Chauffage infrarouge
Le chauffage infrarouge est un système de chauffage qui envoie des rayons infrarouges longs. Ceux-ci ont une action chauffante et sans danger sur l'Homme comme sur les matières. Différents systèmes de chauffages existent aujourd'hui. Il existe des radiateurs infrarouges qui sont des composants techniques ou des appareils destinés à transformer la plus grande partie possible de l’énergie qui leur est fournie (courant électrique, gaz) en chaleur et à la diffuser par l’intermédiaire d’une surface radiante. Existent aussi des films chauffants infrarouges pour une pose en plancher chauffant, mur chauffant ou plafond chauffant.
À la différence des sources de rayonnement infrarouge naturelles (par exemple le Soleil, le feu), les sources de rayonnement dont il est question ici génèrent des radiations infrarouges par des moyens techniques.
Les rayons infrarouges longs utilisés pour le chauffage infrarouge ne doivent pas être confondus avec les rayons infrarouges utilisés par des émetteurs infrarouges et des systèmes de localisation astronomique ou militaire.
Le radiateur infrarouge et film chauffant infrarouge comme élément de chauffage
Le radiateur infrarouge
Avec un radiateur infrarouge, le but est de transférer le rayonnement, sans intermédiaire, dans une certaine plage de longueurs d’onde, à l’objet qui doit être chauffé, moyennant le moins de déperdition de chaleur possible.
C’est la conception technique du radiateur infrarouge qui permet le rayonnement dans une certaine plage de longueurs d’onde (domaine spectral), notamment dans la plage de 2 à 10 µm. Il s’agit là du rayonnement maximum, sachant que les radiateurs infrarouges peuvent émettre en deçà de ce rayonnement thermique maximum.
En effet, il y a plusieurs types de radiateurs infrarouges. Celui qui est de plus en plus courant et en particulier dans les pays germanophones est le radiateur par rayonnement infrarouge lointain. C’est la partie « longue » du spectre infrarouge qui est émise (infrarouge lointain de 3 μm à 1 000 μm) et qui a une portée beaucoup plus importante que celle des lampes « rouges ». On peut les comparer aux rayons infrarouges naturels du Soleil.
Par conséquent, ce chauffage qui ne travaille pas par convection, mais par rayonnement, a plusieurs avantages et c'est l'air qui fait la différence. Le chauffage infrarouge ne réchauffe pas l'air, mais les matières solides. Les murs intérieurs et le mobilier stockent la chaleur, et la rediffusent ensuite longtemps. Un chauffage rayonnant infrarouge lointain ne produit pas de circulation d'air et évite ainsi les mouvements de poussière.
Un radiateur à rayonnement infrarouge moderne est souvent plat avec une épaisseur d'environ 25 mm et s’intègre discrètement dans tous les environnements. Un poids moyen d'environ 4 à 5 kg facilite le montage et le transport.
Le cœur du radiateur est une toile spéciale en fibre de carbone, recouvert de deux plaques en aluminium qui produit des rayons infrarouges « longs » ou infrarouge lointain. Une puissance de seulement 600 W suffit pour chauffer confortablement une pièce jusqu’à 12 m2.
Grâce à son faible poids et sa faible épaisseur, le montage au plafond des panneaux de chauffage infrarouge est possible. Ceci améliore la distribution de la chaleur et augmente l'efficacité du système. il est en verre, miroir ou époxy
Le chauffage infrarouge avec les films chauffants[1]
Une nouvelle technique consiste à utiliser un film chauffant infrarouge[2], à poser au sol, au plafond, sur les murs ou sous le carrelage. Vous gagnez en place dans la pièce avec l'absence de radiateur. Ensuite, réparti sur toute la pièce, le film chauffant infrarouge diffusera ses rayons infrarouges dans tout l'espace à chauffer.
Ce film chauffant a une structure en carbone qui lui confère une conductivité thermique relativement élevée. La chaleur se diffuse dans toute la pièce grâce aux rayons infrarouges qui traversent le revêtement au sol, au mur ou plafond.
Plusieurs types de films chauffants infrarouges existent aujourd'hui, à courant 220 volts ou à très basse tension 24 volts ou 36 volts. les nouvelles technologies permettent aujourd'hui de grandes avancées en matière de chauffage, comme un film chauffant infrarouge[2]lointain de marque allemande de marque hicoTHERM Les Habitats chauffage design.
Le film infrarouge offre une grande modularité en termes d'installation ainsi qu'un grande liberté dans l'agencement d'une pièce. C'est un matériau en fibre de carbone qui fonctionne en très basse tension, 36 V et qui produit une puissance de chauffe allant de 60 à 220 W/m2 pour des bandes de 60 cm de largeur allant de 1 à 11 mètres de longueur maximum. Ces films chauffants infrarouges fonctionnent avec un thermostat et une sonde température quelle que soit la marque de film chauffant à rayons infrarouges.
La sonde de température limite la puissance de chauffage à 28 °C et est obligatoire pour le chauffage au sol. Un plancher chauffant à la température au sol trop élevé altèrerait la circulation sanguine et donnerait une impression de jambes lourdes aux personnes dans la pièce. Mal contrôlé dans les années 60, le chauffage au sol est aujourd'hui complètement contrôlé par des directives techniques et réglementaires qui ont rendu obligatoire la sonde de température et un chauffage maximal à 28 °C.
Effets sur le corps irradié
Les différences de structure atomique des matériaux à chauffer impliquent que ces matériaux disposent chacun de leur propre domaine spectral à l’intérieur duquel l’absorption du rayonnement est optimale. Chaque matériau possède son propre taux d’absorption. Les particules de rayonnement non absorbées par le matériau le traversent ou subissent une réflexion.
L’entrée des radiations infrarouges dans le corps à chauffer est qualifiée d’absorption. En conséquence, le processus d’absorption du corps à chauffer s’accompagne (proportionnellement) de la réflexion et de la transmission[Information douteuse] du rayonnement infrarouge. Une absorption à 100 % est techniquement impossible. L’absorption totale n’existe qu’avec le modèle théorique de l’« émetteur noir » ou « corps noir ».
La puissance du rayonnement du chauffage infrarouge
En dehors de la taille de la surface, la puissance et l’efficacité du rayonnement d’un chauffage infrarouge dépend de plusieurs facteurs:
- la longueur d’onde ;
- la température de surface de l’émetteur ;
- la conductivité thermique du revêtement du système de chauffage infrarouge (plancher chauffant, plafond chauffant...).
Pour un radiateur rayonnant infrarouge, on cherche à émettre des ondes du type infrarouge lointain aussi appelées IR-C, ou infrarouge long. Contrairement aux ondes du type « court » appelées IR-A, leur portée atteint plusieurs mètres et est adaptée aux besoins d’un chauffage. La longueur d’onde de l’infrarouge lointain se situe entre 3,0 µm et 100 µm. Dans cette plage, relativement vaste, un radiateur infrarouge est particulièrement efficace en émettant des ondes d’une fréquence entre 7 µm et 13 µm. La raison : dans l’air ambiant se trouvent des éléments comme le H2O, CO2, N2O, qui absorbent le rayonnement infrarouge partiellement. Dans la plage entre 7 et 13 µm, les effets de ces éléments, et en particulier ceux de l’eau, sont très peu présent, ce qui permet un rayonnement quasiment sans obstacle. Cette fréquence correspond alors à une « fenêtre d’ouverture »[3].
Le deuxième paramètre qui détermine la puissance du rayonnement est la température de surface. Pour la déterminer, on fait appel à la thermographie. Par la suite, on utilise le terme « luminance » pour décrire la puissance du rayonnement. Le graphe suivant montre la luminance en fonction de deux courbes de température différentes. On constate pour une longueur d’onde de 8 µm une luminance d’environ 17 à 60 °C et d’environ 27,5 à 90 °C, donc une luminance près de 60 % supérieure à 90 °C.
Le graphe ci-contre est la déduction de l’image thermographique d’un radiateur infrarouge d’une puissance de 350 W de dimensions 60 × 60 cm (voir l'image en dessous).
Le radiateur infrarouge en céramique ou verre ou sous la forme de miroir.
Le radiateur infrarouge en céramique ou verre ou époxy travaille toujours à partir de la même technique, il est constitué d’une résistance électrique chauffante insérée totalement dans un matériau approprié. Grâce à l’insertion totale, l’énergie produite par la résistance est transférée au matériau qui l’entoure. Ceci protège la résistance de la surchauffe et permet de prolonger sa durée de vie. Le matériau utilisé pour l’enrobage de la résistance est non-conductible électriquement mais doit disposer de bonnes propriétés d’absorption et d’émission dans la plage de longueurs d’onde infrarouges requise. Moyennant le respect de ces conditions, les radiateurs infrarouges longs sont fabriqués dans une large gamme de formes géométriques.
Les radiateurs infrarouges en céramique sont en conséquence des corps en céramique dans lesquels, grâce à l’enroulement chauffant, une partie de la surface est utilisée comme surface de rayonnement. Avec les radiateurs infrarouges, il est par ailleurs possible de fixer un thermostat à proximité immédiate de la résistante chauffante
Notes et références
- « Mon chauffage infrarouge hicoTHERM - Film chauffant infrarouge 36V », sur www.monchauffageinfrarouge.com (consulté le )
- « film chauffage infrarouge », sur id-tech-france, (consulté le )
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