente. En ce qui concerne le ventilateur, l'économie d'énergie primaire est considérable, puisque la durée de travail effectif du ventilateur 6 est relativement courte. L'économie d'énergie importante s'accompagne du maintien parfait des températures à des valeurs désirées.
Dans l'exemple décrit et représenté, l'élément de chauffage est formé par une résistance électrique. Il est évident que tout autre élément de chauffage pourrait être utilisé à la place de la résistance électrique, par exemple un élément de chauffage à gaz, mazout, bois, charbon, kérosène ou analogue. Bien entendu il pourrait être suffisant dans certain cas d'équiper seulement le ventilateur d'un dispositif de commande automatique.

Claims

1. Radiateur à convection comprenant un dispositif de chauffage (5) et un ventilateur (6), qui sont montés à l'intérieur d'une carrosserie pourvue de moyens d'ouverture (3, 9) dans sa partie inférieure et d'une ouverture (4) dans sa partie supérieure, à l'arrêt du ventilateur l'air circulant de façon naturelle à travers la carrosserie, avec admission de l'air froid à travers les moyens d'ouverture inférieure (3) et sortie de l'air chaud à travers l'ouverture supérieure (4), le ventilateur (6) étant agencé pour provoquer une circulation forcée de l'air à travers le radiateur, dans la direction inverse à celle de la circulation naturelle, avec admission de l'air froid par l'ouverture supérieure (4) et refoulement de l'air chaud à travers les moyens d'ouverture inférieure (9) caractérisé en ce qu'il comprend un seul passage d'air à l'intérieur de la partie de la carrosserie (2), situé au-dessus du ventilateur (6), et en ce que le dispositif de chauffage (5) est placé dans la partie inférieure de la carrosserie (2) au-dessus du ventilateur (6) dans ledit passage d'air.

2. Radiateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend deux systèmes séparés de commande automatique, un système (TH5) pour la commande du dispositif de chauffage (5) et un système (TH6) pour la commande du ventilateur (6), chaque système comprenant un thermostat à deux seuils, un seuil inférieur de mise en service et un seuil supérieur de mise hors service, et en ce que le thermostat (TH6) de commande du ventilateur est agencé pour être sensible à la température dans une zone proche du sol du local à chauffer, tandis que le thermostat (TH5) de commande du dispositif de chauffage (5) est agencé pour être sensible à la température à un niveau plus haut dans ce local.

3. Radiateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de commande automatique (TH6) au moins pour le chauffage à circulation d'air forcée, sensibles à la température et comportant un seuil inférieur d'enclenchement et un seuil supérieur d'arrêt dudit chauffage à circulation d'air forcée.

4. Radiateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de commande automatique (TH5) pour l'élément de chauffage (5), ces moyens étant sensibles à la température et comportant un seuil inférieur d'enclenchement et un seuil supérieur d'arrêt dudit élément de chauffage.

5. Radiateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément de chauffage est formé par une résistance électrique.