EP0011527A1

EP0011527A1 - Radiateur à convection

Info

Publication number: EP0011527A1
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: 1980-05-28
Also published as: FR2439368A1; AU5202879A; ATE7169T1; ZA795587B; US4384189A; EP0011527B1; DE2966922D1; ES485208A1; FR2439368B1

Abstract

La présente invention concerne un nouveau radiateur à convection. Ce radiateur est caractérisé en ce que le second passage 12 du circuit de circulation d'air par convection naturelle est également le premier passage 12 du circuit de circulation d'air par convection forcée 13, et en ce que la sortie d'air chaud 9 dudit circuit de circulation d'air par convection forcée se situe sensiblement au niveau du sol; un seul élément de chauffage 5 étant ainsi commun aux deux circuits de circulation d'air précités.

Description

La présente invention se rapporte d'une manière générale aux appareils de chauffage des locaux et concerne plus particulièrement un nouveau radiateur à convection.
On connaît divers types de radiateurs notamment à convection. Ceux-ci sont conçus pour fonctionner soit en convection naturelle, soit en convection forcée. D'une manière générale, pour le mode de fonctionnement en convection naturelle, ces radiateurs sont constitués d'une carrosserie comprenant une première ouverture à sa partie inférieure permettant l'admission d'air froid, d'un élément chauffant, et d'une seconde ouverture à la partie supérieure de la carrosserie permettant l'évacuation de l'air chaud. D'autre part, pour le mode de fonctionnement en convection.forcée, un tel radiateur comprend de plus un dispositif électro-mécanique tel que ventilateur ou turbine dont une entrée aspire l'air froid admis par la première ouverture. Un tel radiateur électrique peut accessoirement être équipé d'un commutateur permettant plusieurs allures de chauffage et d'un thermostat.
Toutefois, les radiateurs électriques à convection du type décrit précédemment présentent un inconvénient majeur. En effet, du fait que le sens du flux d'air est le même dans les deux modes de convection, c'est à dire de bas en haut, l'air chaud ne peut s'échapper du radiateur qu'à sa partie supérieure ou à le partie supérieure de l'une ou de ses deux parois latérales. Ainsi,les couches moyennes et supérieures de l'air ambiant sont exagérement chauffées, tandis que les couches d'air situées près du sol sont insuffisamment chauffées, car ces dernières ne sont pas animées d'un mouvement de convection. Il en résulte une pénible sensation d'inconfort (pieds froids) qui peut entrainer un malaise physiologique et même les maladies en résultant (refroidissements, grippes, etc.).
La présente invention a pour but notamment de remédier à cet inconvénient en proposant un nouveau radiateur à convection utilisant indifféremment le chauffage par convection naturelle ou le chauffage par convection forcée, et dont le sens du flux d'air pour le mode de fonctionnement en convection forcée est le sens inverse du flux d'air pour le mode de fonctionnement en convection naturelle .. Ainsi, en utilisation en convection forcée, on souffle très rapidement au niveau du sol, où elle est essentielle, une bienfaisante nappe d'air chaud. De plus, en utilisation en convection naturelle, on dispose d'un mode de chauffage silencieux, ce qui présente un avantage certain de confort (chauffage durant la nuit par exemple) et d'économie d'énergie (pas de consommation électrique du moteur).
A cet effet, l'invention a pour objet un nouveau radiateur à convection utilisant indifféremment le chauffage par convection naturelle ou le chauffage par convection forcée, du type comprenant un circuit de circulation d'air par convection naturelle et un circuit de circulation d'air par convection forcée comportant un moyen de convection d'air, tel que par exemple une turbine, chacun des deux circuits de circulation d'air comprenant un premier passage de circulation d'air communiquant avec au moins une entrée d'air froid, un second passage de circulation d'air communiquant avec au moins une sortie d'air chaud, et un élément de chauffage tel qu'une résistance électrique séparant ces deux passages, caractérise en ce que ledit second passage dudit circuit de circulation d'air par convection naturelle est également ledit premier passage dudit circuit de circulation d'air par convection forcée, et en ce que ladite sortie d'air chaud dudit circuit de circulation d'air par convection forcée se situe sensiblement au niveau du sol ; un seul élément de chauffage étant ainsi commun aux deux circuits de circulation d'air précités.
On comprend qu'ainsi, dans le cas d'utilisation en convection forcée, le flux d'air est inversé puisque l'air froid pénètre par le haut et l'air chaud s'échappe à la partie inférieure du radiateur.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, le moyen de convection d'air précité est situé dans le second passage précité du circuit de circulation d'air par convection forcée précité, en-dessous de l'unique élément de chauffage.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'entrée d'air froid précitée communiquant avec le premier passage précité du circuit de circulation d'air par convection forcée précité, qui correspond à la sortie d'air chaud précitée communiquant avec le second passage précité du circuit de circulation d'air par convection naturelle précitée, se situe sur la partie supérieure dudit radiateur, de préférence la face horizontale supérieure.
Il faut encore noter que, suivant l'invention, l'entrée d'air froid précitée communiquant avec le premier passage précité du circuit de circulation d'air par convection naturelle précité se situe sur la partie inférieure dudit radiateur, de préférence la face horizontale inférieure, et que la sortie d'air chaud précitée du circuit de circulation d'air par convection forcée se situe sur la partie latérale inférieure dudit radiateur.
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 figure 1 est une vue en perspective du radiateur électrique à convection ; la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1, dans le cas de fonctionnement en convection naturelle ; la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1, dans le cas de fonctionnement en convection forcée ; la figure 4 est une vue similaire à la figure 3 pour un autre mode de réalisation ; la figure 5 est une vue schématique du radiateur selon l'invention équipé d'un dispositif de commande automatique et la figure 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 auto- . matique.

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 convection d'air 6 tel que par exemple une turbine carénée 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 figure 2, on peut définir un circuit de circulation d'air par convection 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 convection naturelle, sert également d'entrée d'air froid en mode de chauffage par convection forcée, comme on le voit sur la figure 3 où les flèches A représentent l'injection de l'air froid.
De plus, sur la figure 3, on peut définir un circuit de circulation d'air par convection forcée 13 comprenant un premier passage de circulation d'air 12 qui correspond au second passage 12 du circuit de circulation d'air par convection naturelle 10 (figure 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 d'air par convection forcée 13 communique avec l'ouverture 4 correspondant à l'entrée d'ait froid,et le second passage de circulation d'air 14 comporte la turbine carénée 6 dont l'orifice d'évacuation 8 communique avec l'ouverture 9 correspondant à la sortie d'air chaud, les flèches B de la figure 3 représentant l'éjection de l'air chaud.
Comme on le voit sur les figures 2 et 3, l'ouverture 9, c'est-à-dire la sortie d'air chaud du circuit de circulation d'air par convection forcée 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 circuit de circulation d'air par convection forcée 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 figure 4, la turbine carénée 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 convection 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 convection naturelle, on met en service la résistance électrique 5 sans faire fonctionner la turbine 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 convection naturelle 10, et est évacué par l'ouverture supérieure 4. Les dimensions respectives et l'implantation de la résistance 5 et de la turbine 6 sont étudiées 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 convection forcée, on met en service simultanément la résistance électrique 5 et la turbine 6. L'air froid est admis dans le premier passage 12 du circuit de circulation d'air par convection forcée 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 la turbine 6 par son orifice d'aspiration 7. Il en est évacué par l'orifice 8 et s'échappe par l'ouverture 9. Si la turbine 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 chaiffage par convection naturelle au régime de chauffage par convection 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 de la turbine, Mais il s'est avéré que dans ces conditions, la tempe- rature 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 la turbine.
Selon la figure 5, la commutation d'un régime de fonctionnement à l'autre est effectuée par un dispositif de commande automatique. Ce dispositif comprend, dans l'exemple décrit et représenté, un premier thermostat TH₆ monté dans le circuit de commande de la turbine 6 et avantageusement un deuxième thermostat TH₅ 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 thermostat TH₆ pour la commande de la turbine 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 TH₅ 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 convection naturelle. La turbine est hors service. Lorsque la température au niveau du sol, qui diminue en raison des pertes calo- .rifiques, atteint le seuil de température inférieur le thermostat TH₆ enclenche la turbine 6. Le radiateur' fonctionne par conséquent en régime de chauffage par convection forcée. La température au niveau du sol augmente jusqu'à ce que le thermostat TH₆ constate que la température de seuil supérieur est atteinte et met hors service la turbine. A la suite de la nouvelle baisse de température, la turbine sera de nouveau enclenchée. Par conséquent, la thermostat TH₆ assure le maintien d'une température agréable au niveau du sol, par la mise en service périodique de la turbine 6.
Il est de même pour la résistance 5 qui est mis périodiquement en état de travail par son thermostat TH₅ 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 figure 2 illustre bien ce fonctionnement par périodes de la résistance 5 et de la turbine 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 pris ds 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 TH₆ et TH₅ont été réglés sur des valeurs de seuil inférieur de 19 et 20° respectivement.
En se reportant à la figure 2, on constate que de l'air froid est introduit dans la pièce à l'instant de temps t₁. La résistance 5 et la turbine 6 sont hors service. A l'instant t₂, les thermostats TH₅ et TH₆ détectent que la température atteint le seuil inférieur auquel ils sont réglés. Les thermostats enclenchent par conséquent la résistance 5 et la turbine 6. A l'instant t₃ le thermostat TH₆ constate l'atteinte de son seuil de température supérieur et arrête la turbine. Comme il ressort de la figure 2, en correspondance avec le rythme rapide auquel évolue la température au niveau du sol (courbes C1 et C3), la turbine 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 figure 2, pour une durée de 51 minutes entre les instants t₁ et t_f, 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 la turbine, l'économie d'énergie primaire est considérable, puisque la durée de travail effectif de la turbine 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'équipper seulement la turbine d'un dispositif de commande automatique.
En effet, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent.

Claims

1. Radiateur à convection utilisant indifféremment le chauffage par convection naturelle ou le chauffage par convection forcée, du type comprenant un circuit de circulation d'air par convection naturelle et un circuit de circulation d'air par convection forcée comportant un moyen de convection d'air, tel que par exemple une turbine, chacun des deux circuits de circulation d'air comprenant un premier passage de circulation d'air communiquant avec au moins une entrée d'air froid, un second passage de circulation d'air communiquant avec au moins une sortie d'air chaud, et un élément de chauffage séparant ces deux passages, caractérisé en ce que ledit second passage dudit circuit de circulation d'air par convection naturelle est également ledit premier passage dudit circuit de circulation d'air par convection forcée, et en ce que ladite sortie d'air chaud dudit circuit de circulation d'air par convection forcée se situe sensiblement au niveau du sol; un seul élément de chauffage étant ainsi commun aux deux circuits de circulation d'air précité.

2. Radiateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de convection d'air précité est situé dans le second passage précité du circuit de circulation d'air par convection forcée précité, en dessous de l'unique élément de chauffage précité.

3. Radiateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'entrée d'air froid précitée de circulation d'air par convection forcée précité, qui correspond à la sortie d'air chaud précitée communiquant avec le second passage précité du circuit de circulation d'air par convection naturelle précité, < se situe sur la partie supérieure dudit radiateur, de préférence la face horizontale supérieure.

4. Radiateur selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'entrée d'air froid précitée communiquant avec le premier passage précité du circuit de circulation d'air par convection naturelle précité se situe sur la partie inférieure dudit radiateur, de préférence la face horizontale inférieure, et en ce que la sortie d'air chaud précitée du circuit de circulation d'air par convection forcée se situe sur la partie latérale inférieure dudit radiateur.

5. Radiateur selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de commande automatique au moins pour le chauffage par convection forcée, sensibles à la température et comportant un seuil inférieur d'enclenchement et un seuil supérieur d'arrêt dudit chauffage par convection forcée.

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

7. Radiateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque moyen de commande automatique précité est formé par un dispositif thermostat à deux seuils de température, monté dans le circuit de commande de la turbine précitée ou de l'élément de chauffage précité, de façon à mettre en service ou hors service ladite turbine ou ledit élément de chauffage, suivant que la température détectée a tendance à tomber en dessous du seuil de tespérature inférieure ou à dépasser le seuil de température supérieure.

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