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Radiateurs

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Article principal

Définition

Un radiateur est un corps de chauffe exposé qui transmet, surtout par rayonnement, la chaleur qu'il reçoit d’un fluide chaud (ou vapeur) y circulant dans des tuyaux pouvant être munis d’ailettes ou d’autres saillies destinées à en augmenter la surface de transmission de chaleur.

De la chaudière au radiateur : le transfert thermique stylisé

1. Dessin d'un radiateur stylisé pour escaliers

1. Radiateur stylisé pour escaliers.
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Tout comme les premières chaudières, les premiers radiateurs étaient fabriqués en fonte ou avec de la tôle d’acier ou de fer rivée ou soudée. On créait ainsi une « boîte étanche » qui par un transfert thermique, généré par de l’eau chaude ou de la vapeur, chauffait l’air intérieur. Puis, au milieu des années 1800, on commença à styliser les radiateurs, un peu comme ce fut le cas pour les poêles et les cuisinières de l’époque.

L’une des fonderies canadiennes spécialisées dans la fabrication de radiateurs et de chaudières était Taylor-Forbes Co. Ltd de Guelph en Ontario. En 1912, l’entreprise offrait une gamme variée de radiateurs décoratifs ou conventionnels, ce qui démontre bien l’évolution du radiateur en général dans les systèmes de chauffage à eau chaude ou à vapeur.

On retrouvait des radiateurs de toutes formes et de toutes dimensions : modèles plein cercle, demi-cercle, en coin, en angle, semi-circulaires et courbés; modèles sur pattes très hautes, pattes profilées en L ou d’autres formes de pattes. On pouvait commander des designs spécialement conçus sur mesure pour des escaliers ou fenêtres et l’on pouvait aussi relier horizontalement ou verticalement plusieurs sections. Une autre variante consistait à transférer la chaleur à l’aide de ventilateurs de soufflage et de systèmes de ventilation à conduits.

La plupart des radiateurs étaient constitués de deux colonnes creuses (en forme de « O ») que l’on retrouve encore dans plusieurs résidences aujourd’hui. Il y avait aussi des modèles à trois et quatre colonnes que l’on retrouvait généralement dans les bâtiments commerciaux. Les sections en « boucle » étaient les plus utilisées pour chauffer l’air intérieur, mais il y avait d’autres alternatives.

Peu importe l’époque ou le design, les radiateurs ou les plinthes demeurent des éléments essentiels dans la plupart des systèmes de chauffage à eau chaude ou à vapeur.

Galerie Photos

2. Dessin d'un radiateur semi-circulaire aménagé3. Dessin d'un radiateur entourant une colonne4. Dessin d'un caisson à ailettes multiples d’un radiateur du milieu du 19e siècle5. Dessin d'un radiateur des années 1950 qui a été considéré comme « hygiénique »6. Image d’un radiateur à vapeur circulaire à tubes verticaux des années 1880

Quelques faits

On attribue l’invention du radiateur au milieu des années 1850 à Franz San Galli, un homme d’affaires d’origine russe.

Éliminer l’air pour une circulation ininterrompue de chaleur dans les systèmes à eau chaude/vapeur

1. Photo d'un robinet de purge d’un radiateur

1. Robinet de purge d’un radiateur.
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Le système de chauffage à eau chaude existe depuis l’époque romaine et seuls les gens très riches pouvaient bénéficier d’un tel confort. Bien sûr, le système de chauffage à eau chaude englobe aussi la vapeur, de température plus élevée, s’apparentant à l’eau chaude. Dans les systèmes de chaudière à eau chaude et à vapeur, l’air non condensable se loge dans la partie supérieure de leurs composantes (tuyaux, radiateurs, etc.), entravant ainsi le débit de vapeur et d’eau chaude et donc le transfert de chaleur. Ce phénomène a pour résultat de réduire les températures intérieures, causant une ’inefficacité des systèmes, ce qui complique la tâche des installateurs et rend les utilisateurs mécontents.

Les premiers purgeurs d’air étaient simplement des vannes manuelles que les utilisateurs ouvraient à l’occasion pour laisser s’échapper l’air emprisonné dans le système. L’air s’accumule davantage dans les systèmes à la vapeur, car l’eau se dilate 1 500 fois lorsqu’elle se retrouve sous cette forme. Lorsque la vapeur se condense et se retransforme en eau, elle crée une grande succion, aspirant ainsi l’air dans le système via de minuscules brèches ou des raccords desserrés. Les purgeurs d’air automatiques modernes sont activés par la chaleur. Ils sont généralement ouverts jusqu’à ce que la vapeur les réchauffe et active ainsi leur fermeture, ce qui accroit l’efficacité des systèmes et du même coup la satisfaction des utilisateurs.

L’accumulation d’air n’est pas aussi importante dans les systèmes à eau chaude, mais se produit quand même lors du cycle de refroidissement. Plus d’air se dissout dans l’eau et il peut s’échapper lorsque les températures avoisinent le point d’ébullition. Comme les systèmes de chauffage à vapeur, les systèmes à eau chaude remplis d’air transmettent inefficacement la chaleur. On doit donc évacuer l’air des conduits et radiateurs pour obtenir un rendement optimal.

Pour ajouter à ce problème d’air, les premiers systèmes n’étaient pas munis de vases d’expansion. L’eau douce chargée d’air devait toujours être aspirée par une soupape d’appoint et expulsée par une soupape de sécurité lors de chaque cycle de chauffage et de refroidissement. À l’origine, les vases d’expansion étaient des récipients classiques que l’on installait au dessus du système et qui étaient à moitié remplis d’eau afin d’en maintenir la pression. Ils fonctionnaient bien sauf durant l’été lorsque le système se refroidissait, l’air se dissolvait dans l’eau et le récipient devenait donc « noyé », rempli d’eau, ce qui empêchait ainsi l’air de s’accumuler aux endroits voulus. Il fallait donc dans ces cas avoir recours à la vieille procédure des soupapes d’appoint et de sécurité. La solution à ce type de problème fut d’installer une barrière entre l’eau et l’air, ce qui donna naissance aux réservoirs à membrane souple.

Petit à petit, divers accessoires furent inventés et incorporés aux systèmes de chaudière pour en améliorer l’efficacité et l’automatisation, tout cela à la grande satisfaction des utilisateurs.

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2. Schéma d’un purgeur d’air automatique3. Image montrant l'expulsion de l’air d’un radiateur4. Image d'un vase d'expansion

Quelques faits

Comme la vapeur doit circuler à de hautes températures, les pertes d’énergie sont plus importantes dans les systèmes de chauffage à vapeur que dans ceux à eau chaude.

Chauffage par rayonnement à partir du plancher : le confort de l’époque romaine sous vos pieds

1. Image montrant tuyauterie d’un système de chauffage par rayonnement

1. Tuyauterie d’un système de chauffage par
rayonnement.
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Les systèmes de chauffage à eau automatiques comprenaient à l’origine une chaudière, les accessoires s’y rattachant, et des radiateurs ou plinthes. L’évolution de ces systèmes nous réservait toutefois une surprise : le retour d’une technologie ancienne. Au cours des années 1970, le chauffage par rayonnement à partir du plancher fit son apparition, ressuscitant du même coup une technologie remontant à l’époque romaine. La chaudière était toujours essentielle, mais les radiateurs furent remplacés par des rangées de tuyaux d’eau chaude aménagés dans les planchers, sous les planchers ou sur les planchers.

Dans le cas d’une installation sous des dalles de plancher, on installe les conduits sur le plancher en bois, ou dans les rainures de dalles, avant de couler le plancher en béton (dalles) d’un sous-sol ou d’un rez-de-chaussée. Dans le cas d’une installation sous un plancher, les conduits sont installés dans les solives de plafond, lorsqu’elles sont libres, souvent avec des plaques d’aluminium afin de réfléchir la chaleur vers le haut (vers le plancher). Une autre technique consiste à installer des conduits sur l’assise d’un plancher existant ou lors de la pause de panneaux dans des espaces prévus à cet effet. Une fois les conduits en place, on peut installer un nouveau plancher sur ceux-ci selon les goûts du propriétaire (carreaux, bois dur, tapis, tuiles, linoléum, etc.).

Ce qui rend ce système efficace, c’est l’utilisation de conduits en polyéthylène réticulé (XLPE) munis d’une barrière contre l’oxygène. La compagnie Wirsbo fut la première à lancer sur le marché le tuyau en polyéthylène réticulé en Allemagne, dans un premier temps pour les systèmes d’eau potable vers la fin des années 1960, et ensuite pour les systèmes de chauffage par rayonnement. On estime que 12 milliards de pieds de tuyau en polyéthylène réticulé ont été installés dans le monde.

En 1992, Rob Waters, T.S.A.I., déclarait lors d’une conférence donnée à Halifax en Nouvelle-Écosse : « la renaissance du chauffage par rayonnement à partir du plancher a été rendue possible grâce aux avancées technologiques qui nous ont donné des tuyaux de plastiques continus, spécialisés, flexibles, durables et à l’épreuve de la corrosion. Grâce à des commandes de pointe, des thermostats anticipateurs et des dispositifs de réglages individuels (pour chaque pièce) et de réglage de la température de l’eau, nous pouvons régler ces systèmes avec précision, » explique-t-il. « Par contre, leurs vrais avantages sont le confort qu’ils procurent et leur rendement énergétique. Des planchers chauds gardent les pieds au chaud… »

Le chauffage localisé à eau chaude connaissait bel et bien une renaissance.

Galerie Photos

2. Image d'un système de distribution de chauffage par rayonnement avec débitmètres3. Diagramme comparant la chauffage à air chaud pulsé à chauffage par rayonnement4. Photo montrant conduits posés sur la surface d’un plancher

5. Image montrant les conduits qui ont été installés sous le plancher6. Photo montre les installateurs pose des conduits sur un plancher7. Sur cette photo, un produit auto nivelant pour la finition de plancher est versé sur les conduits


Sources pour cet article

De la chaudière au radiateur : le transfert thermique stylisé

  • Recherche des archives du HVACR Heritage Centre Canada (DCSB #34, HD1005V and DCSB #45, HD1005HH)
  • Hand Book of Sovereign Radiators and Boilers, Catalogue No. 55R, 1912, Taylor-Forbes Co. Ltd., Guelph, Ontario, 108 pages, hard bound.
  • The Dunham Hand Book, No. 514, C.A. Dunham Co., Ltd., Toronto, Ontario, 432 pages, mid-1930’s. HHCC Collections.
  • American Radiator Co., The Ideal Fitter, 21st Edition (New York, NY:n.p.,1925), 348 pages, hard bound. HHCC Collections.
  • “Of Roughing-In Dimensions for Boilers, Radiators Pocket Portfolio,” Warden King Ltd., Montreal, Quebec, undated (before 1923), HVACR Heritage Centre.
  • “Canada Collections,” Lewin-Langsner Archival Collection, Montreal, Quebec, 2010.

Éliminer l’air pour une circulation ininterrompue de chaleur dans les systèmes à eau chaude/vapeur

  • Recherche des archives du HVACR Heritage Centre Canada (DCSB #12, HD1002E).

Chauffage par rayonnement à partir du plancher : le confort de l’époque romaine sous vos pieds

  • Recherche des archives du HVACR Heritage Centre Canada (DCSB #100).
  • “Radiant heating,” via http://www.pexsupply.com.
  • “Radiant Floor Heating, Upnor Inc.,” via http://www.uponor-usa.com/Misc/Applications/Radiant-Floor-Heating.aspx.
  • “Underfloor on comeback,” Mechanical Buyer & Specifier magazine, Plumbing, Piping & Heating, September 1992, p 12.

COLONNE EN ENCADRÉ

  • Recherche des archives du HVACR Heritage Centre Canada.
  • “Uponor,” via http://www.uponorpro.com)

Quelques faits

  • Recherche des archives du HVACR Heritage Centre Canada.

Les crédits photos

De la chaudière au radiateur : le transfert thermique stylisé

  • Taylor-Forbes Co., Ltd., Catalogue No. 55R (Guelph, ON: n.p., 1912).
  • Ibid.
  • Ibid.
  • Dominion Radiator Limited, Dominion Ideal Fitter (Toronto, ON: n.p., 1951), c/o Lewis-Langsner Archive Collection, Montreal, Quebec, HVACR Heritage Centre Canada .
  • Ibid.
  • James Morrison Co., Illustrated Catalogue and Price List ... (Toronto: R.G. Mclean, 1888).

Éliminer l’air pour une circulation ininterrompue de chaleur dans les systèmes à eau chaude/vapeur

  • “Bookshelf Boyfriend,” via http://www.flickr.com/photos/bookshelfboyfriend/2531458818/.
  • “Magic Foundry,” [Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.0 Generic (CC BY-NC-SA 2.0)], via http://www.flickr.com/photos/magicfoundry/1764196037/.
  • “Incurable hippie,” [Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.0 Generic (CC BY-NC-SA 2.0)], via http://www.flickr.com/photos/hippie/4312157774/.
  • By Jaho (Own work) [CC-BY-SA-3.0 (www.creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) or GFDL (www.gnu.org/copyleft/fdl.html)], via Wikimedia Commons.

Chauffage par rayonnement à partir du plancher : le confort de l’époque romaine sous vos pieds

  • David Wuertele [CC-BY-2.0 (www.creativecommons.org/licenses/by/2.0)], via http://www.flickr.com/photos/51357668@N00/2829192461#.
  • Ron Shuker, HHCC.
  • “Uponor,” via http://www.uponor-usa.com/Misc/Applications/Radiant-Floor-Heating.aspx.
  • Ron Shuker, HHCC.
  • Ibid.
  • Ibid.
  • Ibid.