Dispositif de chauffage électrique à cable électriques autorégulants

Abstract

 Dispositif de chauffage électrique constitué de câbles électriques chauffants (3) de type autorégulant qui s'étendent à partir d'au moins un collecteur commun d'alimentation électrique (1, 16) auxquels ils sont électriquement raccordés ; les câbles électriques autorégulants (3) sont disposés à plat sur un support (P) et sont constitués en tronçons relativement courts qui s'étendent à partir du susdit collecteur commun (1,16) constitué sous forme souple.

Description

[0001] La présente invention concerne des perfectionnements apportés aux dispositifs de chauffage électrique constitués de câbles électriques chauffants de type autorégulant qui s'étendent à partir d'au moins un collecteur commun d'alimentation électrique auquel ils sont électriquement raccordés, de tels dispositifs étant associés avec, par exemple, mais non exclusivement, un mur et/ou un plafond et/ou un plancher d'un local en vue du chauffage de celui-ci.

[0002] On connaît aujourd'hui diverses techniques de chauffage électrique adaptées au chauffage de locaux par le sol et/ou le plafond et/ou les murs.

[0003] On connaît notamment des techniques faisant appel à des câbles électriques chauffants à puissance constante, constitués sous forme soit de câbles monoconducteurs, soit de câbles biconducteurs. Il en résulte une installation plus simple et plus rapide, sans entretien. De plus, ce type de câble ne génère pas de champ électromagnétique et satisfait en cela aux normes européennes CEM.

[0004] Cependant, les installations réalisées grâce à ces câbles à puissance constante présentent de multiples inconvénients, et en particulier, d'une part, celui de nécessiter la fabrication de nappes qui coûtent relativement cher et dont la mise en oeuvre doit répondre à des règles de calcul préalable sous peine d'aboutir à un fonctionnement défectueux et, d'autre part, celui de mal supporter la présence d'un obstacle thermique pouvant engendrer le phénomène dit de « blocage thermique ».

[0005] On connaît également des techniques faisant appel à des câbles dits « autorégulants », c'est-à-dire présentant une caractéristique d'autorégulation de puissance en fonction de l'écart thermique entre le câble et le milieu extérieur, ce qui offre l'avantage d'éviter l'effet de blocage thermique précité. Par câble autorégulant, on entend un câble constitué d'au moins deux conducteurs électriques et d'une composition polymérique électriquement conductrice présentant un coefficient de température positif, c'est-à-dire que sa résistivité augmente dans un certain intervalle de température. De plus, réagissant aux variations thermiques du milieu extérieur, par exemple celles induites par l'exposition directe au soleil de la surface à chauffer, ils se comportent comme des câbles « intelligents » susceptibles de moduler, sur une surface considérée, leur puissance. De tels câbles autorégulants sont actuellement couramment disponibles dans le commerce.

[0006] Toutefois, les câbles autorégulants présentent quelques inconvénients majeurs lorsqu'ils sont purement et simplement utilisés comme les câbles à puissance constante ; notamment, lors de la phase de mise en fonctionnement, il y a un appel d'une forte intensité de courant qui, pour une installation complète dans une maison par exemple, peut être inacceptable.

[0007] De plus, ce type de câble se présente habituellement sous forme de câble plat et le fait de l'installer en nappe sur la tranche nuit à la réalisation d'une surface économique, ne procure pas un échange thermique optimum et nuit à la réalisation d'un chantier en toute sécurité.

[0008] Par ailleurs, le câble autorégulant, en raison du principe même de réalisation de ce type de câble, est d'un coût sensiblement supérieur à celui du câble à puissance constante, surcoût qui est préjudiciable au développement de telles solutions.

[0009] On connaît aussi (document US-A-4,733,057) des dispositifs chauffants comportant des câbles électriques autorégulants disposés à plat sous forme de nappes dans un support qui réunit les divers câbles. De tels dispositifs s'apparentent à des films chauffants, mais constituent une solution très onéreuse et laissent peu de souplesse lors de l'installation tant en matière de pas que de densité d'occupation des surfaces chauffantes.

[0010] C'est dans ces conditions que l'invention a essentiellement pour but de remédier aux inconvénients qui viennent d'être exposés, présentés par les dispositifs connus, et de proposer une solution technique originale mettant en oeuvre des câbles autorégulants dont les avantages indiqués ci-dessus sont déterminants, mais en faisant en sorte d'écarter les inconvénients propres remarqués jusqu'à présent, de telle manière qu'il soit possible de réaliser des dispositifs de chauffage électrique très performants sur le plan des échanges thermiques, ne provoquant, lors de leur mise en fonctionnement, qu'un appel de courant bien moindre que par le passé et parfaitement supportable par une installation électrique domestique traditionnelle, faciles à mettre en place, et sensiblement moins coûteux que ceux actuellement proposés.

[0011] A ces fins, il est proposé un dispositif de chauffage électrique tel que mentionné au préambule qui, étant constitué conformément à l'invention, se caractérise en ce que les câbles électriques autorégulants sont posés à plat sur un support et sont constitués en tronçons relativement courts qui s'étendent à partir du susdit collecteur commun constitué sous forme souple.

[0012] Grâce à ces dispositions, les câbles chauffants peuvent être posés sur la surface directement, par groupes, sans réalisation de tramage complémentaire, ce qui permet de mettre en oeuvre un espacement variable des câbles adaptable directement aux diverse contraintes du chantier et sans coût supplémentaire.

[0013] Grâce à l'agencement conforme à l'invention, on exploite au mieux toutes les qualités du câble autorégulant spécialement conçu à l'effet de chauffage. En particulier le montage à plat du câble sur le support optimise les échanges thermiques entre le câble et le support. De même, la souplesse de gestion de l'espacement permet une optimisation du rendement de la surface chauffante en tenant compte des qualités intrinsèques du câble autorégulant qui ne craint pas les blocages thermiques. La caractéristique d'autorégulation en puissance du câble permet d'assurer un fonctionnement optimisé de l'ensemble du panneau ainsi équipé en fonction des conditions extérieures, même localisées : la surface thermique du panneau ainsi équipé est rendu thermiquement « intelligente » grâce à la couverture procurée par les tronçons de câble autorégulant. Enfin, la mise en oeuvre du câble autorégulant sous forme de tronçons de courtes longueurs, avec une conformation plate présentant un grand rapport largeur sur épaisseur, conduit à une réduction notable du courant d'appel lors de la mise en service.

[0014] Lors de la fabrication, les tronçons de câble autorégulants s'étendent à partir du collecteur souple commun d'alimentation, l'ensemble constituant un module pouvant présenter l'aspect général d'un peigne. Ensuite, lors de la pose, cet agencement en peigne peut être déformé grâce à la souplesse (déformabilité) du collecteur commun, ce qui assure une possibilité de modularité des éléments chauffants autorégulants adaptée aux conditions de chantier et facilite une gestion de la régulation par zones élémentaires de surfaces chauffantes qui permet aussi de réduire les effets de courant de démarrage. Autrement dit, en raison de la souplesse du collecteur commun, les tronçons de câbles autorégulants peuvent être fixés sur le support aussi bien avec un pas constant qu'avec un espacement variable, et/ou être sensiblement parallèles les uns aux autres ou s'étendre dans des directions quelconques, d'où une souplesse optimale d'installation propre à autoriser une couverture du support exactement en fonction des besoins ponctuels en chauffage.

[0015] Dans une variante, le dispositif de chauffage de l'invention peut comporter au moins deux collecteurs souples d'alimentation distants l'un de l'autre et les câbles électriques autorégulants s'étendant à partir de ces deux collecteurs respectifs sont imbriqués les uns entre les autres, sans contact mutuel.

[0016] Dans un autre mode de réalisation, les tronçons de câble autorégulant sont reliés, par des câbles électriques de liaison, à un dispositif de raccordement commun qui peut être un dispositf passif tel qu'un simple bornier ou barrette de connexion traditionnel, ou qui peut être aussi un dispositif actif propre à alimenter les tronçons de façon sélective en fonction de l'importance du chauffage à procurer.

[0017] De façon avantageuse, pour réduire les pertes thermiques on peut prévoir qu'une couche réfléchissante est interposée entre le câble autorégulant et la surface du support et/ou qu'un élément de diffusion thermique est disposé par-dessus le câble autorégulant.

[0018] Un dispositif de chauffage agencé conformément à l'invention trouve une utilisation préférée pour le chauffage d'un local (habitation ou autre), le support de montage des câbles autorégulants étant alors constitué par un ou plusieurs murs et/ou le plancher et/ou le plafond, des cloisons spécialement prévues à cet effet pouvant également être disposées au sein du local aux fins de support exclusif des câbles autorégulants ou en association avec un ou plusieurs murs, plafond ou plancher eux-mêmes équipés.

[0019] Le dispositif de chauffage conforme à l'invention écarte l'obligation d'une réalisation préalable d'une nappe de câblage, ce qui se révèle très économique malgré un coût du mètre linéaire de câble autorégulant qui est supérieur au coût du mètre linéaire de câble traditionnel à puissance constante. Cette considération économique résulte également de l'emploi du câble autorégulant sous forme de tronçons de courtes longueurs qui sont disposés par groupes et qui permettent une gestion des espacements de pose et une gestion séquencée des courants de démarrage.

[0020] Un tel dispositif de chauffage est en outre simple à installer, même pour une personne non professionnelle. Le recours à des raccords de connexion permet un raccord rapide, simple, fiable et sécurisé des divers tronçons de câble autorégulant avec le collecteur commun souple. la liaison entre chaque tronçon de câble autorégulant et son câble électrique associé peut être réalisée en usine (par exemple par une simple épissure) et la connexion au dispositif de raccordement n'offre ensuite aucune difficulté, même pour une personne non spécialiste. En outre, le montage de tels tronçons de câble n'est pas tributaire d'une rectilinéarité rigoureuse et/ou d'un d'espacement rigoureux des tronçons de câble autorégulant.

[0021] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit de certains modes de réalisation préférés donnés uniquement à titre d'exemples nullement limitatifs. Dans cette description on se réfère aux dessins annexés sur lesquels :

- les fig. 1A et 1B sont des vues schématiques partielles d'un support tel qu'un panneau équipé d'un dispositif de chauffage agencé conformément à deux mises en oeuvre respectives de l'invention ;

- les fig. 2 à 4 sont des vues schématiques en coupes transversales illustrant respectivement divers modes de montage des câbles autorégulants sur le support ;

- la figure 5 est une vue schématique illustrant encore un autre mode de mise en oeuvre de l'invention ;

- les fig. 6 et 7 sont des vues très schématiques illustrant respectivement deux autres exemples d'équipement d'un support, constituant des variantes de l'équipement illustré aux figures 1A et 1B ; et

- les fig. 8A et 8B sont des vues schématiques illustrant encore une autre mise en oeuvre de l'invention.

[0022] En se reportant tout d'abord aux figure 1A et 1B, un support tel qu'un panneau P (par exemple un mur, un plancher ou un plafond d'un local) est équipé (selon des modalités qui seront indiquées plus loin) d'un câble collecteur d'alimentation électrique 1, qui de préférence, se présente sous forme plate.

[0023] De façon préférée, le collecteur 1 est souple, de sorte qu'il peut être déformé (par exemple courbé) à plat (fig. 1B).

[0024] Le câble collecteur 1 peut être prééquipé d'organes de connexion électrique 2 (par exemple raccords électriques de type femelle) qui sont raccordés aux conducteurs électriques 1a, 1b du câble collecteur 1 (supposé être de type bifilaire, habituel dans les installations électriques, notamment domestiques).

[0025] Le câble collecteur 1 peut par exemple s'étendre approximativement parallèlement à l'un des côtés C du panneau P.

[0026] A chaque organe de connexion 2 est solidarisé au moins un tronçon de câble électrique autorégulant 3.Les divers tronçons de câble autorégulants 3 peuvent s'étendre transversalement, et de préférence sensiblement perpendiculairement, au câble collecteur 1 comme illustré à la figure 1A, ou bien s'étendre dans toute direction souhaitable pour l'obtention de la couverture thermique requise comme illustré à la figure 1B.

[0027] Au surplus, les tronçons de câble électrique autorégulant 3 peuvent être espacés les uns des autres sensiblement régulièrement avec un pas p comme illustré à la figure 1A, ou bien avoir des espacements mutuels variables en fonction des besoins : dans ce cas, l'espacement requis peut être ajusté en courbant à plat le collecteur commun 1 comme illustré en 6 à la figure 1B.

[0028] Chaque tronçon 3 de câble autorégulant présente une longueur L relativement courte : cette longueur L peut être identique pour tous les tronçons 3 (comme illustré à la fig. 1A), ou bien être différente au moins pour certains tronçons selon les besoins (fig. 1B). En outre, si cela s'avère intéressant du point de vue thermique, les tronçons peuvent être répartis en groupes, selon leur emplacement et/ou leur orientation et/ou leur longueur, etc.

[0029] Chaque tronçon de câble autorégulant 3 est équipé d'un capuchon isolant 4 propre à assurer l'isolation de l'extrémité.

[0030] On constitue ainsi une structure électrique, par exemple en peigne (fig.1A) ou en éventail (fig.1B), dont les éléments rayonnants sont formés des tronçons de câble autorégulant de section rectangulaire très aplati (grand rapport largeur/épaisseur), fixés à plat sur le support P de façon à conférer une surface d'échange thermique aussi grande que possible.

[0031] Le montage des câbles sur le support P peut s'effectuer de toute manière appropriée.

[0032] Comme illustré à la fig. 2, les tronçons de câble autorégulant 3 peuvent être fixés directement sur la surface 10 du support P à l'aide d'un moyen 11 qui peut être par exemple soit des agrafes, soit une gouttière rapportée par-dessus le tronçon. La mise en place du dispositif de chauffage est ainsi simplifiée au maximum et le coût d'installation est aussi réduit que possible et ce type de mise en oeuvre peut se révéler intéressant dans certaines conditions.

[0033] Chaque tronçon de câble chauffant autorégulant 3 peut être mis au contact d'une masse ou d'un moyen 7 (fig. 4) propre à diffuser la chaleur. Il est en outre possible d'interposer, entre le tronçon 3 et la surface 10 du support P, une couche réfléchissante sous forme d'une bande 8 (fig.3), par exemple à surface métallique, propre à réfléchir le rayonnement thermique vers l'avant, ce qui accroît encore l'efficacité du câble chauffant. Il est notamment possible de prévoir que la bande réfléchissante soit intégrée au câble autorégulant lors de la fabrication de celui-ci.

[0034] On peut également avoir recours au montage préféré illustré à la figure 5. Le collecteur commun 1 n'est plus constitué d'un seul tenant comme dans les modes de réalisation des figures 1A et 1B, mais il est formé de sections successives 12 qui sont connectées les unes à la suite des autres sur les bornes des organes de connexion 2, bornes auxquelles sont également connectées les conducteurs respectifs des tronçons correspondants de câble autorégulant.

[0035] Grâce aux dispositions précitées, non seulement on est conduit à une installation simplifiée du dispositif de chauffage, mais on optimise le compromis entre puissance linéaire et largeur du câble autorégulant, et on réduit considérablement l'appel initial de courant qui représente 1,5 à 2,5 fois la valeur nominale de fonctionnement, ce que peut supporter une installation électrique domestique habituelle.

[0036] Ces avantages se cumulent avec les avantages propres aux câbles autorégulants et valorisent ceux-ci.

[0037] Le dispositif de l'invention se révèle très économique et convient aussi bien à des systèmes complexes de forte épaisseur de type planchers chauffants, qu'à des systèmes plus minces de planchers chauffants ou qu'à des systèmes de plafonds ou de murs, de plaques ou de portes. Il permet une installation très simple convenant parfaitement à l'homme de métier aussi bien qu'au non professionnel et il peut s'adapter à toutes les formes de surfaces.

[0038] Pour équiper conformément à l'invention des supports de grandes dimensions tels que des murs et/ou plancher et/ou plafond d'un local, on peut avantageusement avoir recours au montage de la fig. 6 qui permet de couvrir une surface importante tout en conservant des tronçons de câble autorégulant de relativement faible longueur. Comme montré à la fig. 6, on met en oeuvre deux dispositifs analogues à celui de la fig. 1A et/ou 1B, montés face à face de façon décalée afin que les tronçons 3 de l'un et les tronçons 3' de l'autre soient imbriqués.

[0039] Pour des surfaces encore plus grandes, on peut avoir recours à des agencements doubles tel que celui de la fig. 7 dans lequel les tronçons 3 s'étendent de part et d'autre du collecteur central 1 et sont imbriqués avec des tronçons 3', d'un côté, et 3'', de l'autre côté, appartenant à deux dispositifs encadrants.

[0040] Bien entendu de nombreuses variantes de configurations sont envisageables en fonction des modalités d'implantation.

[0041] La mise en place des câbles autorégulants dans les conditions qui viennent d'être exposées peut s'effectuer soit directement sur la paroi à équiper (mur, plafond, plancher), soit sur une plaque support auxiliaire qui est ensuite mise en place sur la paroi à équiper .

[0042] Les figures 8A et 8B illustrent un autre mode de mise en oeuvre de l'invention. Chaque ligne chauffante 13 est constituée d'un tronçon de câble chauffant autorégulant 3, de relativement faible longueur, raccordé, notamment par une simple épissure 14 qui peut être préparée en usine, à un conducteur électrique 15 d'alimentation. Tous les câbles d'alimentation 15 de l'ensemble de chauffage sont raccordés à un dispositif compact 16, qui peut être de type passif, tel qu'un bornier ou une barrette de connexion couramment utilisés en équipement électrique, ou qui peut être de type actif et propre par exemple à assurer une alimentation sélective et/ou proportionnelle des câbles chauffants en fonction de la puissance de chauffage requise (par exemple en alimentant un câble sur deux ou sur trois ou certains groupes de câbles).

[0043] Grâce aux dispositions qui viennent d'être exposées, l'équipement chauffant est rendu plus sûr en raison du remplacement des connecteurs par des épissures réalisables préalablement en atelier. De plus, l'implantation des câbles chauffants est facilitée puisque la longueur individuelle des câbles, leur orientation et leur espacement peuvent être adaptés afin d'optimiser la répartition de la chaleur à fournir sur l'ensemble de la surface. Comme illustré à la fig. 8A, les câbles chauffants peuvent être répartis par groupes en fonction de leur longueur (groupe 17 de câbles très courts, groupe 18 de câbles plus longs) et/ou en fonction de leur orientation (groupe 19 de câbles s'étendant transversalement aux précédents).

[0044] Là encore, les lignes chauffantes 13 peuvent être implantées directement sur la paroi du support P en prévoyant une isolation électrique appropriée, ou bien être préinstallées sur une plaque de support pouvant ensuite être montée sur la paroi du local.

[0045] Autrement dit, s'agissant d'utiliser le dispositif de chauffage électrique conforme à l'invention pour le chauffage d'un local en apposant ledit dispositif sur un mur et/ou le plafond et/ou le plancher de ce local :

- on prépare au préalable (par exemple en atelier ou à l'écart sur le site d'implantation) au moins un module constitué d'au moins un collecteur commun et d'une multiplicité de câbles électriques autorégulants qui sont raccordés à ce dernier selon l'un des moyens indiqué plus haut,

- puis on met en place, par apposition, sur le support ledit module en ajustant, par déformation locale (courbure) du collecteur, les écartements entre les câbles autorégulants successifs ainsi qu'en ajustant la configuration donnée individuellement à chaque câble autorégulant, en fonction de la densité de chauffage souhaitée .Pour couvrir des surfaces importantes nécessitant plusieurs modules, on prépare au moins deux modules qui sont ensuite mis en place sur le support avec leurs câbles autorégulants imbriqués les uns entre les autres, sans contact mutuel.

Revendications

1. Dispositif de chauffage électrique constitué de câbles électriques chauffants (3) de type autorégulant qui s'étendent à partir d'au moins un collecteur commun d'alimentation électrique (1, 16) auquel ils sont électriquement raccordés,
caractérisé en ce que les câbles électriques autorégulants (3) sont posés à plat sur un support (P) et sont constitués en tronçons relativement courts qui s'étendent à partir du susdit collecteur commun (1, 16) constitué sous forme souple.

2. Dispositif de chauffage électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux collecteurs d'alimentation (1, 1', 1'') distants l'un de l'autre et en ce que les câbles électriques autorégulants (3, 3', 3'') s'étendant à partir de ces deux collecteurs respectifs sont imbriqués les uns entre les autres, sans contact mutuel.

3. Dispositif de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les tronçons de câble autorégulant sont reliés, par des câbles électriques de liaison (15), à un dispositif de raccordement commun (16).

4. Dispositif de chauffage selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque tronçon de câble autorégulant (3) et son câble électrique de liaison (15) associé sont raccordés l'un à l'autre par une épissure (14).

5. Dispositif de chauffage selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le dispositif de raccordement commun (16) est un bornier ou analogue.

6. Dispositif de chauffage selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le dispositif de raccordement commun (16) est fonctionnellement actif et propre à assurer une connexion électrique sélective des câbles qui lui sont raccordés.

7. Dispositif de chauffage électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une couche réfléchissante (8) est interposée entre le câble autorégulant (3) et la surface du support (P).

8. Dispositif de chauffage électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un élément de diffusion thermique (7) est disposé par-dessus le câble autorégulant (3).

9. Utilisation du dispositif de chauffage électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes pour le chauffage d'un local, caractérisée en ce que le support (P) est un mur et/ou le plafond et/ou le plancher du local.

10. Utilisation du dispositif de chauffage électrique, selon la revendication 9, caractérisée en ce que :

- on prépare au préalable au moins un module constitué d'au moins un collecteur commun et d'une multiplicité de câbles électriques autorégulants qui sont raccordés à ce dernier,

- puis on met en place sur le support ledit module en ajustant, par déformation locale du collecteur, les écartements entre les câbles autorégulants successifs ainsi qu'en ajustant la configuration donnée individuellement à chaque câble autorégulant, en fonction de la densité de chauffage souhaitée.

11. Utilisation du dispositif de chauffage électrique, selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'on prépare au moins deux modules et en ce que ces deux modules sont mis en place sur le support avec leurs câbles autorégulants imbriqués les uns entre les autres, sans contact mutuel.

Dessins