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Concept
Radiateur (échangeur de chaleur)
Résumé
Un radiateur, aussi appelé calorifère au Canada, est un dispositif qui permet l'échange de chaleur entre deux milieux. Il a pour fonction soit d'évacuer la chaleur d'un objet pour éviter sa surchauffe, soit de chauffer un espace ou un objet. Le radiateur opère par convection et par rayonnement, c'est à ce dernier mode de transfert thermique qu'il doit son nom.
Les domaines d'utilisation des radiateurs sont très vastes. Les radiateurs sont utilisés dès qu'il y a la nécessité d'échanger une grande quantité de chaleur dans un volume restreint.
Les radiateurs de chauffage sont utilisés pour chauffer un local dans le but d'en contrôler la température. Ce sont essentiellement des échangeurs de chaleur, de plusieurs types.
Pour transférer de la chaleur efficacement, un radiateur doit être constitué d'un matériau ayant une forte conductivité thermique (d'où l'utilisation courante de métal) et posséder une grande surface d'échange entre les deux fluides, ce qui explique les formes souvent complexes employées. On fait parfois usage de convection forcée (ventilateur), qui accélère l'échange entre le radiateur et le milieu à chauffer.
La dissipation de chaleur par rayonnement dépend fortement de la température T, puisqu'elle s'exprime en T, selon la loi de Stefan-Boltzmann.
D'autres facteurs interviennent dans le maintien d'une température de confort : l'isolation du bâtiment et des pièces, la présence de vanne thermostatique
Le radiateur à eau est le plus ancien. Un fluide caloporteur est chauffé dans une chaudière et circule dans un circuit d'éléments qui en transfèrent la chaleur à son environnement, essentiellement par transferts radiatif et convectif. Les contraintes techniques expliquant la forme et le fonctionnement d'un radiateur sont :
transférer un maximum de chaleur du fluide vers son environnement, en optimisant les formes des surfaces de contact fluide caloporteur-paroi et paroi-environnement, afin de maximiser les échanges de chaleur et minimiser le volume du radiateur ;
posséder une inertie thermique élevée permettant d’accumuler beaucoup de chaleur et de la relâcher lentement afin de chauffer continûment son environnement.
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