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"Procédé et dispositif pour le, chauffage de locaux par surfaces de chauffe, , placées en élévation"
La présente invention est relative au chauffage des locaux, et en particulier des ateliers,, dans lesquels on désire éviter le soufflage d'air chaud et où, pour des raisons quelconques; on ne peut ou ne veut réaliser le chauffage par le sol ou par des surfaces de chauffe placées au voisinage de ce sol.
L'invention repose sur cette observation que le chauffage d'un local, en particulier de grande hauteur; est d'autant plus économique qu'il existe un plus faible écart de température entre les parties hautes- de ce local et la zone d'occupation.
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L'emploi classique de surfaces de chauffe placées en élévation, (par exemple de:tuyaux lisses placés à trois mètres de hauteur), est de notoriété publique une mauvaise solution parce que les trois quarts de la chaleur émise par ces tuyaux montent vers le plafond au détriment de la. zone d'occupation.
Cette régularité de la température'en fonction de la hauteur est parfaitement réalisée par le chauffage par le sol.
Cependant, outre que ce chauffage n'est pas toujours réalisable, soit que le sol soit déjà construit;, soit qu'il soit occupé par des machines- ou des meubles supposant à la transmission de la chaleur, il présente l'inconvénient, du fait de cette régularité de la température en fonction de la hauteur, de provoquer des mouvements d'air froid descendants; qui peuvent gner les occupants.
L'invention a pour but de réaliser le chauffage de locaux par surfaces de chauffe placées en élévation en permettant des économies de première installation et d'importantes économies d'exploitation sans provoquer de gêne pour les occupants .
Elle a pour objet un procédé de chauffage consistant à placer des surfaces de chauffe à une certaine hauteur; par exemple deux à trois mètres suivant lles cas, et à disposer audessus de ces surfaces des écrans de chaleur destinés à renvoyer par rayonnement la chaleur vers les parties basses du local.
La chaleur émise par rayonnement par la partie inférieuse de la -.,surface de chauffe se diffuse dans la zone intérieure du local et contribue à son chauffage. La chaleur émise par rayonnement par la partie supérieure de la surface de chauffe et la chaleur émise par convection ,par la totalité de la surface de chauffe sont interceptées par l'écran, qui s'échauffe et transmet, à son tour, la chaleur de deux façons différentes : a) par rayonnement de saface inférieure vers la partie basse du local,-
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b) par rayonnement et convection de sa face supérieure vers la partie haute.
Comme la chaleur émise .'vers cette partie haute doit être strictement limitée à celle nécessaire pour éviter la produc- tion de courants d'air froids descendants, cette quantité de chaleur émise vers cette partie haute est diminuée dans la proportion voulue; conformément à. l'invention, par le calori- fugeage de la surface supérieure des écrans, ce calorifugea- ge pouvant être obtenu par un matériau isolant quelconque (laine de verre, feutre, bourrelet de soie, etc...) en épais- seur convenable.
Pour obtenir une aussi grande régularité de température que possible sur la. face inférieure de ces écrans; il convient que, quelle que soit la. nature de :-ceux-ci (métal, ou matériau @ non conducteur), ils n'aient pas d'autre contact direct avec les surfaces de chauffe que ceux qui pourraient être nécessaires à. leur fixation sur ces surfaces.
Les surfaces de chauffe peuvent être de formes diverses; en particulier, elles peuvent être constituées par des tuyaux lisses ou des tuyaux à ailettes parcourus intérieurement par un fluide de chauffage.
La forme des écrans,est déterminée en fonction du but à atteindre. leur profil peut être par exemple soit ellipti- que, si l'on veut renvoyer le maximum de chaleur vers un point déterminé de la zone d'occupation (point où se trouve par exemple un ouvrier), soit parabolique, si l'on veut couvrir une zone équivalente à la surface des écrans, soit hyperbolique si l'on veut obtenir une plus grande diffusion de la chaleur sur l'ensemble du sol.
Leur nature (métal poli ou, au contraire, métal ou maté- riau brut ou recouvert d'une peinture mat) et leur couleur dépendent également du but qu'on se propose, du. fait que ces écrans transmettent par réflexion une partie de la chaleur
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reçue par rayonnement et transmettent, par rayonnement diffus, la totalité de la chaleur reçue par convection..
Dans le cas d'un écran elliptique, parabolique ou hyper- bolique placé au-dessus d'un tube chauffant,' l'axe du tube est en principe placé au foyer du profil de l'écran, mais cet emplacement n'est pas obligatoire,
L'épaisseur du calorifugeage, placé au-dessus de l'écran, dépend de la proportion des déperditions calorifiques, compte tenu de la ventilation naturelle entre la zone située au-dessous de l'emplacement des tuyaux chauffants et la zone placée au-dessus. Par exemple, la calorifuge sera très isolant lorsque la. partie de l'atelier située au-dessus des surfaces de chauffe aura peu de déperditions.
Au contraire, rien ne s'oppose à réduire, dans un but d'économie, l'épaisseur de ce calorifuge, lorsque la. partie de l'atelier située au-dessus des surfaces de
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chauffe a d'importantes déperditions.
Toutefois, comme la sensation de chaleur ressentie par le corps dépend non seulement de la température de l'air qui l'entoure, mais aussi de la température moyenne des surfaces de l'enceinte environnant ce corps, il y a intérêt à réduire l'émission vers le haut à la valeur strictement nécessaire pour éviter la production de courants d'air froid descendants. Il en résulte, en effet, une augmentation de la température sèche résultante (combinaison de la température de l'air et de la température radiante moyenne de l'enceinte) ce qui provoque une augmentation du confort pour une même dépense de chaleur dans un local.
Le chauffage ainsi réalisé est supérieur au chauffage par le sol en ce sens qu'il évite la formation des courants de convection froids descendants évoqués ci-dessus et qu'il sup- prime les pertes plus ou moins importantes par le sol, qui sont inévitables lorsque celui-ci est chauffé.
Il est supérieur à un chauffage par le plafond, du fait @ qu'il supprime les pertes importantes de chaleur qui résultent
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du placement de surfaces chauffantes dans le plafond, la terrasse ou la toiture proprement dite.
En outre, il supprime l'inertie de ces deux modes de chauffage puisque les surfaces chauffantes ne sont pas noyées dans la construction.
De plus, quand la chaleur est rayonnée par les écrans; elle augmente la température sèche résultante de deux façons : a) cette chaleur rayonnée est d'abord reçue par le corps humain dans son parcours descendant ; b) comme laquantité de chaleur qui arrive ainsi sur le sol est supérieure à. celle nécessaire pour vaincre les déper- ditions de ce sol, elle élève sa température au-dessus de celle de l'ambiance et il en résulte un rayonnement vers le haut, qui est encore reçu par le corps humain.
Le rendement de la chaleur dissipée par les surfaces de chauffe est en outre accru du fait qu'il partir de l'écran elle est émise à basse température, ce système supprimant les courants d'air chaud ascendants à température relativement élevée au-dessus de la surface chauffante, qui se produisent quand celle-ci est à une température relativement haute.
En principe, le bas de la surface de chauffe est à quel- ques centimètres au-dessus du bas de l'écran, pour éviter la formation de courants de convection en dehors de l'écran.
Mais, dans une ins,tallation où les besoinsen chaleur de la partie haute seraient accrus ou auraient été sous-estimés au cours du projet, il est possible d'y remédier (et d'augmenter ainsi la production totale des surfaces de chauffe) en élevant les réflecteurs par -rapport au tuyau, ce qui a pour effet,de permettre, dans une certaine mesure; la production de courants de convection en dehors de l'écran.
L'emplacement des surfaces de chauffe doit évidemment être choisi de telle manière que les écrans diminuent le moins possible la lumière reçue par la zone d'occupation lorsqu'elle vient de la toiture.
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L'expérience et le calcul montrent que, suivant la répartition des déperditions calorifiques dans le local, il en résulte une économie d'exploitation qui varie entre 25 et 65% comparativement aux d'épenses nécessaires lorsque l'ins- tallation est réalisée par des tuyaux ordinaires placés sui- vant la technique habituelle c'est-à-dire sans écrans, à deux ou trois mètres- d-e hauteur.
La présence de l'écran diminue l'émission calorifique totale du tube lorsqu'il est à température cons-tante. Suivant l'importance du calorifuge, cette diminution, varie de 10 à 30%.
Mais, comme il s'ensuit, néanmoins, une température résultante plus élevée dans la zone d'occupation, cette diminution d'émis- sion est sans inconvénient et constitue une partie de 1"écono- mie de consommation.
L'économie de puissance que permet ce système réalise une écnnomie d'installation qui, dans le cas général, est supérieu- re à la dépense provoquée par les écrans. Il en résulte que le procédé permet à la fois une économie de première installation et une importante économie d'exploitation.
On a représenté au dessin annexé un exemple de réalisa- tion d'un dispositif de chauffage pour l'application, du pro- cédé qui fait l'objet de l'invention; la figure 1 est une coupe verticale transversale d'un atelier muni du dis positif; et la figure 2 est une coupe verticale transversale à plus grande échelle d'un élément de chauffe.
A la figure 1, on a indiqué en 1 les murs de l'atelier, en 2 la toiture et en 3 le sol. L'intérieur de l'atelier est chauffé, dans l'exemple représenté,, par trois éléments 4-5-6 placés à une certaine hauteur dans un plan horizontal 7 et on a indiqué en 8 la partie supérieure du local située au- dessus du plan 7 et en 9 la partie inférieure du local située @ au-dessous du plan 7.
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Chacun des éléments 4-5-6 est constitué, dans l'exemple représenté, par l'association d'un tuyau de chauffe 10, parcouru par un fluide de chauffage', et d'un écran réflecteur 11 disposé au-dessus du tuyau laµ la partie supérieure de cet écran 11 étant garnie d'un calorifugeage 12 qui limite l'émis-
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sion de chaleur par l'écran' vers / le ' . '' . haut.
Les flèches 13 représentées dans 'la partie gauche de la figure 2 montrent la transmission de chaleur par convection entre le tube 10 et ]L'écran 11. Cette transmission se trouve interceptée par l'écran et la. chaleur est renvoyée vers- le bas, l'écran étant disposé, de façon à arrêter complètement les courants de convection.
La flèche 14 de la partie droite de la figure 2 montré le rayonne ment de la chaleur du tube 10 vers l'écran 11 et les flèches 15,montrent le rayonnement de la chaleur vers le bas par l'écran 11 qui renvoie cette chaleur par réflexion et par rayonnement diffus.
On comprendra que l'exemple de réalisation décrit ci-dessus et représenté au dessin annexé@n'a aucun caractère limitatif et qu'on pourrait envisager diverses modifications constructives dont certaines ont été indiquées dans l'exposé qui précède.
REVENDICATIONS
1) Procédé de chauffage de loaaux, consistant à placer des surfaces de chauffe à une certaine hauteur et à disposer, au-dessus de ces surfaces'µ des écrans de chaleur destinés à. renvoyer par rayonnement la chaleur vers les parties basses des locaux .