Radiateur infrarouge à film : structure, principe de fonctionnement, aperçu des types de systèmes IR

Les systèmes de chauffage pour les locaux non résidentiels et résidentiels sont présentés sur le marché en grande quantité. Et parmi toute cette diversité, le radiateur infrarouge à film se distingue par son rendement élevé, sa longue durée de vie et sa sécurité opérationnelle accrue.

Dans l'article que nous présentons, le principe de fonctionnement des équipements utilisés pour former le chauffage rayonnant est décrit en détail. Les avantages et les inconvénients sont énumérés, les caractéristiques techniques sont présentées. Nous vous présenterons les options d'application et les méthodes d'installation des systèmes à film populaires.

Appareils électriques pour le chauffage IR

L'abréviation PLEN signifie « chauffage électrique rayonnant à film » ou simplement « chauffage électrique à film ». L'utilisation du film chauffant IR est autorisée à la fois comme source de chaleur supplémentaire et principale.

En réalité, c'est un film avec des éléments chauffants internes qui émettent des ondes infrarouges lorsque le courant électrique les traverse.

Avantages du principe infrarouge

Le chauffage des masses d'air dans une pièce par telle ou telle source peut être réalisé par :

• conductivité thermique ;
• convection ;
• rayonnement thermique.

Les deux premiers principes de transfert de chaleur sont utilisés dans les radiateurs à eau et les radiateurs à huile, ainsi que dans les ventilateurs avec serpentins chauffants.

Dans ceux-ci, on chauffe d'abord une surface de travail à l'aide du caloporteur ou d'un TEN, à partir de laquelle l'air de la pièce est ensuite chauffé à proximité immédiate. Puis, par convection naturelle ou forcée, l'échange d'air se produit dans toute la pièce.

Les radiateurs IR à film appartiennent aux systèmes de chauffage qui ne chauffent pas directement l'air de la pièce, mais d'abord les surfaces des murs, des meubles, du sol et du plafond.

Le rayonnement thermique implique le transfert de chaleur depuis une source par rayonnement électromagnétique du spectre infrarouge. L'air ne peut pas être chauffé directement par les rayons IR.

Ils ne peuvent chauffer que les surfaces en matériaux solides. C'est-à-dire qu'initialement, à la suite du fonctionnement du système de chauffage PLEN, les meubles et les finitions de la pièce sont chauffés, puis ils cèdent la chaleur à l'air.

Les rayons IR sont souvent appelés « rayonnement thermique », car l'effet du fonctionnement de l'équipement infrarouge est perçu tactilement par la personne comme une sensation de chaleur et ne provoque aucun inconfort.

La chaleur infrarouge est constituée d'ondes électromagnétiques dans la gamme de 0,74 à 2000 µm. Si l'on observe le Soleil, environ 40 % de son rayonnement vers la Terre correspond à la lumière visible, et environ 10 % et 50 % respectivement aux rayons UV et IR.

Les chauffages électriques à film de type IR génèrent de l'énergie thermique ayant une longueur d'onde d'environ 9,2 µm. Pour l'homme, ces rayons sont totalement sûrs et naturels, car ils ressemblent le plus à la « lumière solaire ». En effet, le corps humain lui-même émet de la chaleur du spectre infrarouge avec une longueur d'onde de 9,6 µm.

Structure du système de chauffage à film

Les radiateurs électriques à film IR comprennent trois éléments principaux :

• chauffant ;
• transmetteur ;
• émetteur.

Le premier convertit l'énergie électrique en énergie thermique. Le second répartit la chaleur produite sur toute la surface du PLEN, et le troisième émet des rayons infrarouges.

En plus du film chauffant IR, le système de chauffage à film comprend également un thermostat avec un ou plusieurs capteurs de température et des câbles pour connecter le radiateur au réseau électrique.

L'élément chauffant dans le PLEN est constitué d'un conducteur à haute résistance. Il s'agit généralement d'une fine bande de nichrome (à partir duquel sont réalisées les spirales dans les TEN) ou de carbone. En effet, pratiquement tous les fabricants de chauffages à film IR sont désormais passés à la deuxième option. Le carbone est plus économique, moins cher et plus efficace.

L'élément transmetteur est une couche de papier d'aluminium, qui se caractérise par une conductivité thermique élevée. Elle se trouve d'un côté ou des deux côtés du film IR. Certains fabricants n'utilisent pas du tout d'aluminium, ne comptant que sur le matériau émetteur.

La couche supérieure du chauffage à film considéré est réalisée des deux côtés en PET (polyéthylène téréphtalate). Le film en ce thermoplastique possède un coefficient d'émission IR élevé, supporte sans problème des températures jusqu'à +200⁰C et est un excellent diélectrique.

Le film protège les éléments chauffants internes de la condensation et de l'humidité, forme à partir de composants disparates un système chauffant unifié, et réduit le risque d'électrocution pour l'homme à presque zéro.

Le film IR est conçu de sorte que les éléments chauffants à l'intérieur ne puissent chauffer que jusqu'à +55 °C. Les températures plus élevées sont pratiquement exclues ; un tel chauffage n'est possible que brièvement en cas d'urgence lors d'une brusque augmentation de la tension du réseau.

Le calcul et l'installation du chauffage IR à film sont effectués en tenant compte du fait que le film ne fonctionnera pas en continu pour le chauffage, mais par de courts intervalles allant de quelques secondes à quelques minutes.

C'est-à-dire qu'un tel chauffage infrarouge élève rapidement la température des surfaces de la pièce aux valeurs requises, puis il est éteint par le thermostat. Et ensuite, il est alimenté à nouveau par le réseau électrique seulement de temps en temps, au fur et à mesure que l'air de la pièce se refroidit.

Domaine d'application de l'infrarouge du PLEN

Les chauffages électriques rayonnants à film sont le plus souvent utilisés comme complément au chauffage à eau. Dans les régions du sud, ils peuvent servir de système de chauffage principal. Il suffit de calculer correctement la surface de film infrarouge nécessaire pour la situation requise.

À l'aide d'un chauffage IR à film, on peut chauffer le sol entièrement ou par zones. On l'installe au plafond et sur les pentes du grenier, sur les murs des pièces d'habitation ordinaires et même dans les bains, car les films avec indice de protection IP 54 tolèrent bien l'humidité élevée.

Il est permis d'installer des radiateurs infrarouges à film dans :

• les maisons de campagne résidentielles ;
• les appartements en ville ;
• les bains et les saunas ;
• les locaux industriels et d'entrepôt ;
• les cours pour animaux ;
• les garages avec ou sans chauffage ;
• les serres, etc.

Il n'existe aucune limitation fondamentale pour l'utilisation des radiateurs électriques basse température considérés. La seule contrainte pour l'appareil chauffage infrarouge est que la pièce doit avoir une hauteur sous plafond de 3 mètres maximum. Si les plafonds sont plus hauts, il faudra installer des modèles de radiateurs infrarouges haute température, plus chers.

Caractéristiques et types de films IR

Les radiateurs électriques infrarouges se divisent en deux types : basse température et haute température. Les premiers peuvent chauffer jusqu'à +50 ⁰C, et les seconds jusqu'à 200 ⁰C. Dans les habitations, seuls les modèles du premier type sont utilisés, sous forme de PLEN ou d'appareils à lampes ou panneaux, conçus pour fonctionner sur le réseau électrique 220 V.

L'épaisseur des films IR eux-mêmes ne dépasse pas 1 mm, mais il y a aussi des bornes métalliques pour les connecter au câblage, qui sont un peu plus épaisses.

Les caractéristiques techniques des radiateurs IR à film basse température sont les suivantes :

1. Tension nominale – 220 Volts.
2. Température maximale de chauffe du film – 40–55⁰C selon le modèle et le fabricant.
3. Indice de protection IP – de «22» à «67».
4. Poids de la toile chauffante – environ 500 grammes/m².
5. Puissance spécifique – 150–300 W/m².
6. Charge de courant – 0,68–1,4 A/m².
7. Longueur – 0,25–7 m.
8. Largeur – 0,5–1 m.

Les fabricants donnent une garantie de 10 à 15 ans sur le film infrarouge. Cependant, en réalité, ces systèmes de chauffage peuvent durer jusqu'à un demi-siècle.

Selon le mode d'installation, les chauffages infrarouges à film se divisent en :

• muraux – «tableaux chauffants» (pour un chauffage local d'appoint) ;
• de plafond – derrière les plafonds tendus et suspendus ;
• de sol – «planchers chauffants».

L'équivalent au sol est légèrement moins efficace que le modèle au plafond. Le plancher chauffant film ne doit pas être installé sous les armoires, lits et canapés. Or, les meubles occupent toujours beaucoup d'espace dans une pièce. Les « tableaux » et les films simplement placés derrière une décoration murale constituent la pire façon d'utiliser les radiateurs infrarouges à film.

La version plafond est la plus efficace, les rayons infrarouges provenant du plafond couvrent la surface maximale possible dans la pièce

Les films chauffants infrarouges sont fabriqués sous forme de :

• modèles de dimensions spécifiques (par exemple, «ZEBRA» ou «NIRVANA»);
• toiles destinées à une découpe individuelle selon les dimensions du projet, elles sont fabriquées avec une largeur de 50 à 100 cm.

La première option ne peut pas être coupée sur le lieu d'installation. Ces systèmes sont livrés prêts à l'emploi, il suffit de connecter les fils avec des bornes. Il faut les choisir avec soin dans la gamme de tailles proposée par le fabricant, afin que la pose ne pose pas de problèmes par la suite.

La deuxième variante de films est vendue en rouleaux jusqu'à 7 mètres de long. Cette variante de plancher chauffant infrarouge peut être découpée aux dimensions souhaitées directement dans la pièce avec des ciseaux ordinaires.

Avantages et inconvénients des radiateurs à film

Les avantages des films chauffants IR sont les suivants :

1. Haute sécurité et fiabilité.
2. Délais d'installation minimaux pour le système de chauffage électrique.
3. Chauffage de la pièce extrêmement rapide et confortable pour l'utilisateur.
4. Aspect esthétique du système de chauffage, qui est entièrement caché par le décor.
5. Automatisation complète du fonctionnement du radiateur, par conséquent, aucun besoin d'entretien.
6. Haute efficacité.
7. Risque zéro de fuite d'eau (fluide caloporteur) des radiateurs.
8. Absence de problèmes de séchage et de brûlage de l'oxygène dans l'air ambiant.
9. Fonctionnement absolument silencieux.
10. Pas de convection – pas de poussière qui se dépose partout.
11. Possibilité d'installer dans chaque pièce de la maison son propre microclimat conformément aux paramètres définis.
12. Absence de brusques variations de température en hauteur (la différence entre le sol et le plafond sera de l'ordre de 2 à 3 degrés).

Les conducteurs et les éléments chauffants du radiateur infrarouge sont solidement scellés dans un film PET en usine. De plus, il n'y a aucune pièce mobile dans ce système de chauffage. Il n'y a rien à user, casser ou corroder.

Dans une maison de 100 m², le système à film infrarouge, avec le câblage et la protection dans le tableau électrique, s'installe en 2 à 3 jours. L'essentiel est que le réseau soit conçu pour les charges requises.

L'allumage/extinction du radiateur électrique est effectué par un thermorégulateur, qui surveille la température de la pièce à l'aide de capteurs intégrés et alimente lui-même les éléments chauffants. Il existe également des thermostats programmables permettant de définir différents modes pour différentes pièces et moments de la journée.

La grande efficacité énergétique des radiateurs IR est due à la brièveté de leur fonctionnement ; ils sont allumés par le thermostat pendant seulement 10 à 20 minutes par heure en moyenne.

Parmi les inconvénients des radiateurs électriques infrarouges à film, il convient de mentionner :

1. Des factures d'électricité élevées.
2. La nécessité d'une puissance suffisante à l'entrée du réseau électrique de la maison.

Pour une même surface de maison ou d'appartement, les coûts d'électricité seront 1,5 à 2 fois supérieurs à ceux du chauffage au gaz de réseau. Mais la chaudière à gaz, son raccordement au réseau ou à un réservoir de gaz, et l'installation des radiateurs avec tuyaux représentent également des sommes considérables.

L'installation d'un système de chauffage radiant coûtera plusieurs fois moins cher que cette option. Et par rapport aux chaudières à combustible solide, il est encore plus avantageux tant en termes de consommation de combustible que de coût d'installation.

Particularités de l'installation du chauffage IR à film

Les chauffages flexibles à film peuvent être installés soi-même sans grandes difficultés. L'essentiel est de ne pas plier le film à un angle supérieur à 60 degrés lors du transport et de la découpe. La découpe s'effectue aux endroits indiqués par le fabricant sur la bande.

Comme isolant, il est préférable de placer sous le film du isolon ou du penofol avec une couche aluminisée réfléchissant les rayons IR. Et le thermorégulateur doit être installé loin de la lumière directe du soleil, des radiateurs et des courants d'air.

Si on installe un thermostat programmable, on pourra chauffer les différentes pièces de la maison une par une de manière séquentielle. Cela permettra de réduire considérablement les pics de courant et de puissance à l'entrée du réseau électrique de la maison.

Pour obtenir un effet maximal, la surface du chauffage à film doit atteindre 60 à 70 % de la superficie de la pièce chauffée. En revanche, il ne faut pas placer de film IR sous les meubles au sol ni au-dessus des armoires hautes sous le plafond. Un tel chauffage ne serait d'aucune utilité pour les occupants, mais créerait des points de surchauffe locale dans la pièce.

De plus, les bandes de l'appareil de chauffage électrique infrarouge flexible doivent être éloignées des murs de 15 à 20 cm. Pour calculer et disposer correctement le film, il est nécessaire d'établir à l'avance un plan de la pièce avec tous les retraits requis et les emplacements des meubles.

Tout matériau de finition constitue un écran pour le rayonnement infrarouge. La question ne porte que sur son degré de transparence, l'atténuation des rayons IR et l'échauffement de cette finition ou revêtement. Certains revêtements laissent passer plus de chaleur rayonnante, d'autres moins.

Option #1 – au sol

L'installation du chauffage infrarouge (IR) en version sol se fait sur une base brute plane en béton, panneaux de bois ou plaque de plâtre. Il ne faut pas le poser dans une chape en béton ou une couche de colle à carrelage, car le film polymère n'est pas conçu pour résister à l'action alcaline du ciment utilisé.

En tant que revêtement de finition par-dessus, il est permis d'installer :

• stratifié (sans sous-couche en liège) ;
• moquette fine sur un revêtement en aggloméré ou contreplaqué ;
• linoléum sans sous-couche d'isolation thermique.

Il n'est pas recommandé de poser du parquet sur le film infrarouge. Le bois des lames de parquet risque de se fissurer et de grincer en raison de la surchauffe.

Il est interdit de placer des meubles à pieds au-dessus du chauffage à film, car cela pourrait entraîner un écrasement et un endommagement, ainsi qu'une surchauffe locale du revêtement de sol.

Selon les normes SanPiN, le sol des pièces à vivre ne peut être chauffé qu'à +26 ⁰C. Cependant, par grand froid extérieur, le système de chauffage au sol infrarouge devra être allumé à pleine puissance pour atteindre des températures d'air confortables dans la pièce.

Et dans ce cas, marcher pieds nus dessus deviendra inconfortable. C'est le principal inconvénient de la version au sol du chauffage infrarouge à film.

Option #2 – au plafond

Les radiateurs infrarouges à film en version plafond peuvent être recouverts :

• lambris, MDF et plaque de plâtre d'une épaisseur jusqu'à 12 mm;
• plafonds tendus (PVC ou tissu) ;
• des systèmes suspendus de type «Armstrong» ou «Grillato».

On peut également utiliser des panneaux en plastique, à condition que leur fabricant autorise le chauffage de son décor jusqu'à +50⁰C.

Plus la finition du plafond est proche du film infrarouge, mieux c'est. Au maximum, on ne peut les éloigner l'un de l'autre que de 20 mm.

Si le chauffage infrarouge à film est installé avec un plafond suspendu, le film chauffant doit être posé directement sur la structure du système. Il ne faut pas le fixer au plafond, car l'écart d'air serait trop important entre PLEN et la finition.

Il ne faut pas installer de structures de finition métalliques, en miroir ou en verre au-dessus du film infrarouge. Il convient également d'éviter d'utiliser des panneaux en verre-magnésium.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Vidéo #1. À propos des avantages et de l'installation du PLEN de plafond :

Vidéo #2. Types de films chauffants infrarouges :

Vidéo #3. Avantages et inconvénients du chauffage IR :

La chaleur rayonnante infrarouge dans votre maison est un moyen efficace et sûr de chauffer votre logement. L'installation de films IR électriques est rentabilisée en 2 à 3 ans grâce aux économies réalisées sur le combustible solide pour les chaudières et sur le coût de l'équipement de chauffage.

Même par rapport au chauffage au gaz de ville, ces radiateurs s'avèrent finalement gagnants. Il suffit de les calculer correctement pour une pièce donnée et de disposer de conditions techniques suffisantes en matière de puissance du réseau électrique.

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