FR2997167A1

FR2997167A1 - Radiator i.e. electric radiator, for heating room, has envelope forming internal cavity containing heat transfer liquid, and electric heating unit for heating envelope, where internal cavity of envelope is located remotely from heating unit

Info

Publication number: FR2997167A1
Application number: FR1259984A
Authority: FR
Inventors: Remi Dwornik
Original assignee: Muller et Cie SA
Current assignee: Muller et Cie SA
Priority date: 2012-10-19
Filing date: 2012-10-19
Publication date: 2014-04-25
Anticipated expiration: 2032-10-19
Also published as: FR2997167B1

Abstract

The radiator (30) has an envelope (31) that is made of thermal conducting material, where the envelope forms an internal cavity (32) containing a heat transfer liquid (28) e.g. water. An electric heating unit e.g. electric resistor (38) and radiating element, heats the envelope. The internal cavity of the envelope is located remotely from the electric heating unit. The resistor is embedded in the material of the envelope. The radiating element is placed opposite to the envelope or in contact with the envelope.

Description

RADIATEUR A FLUIDE AVEC CHAUFFAGE INDIRECT La présente invention se rapporte au domaine des radiateurs pour le chauffage de locaux, en particulier au domaine des radiateurs électriques à fluide caloporteur. Un radiateur électrique à fluide caloporteur possède une enveloppe, ou corps de chauffe, qui contient un certain volume de fluide caloporteur. Dans leur réalisation classique, les radiateurs électriques à fluide caloporteur renferment un moyen de chauffage électrique de type résistance chauffante, située au contact du fluide caloporteur en partie basse de l'appareil. Ainsi, la chaleur est diffusée à l'ensemble de l'appareil par convection du fluide. Le fluide chaud, à l'état liquide, se déplace vers le haut de l'appareil selon un effet dit « effet siphon ». Par rapport à d'autres types de radiateurs électriques, les radiateurs à fluide caloporteur génèrent des températures et une diffusion de chaleur analogues à celles du chauffage central traditionnel. Cependant, avec ce type d'appareil, pour obtenir une température d'environ 80 °C en surface du corps de chauffe, il est nécessaire de porter la résistance chauffante à des températures élevées, notamment supérieures à 20 200 °C. Il est donc nécessaire d'utiliser des liquides caloporteurs dont la température d'ébullition est supérieure à la température maximale pouvant être atteinte par la résistance. Il est notamment exclu d'utiliser de l'eau comme dans le chauffage central traditionnel. 25 Les températures élevées peuvent toutefois générer des ébullitions ponctuelles intempestives des liquides utilisés, ce qui pose des problèmes de nuisances sonores et de sécurité. De plus, les liquides utilisés, par exemple des huiles minérales ou végétales, sont difficiles à recycler et peuvent poser des problèmes de 30 pollution. Par ailleurs, le vieillissement des huiles, sous l'action des températures élevées, peut engendrer la formation de dépôts qui recouvrent la résistance. Le transfert thermique au liquide caloporteur est alors interrompu. La présente invention permet de résoudre ces problèmes. Plus 35 précisément, la présente invention se rapporte à un radiateur électrique à fluide caloporteur, dont le mode de chauffage du fluide - à l'état liquide - permet d'atteindre des températures suffisantes du corps de chauffe sans que le liquide caloporteur ne soit soumis à des températures trop élevées. Il est alors possible d'utiliser un liquide à base d'eau, ou d'utiliser des huiles en évitant leur dégradation à chaud. Plus précisément, la présente invention se rapporte à un radiateur à fluide caloporteur, comprenant une enveloppe réalisée en un matériau conducteur thermique, ladite enveloppe formant une cavité interne renfermant un liquide caloporteur, le radiateur comprenant en outre au moins un moyen de chauffage électrique apte à chauffer l'enveloppe, la cavité interne de l'enveloppe étant située à distance du ou des moyens de chauffage électrique. Ainsi, le liquide caloporteur est chauffé, non pas par un contact direct avec le moyen de chauffage électrique, mais à travers l'enveloppe par un chauffage indirect. La convection du liquide contribue alors à homogénéiser la température dans le radiateur. De cette manière, le liquide n'est pas soumis à des températures aussi élevées que dans les radiateurs connus de l'état de la technique. Il devient donc possible d'utiliser des liquides à base d'eau, ou d'autres liquides faiblement polluants. Plusieurs moyens de chauffage électrique connus peuvent être utilisés dans le cadre de l'invention. Selon un mode de réalisation, un moyen de chauffage électrique est une résistance électrique noyée dans le matériau de l'enveloppe. Selon un autre mode de réalisation, un moyen de chauffage électrique est un élément rayonnant disposé en regard de l'enveloppe ou au contact de ladite enveloppe. Selon un mode préférentiel de réalisation de l'invention, la cavité interne comporte deux collecteurs tubulaires disposés selon des axes sensiblement horizontaux, lesdits axes formant un plan sensiblement vertical, lesdits collecteurs étant reliés par un ou des canaux sensiblement verticaux, le ou les canaux étant décalés vers une façade du radiateur par rapport au plan formé par les axes des collecteurs. Cette disposition permet de loger un élément chauffant sensiblement à l'aplomb des collecteurs, qui possèdent généralement un diamètre supérieur à l'épaisseur des canaux. L'encombrement de l'appareil est ainsi réduit.The present invention relates to the field of radiators for space heating, in particular in the field of heat transfer fluid electric radiators. BACKGROUND OF THE INVENTION An electric radiator with heat transfer fluid has an envelope, or heating body, which contains a certain volume of heat transfer fluid. In their conventional embodiment, the electric radiators heat transfer fluid contain a heating means of heating resistor type, located in contact with the heat transfer fluid in the lower part of the device. Thus, the heat is diffused to the whole apparatus by convection of the fluid. The hot fluid, in the liquid state, moves towards the top of the apparatus according to a so-called "siphon effect" effect. Compared to other types of electric radiators, heat transfer radiators generate temperatures and heat diffusion similar to those of conventional central heating. However, with this type of apparatus, in order to obtain a temperature of about 80 ° C. at the surface of the heating body, it is necessary to wear the heating resistor at high temperatures, especially greater than 200 ° C. It is therefore necessary to use heat transfer liquids whose boiling temperature is higher than the maximum temperature that can be reached by the resistor. In particular, it is excluded to use water as in traditional central heating. High temperatures can, however, cause untimely point boils of the liquids used, which poses problems of noise and safety. In addition, the liquids used, for example mineral or vegetable oils, are difficult to recycle and may pose pollution problems. In addition, the aging of the oils, under the action of high temperatures, can cause the formation of deposits that cover the resistance. The heat transfer to the heat transfer fluid is then interrupted. The present invention solves these problems. More specifically, the present invention relates to an electric radiator with heat transfer fluid, the fluid heating mode - in the liquid state - allows to achieve sufficient temperatures of the heating body without the coolant is subject to at too high temperatures. It is then possible to use a liquid based on water, or to use oils avoiding their degradation when hot. More specifically, the present invention relates to a heat transfer fluid radiator, comprising a casing made of a thermal conductive material, said casing forming an internal cavity containing a heat transfer liquid, the radiator further comprising at least one electric heating means adapted to heating the casing, the internal cavity of the casing being located at a distance from the electric heating means or means. Thus, the heat transfer liquid is heated, not by direct contact with the electric heating means, but through the casing by indirect heating. The convection of the liquid then contributes to homogenize the temperature in the radiator. In this way, the liquid is not subjected to temperatures as high as in radiators known from the state of the art. It therefore becomes possible to use water-based liquids, or other low-polluting liquids. Several known electric heating means can be used in the context of the invention. According to one embodiment, an electric heating means is an electrical resistance embedded in the material of the envelope. According to another embodiment, an electric heating means is a radiating element arranged facing the envelope or in contact with said envelope. According to a preferred embodiment of the invention, the internal cavity comprises two tubular collectors arranged along substantially horizontal axes, said axes forming a substantially vertical plane, said collectors being connected by one or more substantially vertical channels, the channel or channels being offset to a front of the radiator relative to the plane formed by the axes of the collectors. This arrangement makes it possible to house a heating element substantially vertically above the collectors, which generally have a diameter greater than the thickness of the channels. The size of the device is reduced.

Selon une variante, l'enveloppe comporte en outre un ou des canaux sensiblement verticaux, le ou les canaux étant décalés vers l'arrière du radiateur par rapport au plan formé par les axes des collecteurs, le moyen de chauffage électrique étant situé entre les canaux décalés vers la façade et les canaux décalés vers l'arrière. La figure 1 représente une vue de face d'un radiateur selon un mode de réalisation de l'invention. Le radiateur 10 comporte une enveloppe 11 réalisée en un matériau conducteur thermique, par exemple un métal de type acier ou aluminium. 10 L'enveloppe 11 comprend notamment une façade 12 formée d'ailettes métalliques 13, sensiblement disposées selon un plan vertical. L'enveloppe 11 comprend en outre un réservoir 14 de fluide caloporteur. Le réservoir 14 est assemblé à la façade 12 de manière à assurer une conduction thermique entre ledit réservoir et ladite façade. 15 L'assemblage est par exemple réalisé par soudage ou brasage. Plus précisément, le réservoir 14 comprend deux collecteurs (15, 16) tubulaires, disposés selon des axes (17, 18) parallèles et sensiblement horizontaux. Les axes (17, 18) forment un plan sensiblement vertical. Un premier collecteur 15 est situé proche d'une extrémité supérieure des ailettes 20 13. Un second collecteur 16 est situé proche d'une extrémité inférieure desdites ailettes. Les collecteurs (15, 16) sont reliés par des canaux 19 sensiblement verticaux. Dans l'exemple de la figure 1, chaque ailette 13 est soudée ou brasée ou moulée en un seul bloc à un canal 19. Préférentiellement, les 25 canaux 19 sont formés par des tubes de section sensiblement inférieure à la section des collecteurs. Le réservoir 14, formé par les collecteurs (15, 16) et les canaux 19, est rempli de fluide caloporteur. Dans le cadre de la présente invention, le fluide est destiné à rester essentiellement à l'état liquide. 30 Des radiateurs semblables sont connus de l'état de la technique, équipés d'un moyen de chauffage électrique consistant en une résistance électrique immergée à l'intérieur du collecteur 16 inférieur. Le liquide caloporteur est donc directement au contact de ladite résistance, avec les conséquences évoquées précédemment. 2 99 716 7 4 Au contraire, dans la présente invention, le fluide caloporteur est tenu à distance du ou des moyens de chauffage électrique, de manière à éviter tout contact direct. La figure 2 montre une vue en coupe, de profil, du radiateur 10 de la 5 figure 1. Dans l'exemple de la figure 2, le moyen de chauffage électrique du radiateur 10 est un panneau rayonnant 20. Le panneau 20 est disposé contre les canaux 19 ou proche desdits canaux, dans un plan sensiblement parallèle au plan de la façade 12.According to one variant, the envelope further comprises one or more substantially vertical channels, the channel or channels being offset towards the rear of the radiator relative to the plane formed by the axes of the collectors, the electric heating means being located between the channels staggered to the front and channels staggered backward. Figure 1 shows a front view of a radiator according to one embodiment of the invention. The radiator 10 comprises a casing 11 made of a thermally conductive material, for example a metal of the steel or aluminum type. The envelope 11 comprises in particular a facade 12 formed of metal fins 13, substantially arranged in a vertical plane. The envelope 11 further comprises a reservoir 14 of heat transfer fluid. The reservoir 14 is assembled to the facade 12 so as to provide thermal conduction between said reservoir and said facade. The assembly is for example made by welding or brazing. More specifically, the reservoir 14 comprises two tubular manifolds (15, 16) arranged along axes (17, 18) parallel and substantially horizontal. The axes (17, 18) form a substantially vertical plane. A first manifold 15 is located near an upper end of the fins 13. A second manifold 16 is located near a lower end of said fins. The collectors (15, 16) are connected by substantially vertical channels 19. In the example of Figure 1, each fin 13 is welded or soldered or molded in one block to a channel 19. Preferably, the channels 19 are formed by tubes of section substantially smaller than the section of the collectors. The reservoir 14, formed by the collectors (15, 16) and the channels 19, is filled with heat transfer fluid. In the context of the present invention, the fluid is intended to remain essentially in the liquid state. Similar radiators are known in the state of the art, equipped with electric heating means consisting of an electrical resistance immersed inside the lower collector 16. The coolant liquid is therefore directly in contact with said resistor, with the consequences mentioned above. On the contrary, in the present invention, the heat transfer fluid is kept at a distance from the electric heating means or means, so as to avoid any direct contact. FIG. 2 shows a sectional view, in profile, of the radiator 10 of FIG. 1. In the example of FIG. 2, the electric heating means of the radiator 10 is a radiating panel 20. The panel 20 is arranged against the channels 19 or close to said channels, in a plane substantially parallel to the plane of the facade 12.

Ainsi, le panneau 20 chauffe par rayonnement les canaux 19 et/ou les ailettes 13, qui transmettent par conduction la chaleur au fluide contenu dans le réservoir 14. La chaleur se diffuse de manière homogène dans l'ensemble du radiateur 10, par conduction dans l'enveloppe 11 et par convection du fluide dans le réservoir 14.Thus, the panel 20 radially heats the channels 19 and / or the fins 13, which conductionally transmit heat to the fluid contained in the tank 14. The heat diffuses homogeneously throughout the radiator 10, by conduction in the casing 11 and by convection of the fluid in the reservoir 14.

De cette manière, pour obtenir une température d'environ 80 °C en façade de l'appareil 10, il n'est pas nécessaire que le fluide dépasse une température d'environ 85 °C. Contrairement aux radiateurs à fluide de l'art antérieur, il est donc possible d'utiliser un fluide à base d'eau, sans risquer de mise en ébullition intempestive à l'intérieur du réservoir 14. Il est notamment possible d'utiliser de l'eau additionnée de glycol. Dans l'exemple de la figure 2, un panneau chauffant présente une surface de chauffe nettement supérieure à celle d'une résistance immergée dans le fluide, telle que connue de l'art antérieur. Afin d'obtenir la température souhaitée en façade du radiateur, il n'est pas nécessaire que la surface du panneau 20, et l'enveloppe située en vis-à-vis de ce panneau, n'atteignent des températures trop élevées. Le risque d'apparition de points chauds dans l'appareil est ainsi limité. Dans l'exemple de la figure 2, afin de faciliter le transfert thermique vers le fluide, des ailettes 21 arrières sont soudées ou brasées aux canaux 19 entre lesdits canaux et le panneau 20 chauffant. Par ailleurs, dans un souci d'ergonomie, les canaux 19 sont décalés vers la façade 12 du radiateur par rapport au plan formé par les axes (17, 18) des collecteurs (15, 16). Ainsi, le panneau 20 chauffant peut être situé dans ledit plan ou proche dudit plan, et non en retrait par rapport audit plan. 2 99 716 7 5 L'épaisseur totale du radiateur est ainsi plus faible que si les canaux se trouvaient à l'aplomb des collecteurs. De préférence, le panneau 20 chauffant est traité en surface de manière à rayonner en priorité vers la façade 12. 5 Selon une variante de réalisation, il est possible d'utiliser un panneau rayonnant à la fois vers l'avant et vers l'arrière et d'ajouter des canaux 19 à l'arrière de l'appareil. La figure 3 montre une vue en coupe d'un radiateur 30 selon une variante de réalisation de l'invention. 10 Le radiateur 30 comporte une enveloppe 31 métallique. L'enveloppe 31 comprend notamment une façade plane 32 disposée verticalement. L'enveloppe 31 est sensiblement monobloc et forme une cavité interne 32, ladite cavité renfermant un liquide 28 caloporteur, par exemple de l'eau. Un volume résiduel 29 peut être conservé dans la cavité 32 afin de permettre 15 au fluide de se dilater avec l'augmentation de température sans craindre les surpressions internes. La cavité 32 comprend deux collecteurs (33, 34) sensiblement tubulaires, disposés selon des axes (35, 36) parallèles et sensiblement horizontaux. Les axes (35, 36) forment un plan sensiblement vertical. Un 20 premier collecteur 33 est situé proche d'une extrémité supérieure de la façade 32. Un second collecteur 34 est situé proche d'une extrémité inférieure de ladite façade. Les deux collecteurs (33, 34) sont reliés par une lame 37 de liquide, disposée selon un plan parallèle à la façade 32. A titre d'élément chauffant, 25 une résistance 38 électrique est noyée dans le matériau de l'enveloppe, de préférence à proximité du collecteur 34 inférieur. La chaleur dégagée par cette résistance se diffuse de manière homogène dans l'ensemble du radiateur 30, par conduction dans l'enveloppe 31 et par convection du fluide dans la cavité 32. 30 De préférence, la lame 37 de liquide est décalée vers la façade 32 du radiateur par rapport au plan formé par les axes (35, 36) des collecteurs (33, 34). Ainsi, il est possible de placer un élément chauffant de type panneau rayonnant en regard de la lame 37, sans augmenter l'épaisseur de l'appareil. On obtient une variante de l'invention, similaire au radiateur 10 décrit ci- dessus.In this way, to obtain a temperature of about 80 ° C in front of the apparatus 10, it is not necessary for the fluid to exceed a temperature of about 85 ° C. Unlike fluid radiators of the prior art, it is therefore possible to use a water-based fluid, without the risk of accidental boiling inside the tank 14. It is possible in particular to use water with added glycol. In the example of FIG. 2, a heating panel has a heating surface much greater than that of a resistor immersed in the fluid, as known from the prior art. In order to obtain the desired temperature on the front of the radiator, it is not necessary that the surface of the panel 20, and the envelope located opposite this panel, reach temperatures that are too high. The risk of occurrence of hot spots in the device is thus limited. In the example of FIG. 2, in order to facilitate heat transfer to the fluid, rear fins 21 are welded or brazed to channels 19 between said channels and the heating panel. Moreover, for the sake of ergonomics, the channels 19 are offset to the front 12 of the radiator relative to the plane formed by the axes (17, 18) of the collectors (15, 16). Thus, the heating panel 20 may be located in said plane or close to said plane, and not recessed from said plane. The total thickness of the radiator is thus lower than if the channels were directly above the collectors. Preferably, the heating panel 20 is surface-treated so as to radiate priority to the facade 12. According to an alternative embodiment, it is possible to use a radiating panel at the same time forwards and backwards. and add channels 19 to the back of the device. Figure 3 shows a sectional view of a radiator 30 according to an alternative embodiment of the invention. The radiator 30 has a metal envelope 31. The envelope 31 comprises in particular a flat facade 32 arranged vertically. The casing 31 is substantially one-piece and forms an internal cavity 32, said cavity containing a coolant 28, for example water. Residual volume 29 may be retained in cavity 32 to allow the fluid to expand with increasing temperature without fear of internal overpressures. The cavity 32 comprises two substantially tubular collectors (33, 34) arranged along axes (35, 36) parallel and substantially horizontal. The axes (35, 36) form a substantially vertical plane. A first manifold 33 is located near an upper end of the facade 32. A second manifold 34 is located near a lower end of said facade. The two collectors (33, 34) are connected by a blade 37 of liquid, arranged in a plane parallel to the facade 32. As a heating element, an electrical resistor 38 is embedded in the material of the envelope, preferably near the lower manifold 34. The heat generated by this resistance diffuses homogeneously throughout the radiator 30, by conduction in the casing 31 and by convection of the fluid in the cavity 32. Preferably, the blade 37 of liquid is shifted towards the facade 32 of the radiator relative to the plane formed by the axes (35, 36) of the collectors (33, 34). Thus, it is possible to place a radiant panel type heating element opposite the blade 37, without increasing the thickness of the apparatus. A variant of the invention is obtained, similar to the radiator 10 described above.

Selon une autre variante de l'invention, l'élément chauffant est situé à l'intérieur de l'enveloppe et encadré par des réservoirs de liquide, situés en façade et également à l'arrière de l'appareil. L'élément chauffant est par exemple un panneau rayonnant vers l'avant et vers l'arrière. Une telle configuration permet d'augmenter la surface de chauffe pour une meilleure homogénéité thermique au sein de l'appareil.According to another variant of the invention, the heating element is located inside the casing and flanked by liquid tanks, located on the front and also at the rear of the device. The heating element is for example a radiating panel forwards and backwards. Such a configuration makes it possible to increase the heating surface for a better thermal homogeneity within the apparatus.

Claims

CLAIMS1.- Radiator (10, 30) heat transfer fluid, comprising: - a casing (11, 31) made of a thermal conductive material, said casing forming an internal cavity (14, 32) enclosing a liquid (28) coolant, - at least one means (20, 38) for electric heating capable of heating the casing, the radiator being characterized in that the internal cavity of the casing is located at a distance from the electric heating means or means.

2. Radiator according to claim 1, such that an electric heating means is an electrical resistor (38) embedded in the material of the casing. 15

3. Radiator according to claim 1 or claim 2, such that an electric heating means is a radiating element disposed opposite the envelope or in contact with said envelope. 20

4. Radiator according to one of the preceding claims, such that the internal cavity comprises two tubular manifolds (15, 16; 33, 34) arranged along substantially horizontal axes (17, 18; 35, 36), said axes forming a substantially vertical plane, said collectors being connected by a (37) or channels (19) substantially vertical, the channel or channels being offset to a front of the radiator relative to the plane formed by the axes of the collectors.

5. Radiator according to claim 4, such that the envelope further comprises one or more substantially vertical channels, the channel or channels being offset towards the rear of the radiator relative to the plane formed by the axes of the collectors, the means electric heating being located between the channels shifted towards the facade and the channels shifted towards the rear.

6. Radiator according to one of the preceding claims, such that the liquid (28) coolant comprises water. 35