Radiateur

Un radiateur est un système 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.



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Définitions :

  • Appareil de chauffage par la chaleur rayonnante; Appareil de chauffage par convection; Appareil qui s'emploie comme réfrigérant dans ... (source : fr.wiktionary)
  • Elément d'une antenne alimenté par une ligne. Son nom vient du constat qu'après une longue et intensive utilisation, cet élément est un peu chaud (source : alyon)

Un radiateur est un système 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 généralement par convection, mais également par rayonnement, c'est à ce dernier mode de transfert thermique qu'il doit son nom.

Ancien radiateur domestique en fonte

Origine

Le radiateur a été découvert en 1855 par Franz SanGalli, un Allemand né en Italie et vivant en Russie. Il breveta son dispositif en Allemagne ainsi qu'aux États-Unis, peu après le radiateur devient l'équipement standard de chauffage dans les nouvelles constructions.

Domaines d'utilisation

Les domaines d'utilisation des radiateurs sont particulièrement vastes. Les radiateurs sont utilisés dès qu'il y a l'obligation d'échanger une grande quantité de chaleur dans un volume restreint.

Radiateur domestique

Un radiateur domestique fonctionnant avec un dispositif de chauffage central.

Les radiateurs domestiques ont pour but de chauffer un local et le maintenir à une certaine température de confort. Il existe plusieurs types de radiateurs domestiques.

Le radiateur à eau, le plus ancien. Un fluide caloporteur est chauffé dans une chaudière et ensuite amené dans un élément qui va communiquer la chaleur de ce liquide à son à peu prèsnement : c'est un échangeur thermique par radiation infrarouge, nommé plus fréquemment radiateur. Voici une liste des contraintes techniques expliquant la forme et le fonctionnement d'un radiateur :

Il existe aussi des radiateurs à bain d'huile. La capacité calorifique de l'huile étant plus faible que l'eau, il faut moins d'énergie pour la chauffer. Le radiateur est ainsi plus rapide à monter en température.

Il existe aussi un cas spécifique : les convecteurs, qui ne sont pas des radiateurs car au lieu de chauffer une pièce par émission d'un rayonnement infrarouge (perçu comme une chaleur), ils chauffent physiquement l'air qui les traverse. Cet air chaud, plus léger remonte par convection et s'installe dans ce cas dans la pièce un courant d'air (très léger) qui monte du convecteur, longe le plafond, se refroidit, descend le long du mur opposé, longe le sol et repasse dans le convecteur. En parallèle de ce circuit, l'air chaud se diffuse aussi dans la pièce. Les convecteurs sont généralement électriques et fonctionnent par effet Joule : un courant électrique passe dans des résistances qui chauffent l'air.

Radiateur automobile

Radiateur de moteur de voiture.

Les moteurs à explosion, équipant la majorité des automobiles actuelles, génèrent énormément de chaleur inutile. Dans la majorité des cas un liquide circule dans le moteur, passant au plus près des zones de production de chaleur, son but est de maintenir à une température (entre 70°C et 90°C) optimum le corps du moteur. Ce liquide caloporteur est forcé par une pompe centrifuge dans des durits jusqu'à un radiateur, monté généralement face à la route, l'air extérieur au véhicule traverse le radiateur transférant l'énergie indésirable du moteur à l'air ambiant, quand le véhicule est à l'arrêt, un ventilateur couplé a un thermocontact refroidissent le radiateur.

Composant électronique

Exemple de radiateurs utilisés pour le refroidissement en électronique.

L'électronique et l'informatique produisent de la chaleur qu'il est indispensable de dissiper sous peine d'endommager le matériel. Ces domaines utilisent des petits radiateurs nommés dissipateur thermique qui peuvent être couplés à des ventilateurs (voir photo ci-dessous). Dans ce domaine on parle d'aircooling.

Radiateurs couplés à des ventilateurs (ventirads) pour le refroidissement de microprocesseurs.

Autres domaines d'utilisation :

Modes de transfert

La chaleur, en général, est transmise selon trois voies :

Malgré son nom, le radiateur n'émet pas son énergie seulement sous forme de rayonnement.

Optimisation du transfert

Pour transmettre efficacement de la chaleur, un radiateur doit être un bon conducteur thermique (d'où l'utilisation courante de métal) et posséder une grande surface de contact entre les deux dispositifs, ce qui explique les formes fréquemment complexes employées pour maximiser les échanges thermiques. On fait quelquefois usage de convection forcée (ventilateur).

La dissipation de chaleur par rayonnement dépend fortement de la température (en T4, cf loi de Stefan-Boltzmann).

Bien gérer les radiateurs

D'autres facteurs interviennent dans le maintien d'une température de confort : l'isolation du bâtiment, la présence de vanne thermostatique, etc.

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