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Explication du rayonnement du radiateur électrique miroir

Luxandesign : Le radiateur électrique rayonnant 

Nos radiateurs électrique miroir rayonnant

QU'EST CE QUE LE RAYONNEMENT ?

Le rayonnement est un transfert d'énergie thermique utilisant de l'air en mouvement comme fluide de transfert entre le système de chauffage et les personnes à chauffer.

Un transfert d'énergie thermique utilisant les ondes infrarouges comme vecteur de transfert entre le système de chauffage et les locaux et/ou les personnes à chauffer.

La température d'air sera toujours inférieure à la température des parois du local chauffé.  Ce procédé peut indifféremment être envisagé en secteur résidentiel, tertiaire et industriel.

Les échanges thermiques par rayonnement sont liés à la puissance de la source :de base

LE PRINCIPE DE NOS RADIATEURS RAYONNANT ?

Deux corps échangent de l'énergie par rayonnement si et seulement s'il existe entre eux une différence de température.

Dans le cas du rayonnement, il n'y a pas de fluide thermique qui assure le passage de l'énergie d’un corps à un autre, c'est à dire de l'émetteur au récepteur, c'est Le rayonnement.

Comment se font les échanges thermiques par rayonnement  ?

Si l ' on prend le cas du soleil, qui a une température de plus de 5000°C et un bonhomme deneige à O°C, il y a une distance de 150 millions de kilomètres qui les sépare .

Et pourtant, quand le soleil veut bien se montrer, le bonhomme de neige fond. Si on interpose un écran entre eux deux, le bonhomme de neige va fondre plus difficilement sous l'effet du soleil.

Dans le cas de la flambée dans la cheminée, selon l'intensité du feu, la position devant la cheminée et la couleur (claire ou sombre) des vêtements portés, la personne se réchauffera plus ou moins vite.

Nota

La notion de distance et de surface d'échange en vis –à – vis , est appelée facteur de forme, c'est-à-dire comment est vu le récepteur par l ' émetteur.

Le facteur de forme entre deux surfaces quelconques est donné par référence à deux plans parallèles infinis dont le facteur de forme théorique est de 1.

Le facteur de forme est toujours inférieur à l'unité sauf dans le cas d'éléments géométriques de même forme et concentriques (ex. : un cylindre dans un cylindre).

Il sert à calculer le flux de l'émetteur reçu par le récepteur. La somme des facteurs de forme d'un émetteur vers son environnement est égale à 1.

Niveaux de flux

Pour mémoire, on peut résumer les valeurs d'éclairement de la manière suivante: •

20 W/m 2 correspond au seuil de perception d'une personne.

Eclairement énergétique

Pour les systèmes de chauffage rayonnant, le confort thermique global est assuré (la gêne due aux courants d'air ou à l'humidité étant généralement inexistante).

Principe

Dans le chauffage, il existe deux modes principaux de transfert de la chaleur: la convection qui chauffe l'air (convecteurs), et le rayonnement, celui du soleil par exemple, qui transmet directement sa chaleur aux murs,aux objets et à notre corps.

Tous les corps émettent des rayonnements infrarouges. Ce sont ces rayonnements qui chauffent.deux objets de température différente rayonnent l'un vers l'autre ,celui qui est le plus chaud échange sa chaleur au profit de l'autre

- Une expérience intéressante a été réalisée au M.I.T (Massachussetts Institut of Technology), on a utilisé une chambre expérimentale dont les parois pouvaient être refroidies et dans laquelle on pouvait introduire de l'air chaud.

On a fait monter la température de l'air jusqu'à 48°C alors que les parois restaient froides; les occupants avaient froid.

- L'expérience contraire a ensuite été effectuée, on a chauffé les parois et abaissé la température de l'air jusqu'à 12°c. Cette fois les occupants avaient trop chaud.

En effet, le refroidissement de l'air ne suffit pas à compenser l'apport de chaleur dû au rayonnement des parois vers les corps occupants. Cette expérience prouve le rôle déterminant de la température des parois dans la sensation de confort

Confort

L'homme échange en permanence sa chaleur avec son environnement. Une perte trop rapide de chaleur provoque une sensation de froid.

L'organisme parvient à maintenir son équilibre thermique en faisant intervenir des mécanismes régulateurs

complémentaires désagréables tels que le frissonnement.

Il est donc nécessaire d'obtenir un point de neutralité thermique coïncidant avec une perte imperceptible des calories du corps, sans déséquilibre et sans malaise, ce qui correspond à la température de confort. Cette dernière est définie par la température de l'air, la température des parois, la vitesse de l'air et l'hygrométrie.

C'est pourquoi: le chauffage par rayonnement correspond parfaitement au besoin de confort de l'homme.

Règles

On peut dire que la température de confort est définie par la règle suivante :

Température de confort (Tr) : (dite température résultante).

Pour apporter un confort optimum, la température résultante doit être obtenue à partir des deux paramètres  (température des parois et température de l'air) les plus proches l'un de l'autre.

Exemple d'un local chauffé par un plafond rayonnant :

Dans ce cas, le corps de l'occupant diffuse modérément ses calories vers les parois tempérées et trouve ainsi naturellement son équilibre thermique (confort maximum)

POURQUOI CHOISIR LE RAYONNEMENT POUR CREER LE CONFORT DES PERSONNES?

L'équilibre thermique: pourquoi? Le corps humain produit de l'énergie par son activité métabolique et doit physiologiquement ou artificiellement maintenir sa température interne à 37°C.

L'équilibre thermique : comment? Le corps humain a des déperditions de chaleur:

Dans tous les cas de figure le corps humain est une machine parfaite; il essayera toujours de trouver un équilibre à une situation donnée, c'est – à - dire:

Sensation de froid.

Pour équilibrer les échanges: augmentation de l'habillement de la personne, limitation des contraintes thermiques de l'environnement par un système de chauffage.

Sensation de chaleur.

Pour équilibrer les échanges: diminution de l'habillement de la personne, limitation des contraintes thermiques de

l'environnement par un système de rafraîchissement.

Les contraintes techniques qui vont conditionner l'échange :

1 - la température sèche de l'air qui se trouve autour de la personne.

2- L a température de rayonnement, température des corps environnant favorisant les échanges par rayonnement.

3 - La vitesse de l'air et son mode de diffusion, plus celle - ci est importante, plus les pertes par convection de la personne seront importantes.

4 - L'humidité relative de l'air, accentuant les pertes par sudation.

L ' inconfort thermique dépend de 5 critères :

La considération d'un seul niveau de confort global, comme le font les indices PMV (Vote Moyen Prévisible) et PPD

(Pourcentage Prévisible D'insatisfait) est insuffisante pour effectuer le diagnostic thermique d'ambiance étérogène .C'est pourquoi le CSTB (Centre Scientifique et Technique du Bâtiment) a développé le profil de  confort UCRES qui permet de caractériser l'ambiance thermique d'une zone d 'occupation en différents points

Cette méthode de caractérisation de la qualité d'une ambiance thermique est une méthode complémentaire à la précédente : les indices PMV et PPD permettant d'apprécier le confort au centre de la pièce, et le profil UCRES l'uniformité de la zone étudiée

Du fait de cette complémentarité, les domaines d'application des indices PMV/PPD et du profil UCRES sont les mêmes C'est  à -dire qu'ils ont été établis pour des valeurs stationnaires des différentes variables caractérisant  'ambiance thermique et comprises dans les mêmes intervalles .

Ce profil est déterminé à partir de cinq critères mesurés. Pour chacun de ces critères, trois classes ont été éfinies à partir de données physiologiques .

Intérêt du rayonnement infrarouge

Pour diminuer les contraintes thermiques de l ' environnement, il est nécessaire d'agir sur tout ou partie des paramètres ci - dessus. Mais dans certains contextes, il n’est pas techniquement possible ou économiquement viable de maîtriser ces paramètres.

C'est le cas des postes et des zones de travail disséminés dans des locaux tertiaires et industriels, où seul le rayonnement infrarouge peut apporter la quantité d 'énergie suffisante pour assurer localement l'équilibre thermique des personnes.

L 'équilibre thermique sera obtenu par l'élévation de la température de rayonnement de l'environnement.

Pour ces applications, un flux de 10 W/m2 absorbé par le corps humain compensera en moyenne l’absence d'un degré de température sèche d'air.

Le profil UCRES (CSTB) Il caractérise l'uniformité du confort dans la zone étudiée.