Les concepts scientifiques et techniques derrière le chauffage par rayonnement infrarouge
Cet article présente les différents types d’ondes infrarouges, leurs caractéristiques et leurs applications industrielles et domestiques. Sous l’angle du chauffage, on explique les principes scientifiques et techniques qui définissent le chauffage par infrarouge lointain.
Sommaire
Les différents types d’ondes infrarouges dans le monde du chauffage (IRA, IRB, IRC)
Pourquoi parle-t-on de chauffage à rayonnement “lointain” IRL pour les applications de chauffage domestique ?
Illustration du chauffage rayonnant pour le chauffage résidentiel
1) Les différents types d’ondes infrarouges dans le monde du chauffage
Tout corps (dont la température est supérieure au 0 absolu) émet un rayonnement électromagnétique. Il s’agit d’une forme de propagation de l’énergie, ou d’un flux de chaleur émis par le corps (qui perd ainsi son énergie interne en la transmettant).
Différentes natures d’ondes situées dans le domaine de l’infrarouge sont utilisées pour chauffer des volumes ou pour réchauffer la matière. On les distingue par leur longueur d’onde (symbole λ, exprimé en nm nanomètre 10-9 mètre ou μm micro mètre 10-6 mètre).
Ce rayonnement peut être de différentes longueurs d’ondes dont l’intensité dépend, entre autres, de la température du corps émetteur.
Ce paramètre caractérise la nature oscillatoire (et périodique) de cette onde. La longueur d’un cycle d’onde c’est la distance entre 2 crêtes de la sinusoïde.
source : radiateur-rayonnant.com source 2023
Relation entre rayonnement et énergie.
Comme pour le soleil, chaque photo transporte une quantité d’énergie proportionnelle à la fréquence de l’onde (+ la fréquence est élevée plus l’énergie transportée est importante). Ainsi les rayonnements électromagnétiques de courte longueur d’onde (ou de fréquence élevée) véhiculent davantage d’énergie que les rayonnements de grande longueur d’onde (basse fréquence).
Aussi, l’amplitude de l’onde conditionne son intensité (plus son amplitude est importante plus l’intensité est importante).
La mesure du rayonnement est abordée dans un autre article.
Source : Bonn & rochon - 1996
La minute science est terminée, voyons maintenant les applications technologiques !
On distingue :
Les ondes infrarouges courtes ou proches IR-A (NIR = near infrared radiation)
Ce type d’ondes se réfère à des longueurs d’ondes de 0.8 μm à 1.6 μm. Les applications principales sont :
la télédétection thermique (pour mesurer à distance depuis l’espace la température des surfaces terrestres, des océans ou de l’atmosphère)
les détecteurs de mouvements
Les ondes infrarouges moyens
Ce type d’ondes est exploité en télémétrie aérienne pour mesurer le stress hydrique des végétaux (humidité des sols), l’inventaire des cultures depuis un satellite. Egalement pour des applications militaires.
Ce type d’ondes se réfère à des ondes de 2 μm à 3 μm.
Ces ondes sont souvent utilisées dans les systèmes industriels pour des applications comme :
les procédés de soufflage formage par émetteurs infrarouges
les procédés de séchage (peinture, etc.) ou de cuisson industriels
les procédés de traitement thermique des matériaux
les fours à infrarouge
l’imagerie thermique
Les ondes moyennes ont la capacité de chauffer, rapidement et de façon précise, les objets et les surfaces. Elles émettent une énergie intense qui est rapidement absorbée par les matériaux ou leur surface, qui entraîne ainsi une augmentation rapide de la température de celui-ci.
On les retrouve dans les saunas et les applications médicales.
Certains chauffages entrent également dans cette catégorie : il s’agit de ceux prévus pour chauffer les terrasses, les vérandas, les entrepôts, les bâtiments industriels, les espaces à grande hauteur comme les églises. En résumé, il s’agit des lieux où il est impossible de chauffer l’ensemble du volume. Leur portée est limitée à environ 1.5 m à 2.5 mètres maximum. Ils sont prévus pour chauffer les personnes en direct.
En savoir plus sur ce type de chauffage
Les ondes infrarouges lointaines (infrarouge lointain) ou IR-C (Far Infrared Radiation)
Ce type d’ondes se réfère à des longueurs d’ondes de 3 μm (3000 nm) à 1000 μm (1 mm).
Ces ondes sont souvent utilisées exclusivement pour le chauffage des habitations et / ou des logements commerciaux et tertiaires.
Ce type d’ondes est celui qui nous intéresse principalement sur ce site dans la mesure où il concerne le chauffage résidentiel ou tertiaire par panneaux rayonnants. Voir paragraphe ci-dessous.
2) Pourquoi parle-t-on de chauffage à rayonnement infrarouge “lointain” IRL ? Comment fonctionne-t-il ?
Lorsque la plaque chauffante (ou le panneau rayonnant) qui joue le rôle de radiateur (= radiant = rayonnement) est portée à une température élevée, sa surface (sa face avant) va émettre du rayonnement infrarouge. Plus sa température de surface est élevée (toutes choses égales par ailleurs) plus le rayonnement sera intense (ou puissant). Le rayonnement émis se propage selon certaines directions, idéalement dans toutes les directions, avec une portée variable qui dépend de l’efficacité de l’émetteur.Principe du rayonnement infrarouge lointain
Le rayonnement va en partie être absorbé par les matériaux de structure (sol, murs, cloisons, plafond) et les objets, qui vont se réchauffer en les absorbant. Une autre partie de l’onde (donc de l’énergie) va être renvoyée vers l’intérieur de la pièce. Les matériaux, plus chauds, vont réchauffer l’air à leur tour. Ce principe technique explique à lui seul la différence fondamentale entre le chauffage classique (convecteurs, accumulateurs, radiateurs à inertie, etc.) et le chauffage par rayonnement infrarouge dont les performances sont largement supérieures en termes de consommation comme de confort.
Cet article présente les différents types d'ondes infrarouges, leurs caractéristiques et leurs applications industrielles et domestiques. Sous l'angle du chauffage, on explique les principes scientifiques et techniques qui définissent le chauffage par infrarouge lointain
Cet article présente les différents types d'ondes infrarouges et leurs applications industrielles et domestiques. Sous l'angle du chauffage, on explique les principes scientifiques et techniques qui définissent le chauffage par infrarouge lointain
source : radiateur-rayonnant.com source 2023
