Brevet FR2008335A1 — publié le 19700116

L'invention est relative à un circuit pour le contrôle continu et automatique des installations de chauffage ou de climatisation, ledit contrôle étant effectué sur le moyen de transport de la chaleur, tel que notamment l'eau, la vapeur et l'air, ledit contrô-5 le étant effectué sensiblement en fonction de deux paramètres constitués de la température extérieure et de la température d'ambiance désirée. On connaît en ce moment plusieurs dispositifs pour obtenir ledit contrôle, lesquels toutefois présentent un ou plusieurs des 10 inconvénients suivants : a) pour adapter le dispositif de contrôle à une certaine installation il faut effectuer des tarages compliqués ; notamment il faut lire et interpréter des diagrammes spéciaux reliés aux appareils, b) on ne peut pas sélectionner préalablement la température d'am-15 biance désirée directement en °C, et il faut, par contre, fixer préalablement une certaine température pour le moyen de transport (vecteur) de la chaleur ; en effet, les diagrammes cités portent en abscisses la température extérieure et en ordonnées la température du moyen transporteur de la chaleur, sans aucune référence à 20 la température qui s'établira dans le milieu ambiant à chauffer ; c) seule la température de passage du moyen de transport de la chaleur est contrôlée et non pas la température effective des éléments de chauffage ou de climatisation (calorifères et similaires)„ Le but principal de la présente invention est la réalisation 25 d'un circuit de contrôle de la température permettant, de choisir préalablement la température d'ambiance désirée, en lisant en °C ou °F cette température sur l'organe (bouton, poignée) servant à effectuer ladite sélection préalable. Un autre but encore de la présente invention est celui de 30 réaliser un circuit par l'entremise duquel sera calculée la température effective des éléments de chauffage. Un autre but encore de la présente invention est celui de réaliser un circuit aisément a-daptable, à savoir tarable, à l'installation particulière de chauffage ou de climatisation contrôlée par ledit circuit. 35 Pour atteindre ces buts, et d'autres encore, lesquels res- 69 15180 2 2008335 sortent de la description qui suit, l'invention réalise un circuit caractérisé en ce qu'il comprend : a) des moyens pour engendrer un signal proportionnel de la différence de température entre le milieu ambiant à contrôler et 1'at- 5 mosphère extérieure ; b) des moyens pour engendrer un signal proportionnel à la différence entre la température des moyens de chauffage ou de climatisation et la température extérieure ; c) des moyens de comparaison desdites différences de température 10 pour obtenir un signal pour le contrôle des éléments de chauffage ou de climatisation. L'invention sera mieux comprise à l'aide dè la description suivante, donnée simplement à titre d'exemple non limitatif d'une forme de réalisation préférée, illustrée aux dessins annexés, où : 15 - la fig. I montre schématiquement une installation de chauffage contrôlée par le circuit selon l'invention, - la fig. 2 montre le circuit de contrôle selon l'invention, - la fig. 3 montre le circuit de contrôle suivant l'invention dans son emploi pour le contrôle de 1'allumage et 1'extinction 20 du brûleur de l'installation selon la fig. I. Il convient de noter que le circuit de l'invention, bien que décrit et représenté pour contrôler le fonctionnement d'une installation de chauffage à calorifères, est appliquable également sans difficultés à des installations de chauffage différentes, par 25 exemple à vapeur, à air chaud etc. et il peut intervenir sur une soupape de mélange aussi bien que sur un brûleur. Dans la présente description et dans les revendications, on se réfère aux températures du moyen de transport de la chaleur, ainsi qu'à celles des éléments de chauffage (par exemple les calo-30 rifères) pour désigner la même température ; cela n'est pas rigoureusement exact ; toutefois, du point de vue pratique c'est-à-dire dans le cas des applications en question, on peut considérer que la température en un certain point du moyen de transport de la chaleur èt la température mesurée en ce point sur la paroi de la 35 conduite, dans laquelle ledit moyen se déplace, sont égales. 69 15180 3 2008335 Par conséquent, la référence à l'une ou l'autre définition n'entraîne aucune limitation au domaine de protection de l'invention. Le circuit suivant l'invention est basé sur quelques consi-5 dérations de caractère théorique et sur quelques simplifications, l'application desquelles, comme l'expérience a montré, n'a pas pratiquement d'influence sur les conditions réelles de fonctionnement. La formule réglant avec l'approximation suffisante l'échange thermique entre les éléments de chauffage (par exemple un calori- 10 fère), le milieu ambiant à chauffer et l'ambiance extérieure est la suivante : K, (Tr - Ta) = K (Ta - Te) 1 2 où et sont les constantes de conduction globale de la chaleur entre le moyen de transport et le milieu ambiant intérieur à chauf- 15 fer ou à climatiser, et entre l'ambiance intérieure et l'ambiance extérieure (par exemple l'atmosphère) ; et Tr, Ta et Te sont respectivement les températures du moyen de transport (ou de l'organe de chauffage), du milieu ambiant intérieur et de l'atmosphère extérieure. 20 Les deux termes de la formule représentent : le premier la quantité de chaleur qui va des organes chauffants vers le milieu ambiant à réchauffer, le second la quantité de chaleur qui va du milieu ambiant à chauffer vers l'atmosphère extérieure. On peut donc écrire : (Tr - Ta) = (Ta - Te) = (Tr-Te). 25 Le troisième terme doit être égal aux deux premiers repré sentant le flux de la chaleur, laquelle théoriquement va des éléments chauffants à l'ambiance extérieure,, La formule qui est utilisée dans le circuit de la présente invention est la suivante : 30 K (Ta - Te) = K (Tr - Te) (1) . ^ _ _ Tr - Te ladite formule peut etre ecrite également : Ta - Te K où K est le rapport entre les deux constantes de conduction. De cette formule on peut relever que, s'il existe une certaine température extérieure Te, et si on désire avoir une certaine 35 température Ta dans les pièces à chauffer, et si on dispose d'une 69 15180 4 2008335 certaine installation avec un facteur K, il sera toujours possible de fixer préalablement et de contrôler la température Tr des éléments chauffants, laquelle satisfait à l'équation ci-dessous, et donc au réglage de ladite installation» Par exemple, si le premier 5 terme est plus petit que le second, cela signifie qu'il faudra allumer le brûleur d'une installation de chauffage et vice-versa0 Pour réaliser en pratique ladite formule, l'invention propose le circuit suivant la figure 2. Le circuit comprend une source de courant électrique d'a-20 limentation alternatif Va, par exemple 24 V. Ladite source alimente trois branches en parallèle, repérées dans leur ensemble pair 1(2,3» La branche 1 comprend une résistance Ra d'une valeur ohmi-que élevée (par exemple 5,1 K), une résistance fixe 30 (par exem-15 pie de 100 Ohm) et un potentiomètre Pa (par exemple de 22 Ohm) placés en série les uns par rapport aux autres. En un point A, compris entre les résistances Ra et 30, est dérivé un conducteur 10» En déplaçant le potentiomètre Pa, la résistance Ra + 30 peut prendre, dans le cas où l'on adopte les valeurs mimétiques indiquées, toutes 2o les valeurs comprises entre- 100 et 122 Ohm c'est-à-dire toutes les valeurs qu'une thermo-résistance pour ÎOO Ohm peut prendre à 0°C (coefficient de température^ 0,6 Ohm/°C) quand la température varie de 0°C à 35 °C environ. La branche 2 comprend une résistance Re de haute valeur 25 0hmique (par exemple 5,1 K) et une thermo-résistance standard 31, par exemple de 100 Ohm à 0 °C,- mises en.série l'une avec l'autre. Un point E entre les deux résistances est relié à la masse. La branche 3 comprend une résistance Rr à haute valeur ohmique (par exemple 5,1 K) et deux thermorésistances égales stan-30 dard 32 et 33 par exemple 50 Ohm à 0 °C„ Entre un point R, situé entre les résistances Rr et le point E est relié un répartiteur de tension, dont le curseur M est relié avec un conducteur 11. Pour mieux comprendre comment ledit circuit peut produire à la sortie des signaux proportionnels aux différences de tempé-35 rature qui figurent à la formule 1, on doit faire référence à la 69 15180 5 2008335 figure 1. A ladite figure est montrée schêmatiquement une installation de chauffage à calorifères composée d'une chaudière 12 équipée d'un brûleur 13. La sortie de la chaudière est reliée par l'entremise de la conduite 14 avec la chambre d'expansion habituelle 5 15 et avec un radiateur 16. La sortie du radiateur est reliée avec la chaudière par l'entremise de la conduite de retour 17. Le radiateur est placé dans le milieu ambiant à chauffer, délimité par la ligne en traits mixtes repérée par 18. La pièce 18 est séparée de l'ambiance extérieure (atmosphère) par la paroi 19. 10 Dans le milieu ambiant, où est placée la chaudière 12, sont placés la résistance 30, le potentiomètre Pa, le répartiteur de tension ainsi que les résistances Ra, Re, Rr. Le contact glissant 20 du potentiomètre Pa est manoeuvrable par un bouton 21 muni d'un index, lequel est déplacé le long d'une échelle en degrés C. Le *5 contact mobile M du répartiteur de tension est relié avec un bouton 22. Les boutons sont montés sur un tableau 23. La thermorésistance 31 mesure la température de l'ambiance extérieure. Aux bornes de celle-ci la tension est proportionnelle à la température extérieure. La thermorésistance Tr est placée au a 20 contact étroit de la conduite 14 à proximité du point de fixation sur la chaudière 12, tandis que la thermorésistance 33 est en contact étroit avec la conduite de retour 17 à proximité de la chaudière. Etant donné que lesdites deux thermorésistances sont pla-v cées en série l'une avec l'autre, aux bornes de celles-ci il y a 25 une tension, laquelle est proportionnelle à la température du radiateur 16 (laquelle peut être considérée comme égale à la moyenne des températures d'entrée et de sortie de l'eau). Sur la base de ce quei vient d'être expliqué entre les points A et E s'établira une différence de puissance proportion-30 nelle à la différence de température désirée dans le milieu ambiant 18 et l'atmosphère extérieure c'est-à-dire à Ta - Te et entre les points R et E s'établira une différence de puissance proportionnel- ■a le à la différence de température entre le radiateur 16 et 1'extérieur c'est-à-dire à Tr - Te. Etant donné que les deux valeurs se 35 réfèrent à la température Te, le point E peut être relié avec une 69 15180 6 2008335 10 puissance quelconque et en particulier il est à masse. Etant donné qu'entre le point R et le point E est inséré le répartiteur, entre lesdits points est prélevée une valeur de tension égale à T5 Tr - Te 1 avec K = ——— R et R représentent respectivement la K 2 12 valeur totale du répartiteur et la valeur entre M et E. Aux sorties du circuit c'est-à-dire à l'endroit des conducteurs 10 et 11 on dispose donc des signaux correspondants aux deux termes : Tir ~ Te Ta - Te et . Lesdits termes sont comparés l'un l'autre K par un comparateur électronique habituel 40, dont le signal de sortie actionne un relais pilotant le brûleur 13 en l'allumant ou l'éteignant selon le cas. Il convient de noter que si l'on désire changer la tempé-j5 rature du milieu ambiant, il suffit d'agir sur le bouton 21 du potentiomètre Pa, tandis que s'il faut tarer le pont par rapport à une certaine installation, il suffit d'agir sur le bouton 22 du répartiteur. Par exemple : en supposant que la température désirée dans 2o Ie milieu ambiant soit de 20 °C, le potentiomètre Pa sera en conséquence fixé sur l'indice 20. Si la température extérieure est aussi de 20 °C, le terme Ta - Te sera égal à 0. Pour maintenir valable la relation (1) il faut également que Tr - Te soit égal à 0, et Tr devra aussi être de 20 °C : l'installation de chauffage 25 maintiendra de cette façon automatiquement le radiateur à 20 °C, comme température moyenne, dans le but de ne chauffer ni refroidir le milieu ambiant. Si on suppose que la température extérieure s'abaisse à 0°C, le terme Ta - Te prend une valeur de 20 et le terme ■în Tr — Te devra également prendre la valeur de 20. K Si l'on suppose que la valeur K de l'installation particulière est égal à 3, la valeur Tr - Te prend la valeur de 60 (en effet 60 35 ~~^ = 20). Cela signifie que la température moyenne du radia 69 15180 7 2008335 teur sera portée automatiquement à 60°C et la température du milieu ambiant restera à 20°C, bien que la température extérieure soit de o°c. Si la valeur K de l'installation n'est pas de 3, on manoeu-5 vre le bouton 22 jusqu'à ce que l'installation donne automatiquement une température ambiante égale à celle que l'on veut (20°C). Comme on voit, pour tarer le circuit il suffit toujours de connaître quelle est la température que l'on veut avoir dans le milieu ambiant et de contrôler ensuite qu'il s'agit effectivement 10 de celle que l'on a fixée préalablement, contrairement à tous les autres régleurs connus, où il faut fixer chaque fois préalablement la température de l'eau de circulation, sans connaître quelle sera la température qui s'établira dans le milieu ambiant, étant donné que celle-ci n'est pas calculée. 15 a la figure 3 est montré un type de comparateur électroni que 40 possible, comportant des étages amplificateurs, et dont la fonction est de commander le relais 41 pour allumer et éteindre le brûleur 13. Etant donné que ledit comparateur ne rentre pas dans le cadre de l'invention, et comme il est bien connu, il ne sera pas 20 décrit en détail, mais de façon générale : Le comparateur électronique est du type à transistors et comprend une section d'alimentation 42, à courant continu muni d'un redresseur à onde entière et d'un filtre. Ladite section comprend également une sortie d'un redresseur à demi-onde. 25 Les conducteurs 10 et 11 sont reliés avec les bases de deux transistors T et T , lesquels constituent un amplificateur différentiel. Le déséquilibre entre les signaux appliqués aux bases se fait de manière qu'à travers les étages amplificateurs constitués par les transistors T3, T4, T5 et T6 arrive un signal à la 30 base du transistor de puissance T7, lequel est rendu conducteur et de cette façon permet d'exciter le relais 41. D'une manière particulière, le conducteur 43 est relié avec le collecteur du transis-tor.T5 et en conséquence celui-ci est conducteur, en présence du signal sur sa base, quand la demi-onde est appliquée. 35 Le tout est bien connu dans cette technique. 69 15180 2008335 REVENDICATIONS 1) Circuit pour le contrôle automatique de la température caractérisé en ce qu'il comprend : a- des moyens pour engendrer un signal proportionnel à la différence de température entre le milieu ambiant à contrôler et l'ambiance. 5 extérieure ; b- des moyens pour engendrer un signal proportionnel à la différence entre la température des moyens de chauffage ou de climatisation et la température extérieure ; et c- des moyens de comparaison desdites différences de température. 10 pour obtenir un signal de contrôle des moyens de chauffage ou de climatisation. 2) Circuit suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un pont ayant trois branches en parallèle, chacune munie d'une résistance d'alimentation à haute valeur oh- 15 mique par rapport à des résistances disposées en série, lesdites résistances étant, pour deux desdites branches, des thermorésis-tances mesurant respectivement la température extérieure et la température moyenne du moyen de transport de la chaleur, la résistance relative à la troisième branche étant en série avec un poten- 20 tiomètre servant pour établir préalablement la température désirée dans le milieu ambiant à chauffer. 3) Circuit suivant les revendications précédentes, caractérisé en ce que la thermorésistance de mesure de la température moyenne du moyen de transport de la chaleur est constituée par 25 deux thermorésistances identiques, l'une placée dans la sortie et l'autre dans l'entrée du, moyen de transport de la chaleur. 4) Circuit suivant les revendications précédentes, caractérisé en ce qu'aux bornes des deux branches en parallèle du pont, en un point intermédiaire, avant les thermorésistances, mais après 30 les résistances à valeur ohmique élevée, est inséré un répartiteur pour tarer le circuit.