Brevet FR2220117A1 — publié le 19740927

L-invention concerne une in tallatzon de ecznande pour le préchauffage d'appareils de chauffage à accumulation pendant une période à bas tarif, cjiii comporte un capteur de température commandant la mise en circuit d'une puissance électrique de chauffage et soumis à une température dépendant de celle d'un noyau d'accumula- tion ou.d'un dispositif similaire, ainsi qutun chauffage auxiliaire destiné au capteur de température et soumis à ltaction dSune puissance de commande, installation dans laquelle la puissance de commande peut varier automatiquement en fonction d'une température extérieure mesurée par un capteur de température et est commandée en fonction du temps, dans le sens de l'abaissement, au début de la période à bas tarif, Dans de telles installations automatiques d'accumulation, il s'agit de préchauffer le noyau dtaccumulation d'un appareil de chauffage à accumulation dans la mesure, mais seulement dans la mesure où cela est rendu nécessaire par le besoin de chaleur lié à la température extérieure, dans I'intervalle entre les périodes à bas tarif s. Dans les appareils connus de chauffage à accumulation, un capteur de température est disposé dans l'isolant.L'isolant joue le rôle d'une sorte de "diviseur thermique de tension", de sorte que le capteur de température est à une température pratiquement proportionnelle à la température du noyau, mais inférieure. Be capteur de tec:pirature commande un interrupteur pour la mise en circuit des résistances chauffantes disposées dans le noyau d'accu jnulation. Pour tenir compte de la température extérieure, une résistance chauffante (résistance de commande) est.disposée dans la région du capteur de température et reçoit d'un dispositif automati-que d'accumulation une puissance de chauffage déterminée, qui dépend de la température extérieure.Cette puissance de chauffage est amenée à la résistance de commande sous la forme d'un signal de rythme, de sorte que la résistance de commande est mise périodiquement en circuit et hors circuit et que l'on peut faire varier la puissance moyenne de chauffage en faisant varier la durée relative de mise en circuit de la résistance de commande. Le capteur de température peut être agencé de façon telle que normalement il mette en circuit la puissance de chauffage tant que le noyau d'accumulation n'a pas atteint sa température maximale de 600ou C par exemple, ce qui correstond, par exemple, à une température de 2600 O au capteur. En chauffant le capteur de température au moyen de la résistance de commande, on peut créer l'illusion d'une température de noyau plus élevée que celle qui règne effectivement0 Cela signifie que les résistances chauffantes sont déjà mises hors circuit avant que le coeur dtaccumulation n'ait atteint sa température maximale permise. On peut donner à la puissance amenée à la résistance de commande une grandeur telle que lorsque la durée relative de mise en circuit- est ED 1 donc lorsque la resistance de commande est constamment en circuit, le capteur de température mette hors circuit les résistances chauffantes même quand le noyau est refroi- di.Pour une durée relative de mise en circuit ED = O, le capteur de température est seulement influencé par le noyau d'accumulation, de sorte que le noyau est chauffé à sa température maximale. Ainsi, en faisant varier la durée relative de mise en circuit, on peut faire varier la charge du noyau d'accumulation entre la température ambiante et la température maximale. On y procède au moyen d'un dispositif automatique d'aceumulation, en fonction de la température extérieure et éventuellement de la température désirée du local.Le dispositlf. automatique dsaccumulation convertit la grandeur mesurée "température extérieure" en un signal de rythme avec une durée relative de mise en circuit qui dépend de la température extérieure, et au moyen de ce signal de rythme, la résistance de cornmande est alors mise en circuit et hors circuit. fl est connu de donner,- à une-installation de commande adjointe à un appareil de chauffage à accumulation présentant un accumulateur de chaleur chauffé électriquement et un radiateur supplémentaire pour le chauffage direct, avec limitation du préchauffage de 11 accumulateur à des temps de charge prédéterminés, une structure telle que le besoin de chaleur soit couvert par chauffage direct pendant le temps de charge et par de la chaleur accumulée pendant les temps de blocage du réseau.A cet effet, au conducteur dtalicentation de l'accumulateur de chaleur, branché sur le réseau, est raccordé un relais qui présente un contact de travail mettant en circuit le radiateur pour le chauffage direct dans le fonctionnement de charge et un contact de repos mettant en circuit un ventilateur dans le fonctionnement de décharge. Cette disposition connue apour but de diminuer la capacité de lsaccumula- teur et donc sa masse, et à cet effet, l'accumulateur de chaleur n'est pas calculé pour le besoin total de chaleur y compris celui des temps de charge, mais pendant ces temps de charge où un tarif réduit est accordé, la chaleur est engendrée par chauffage direct. Mais dans cette disposition connue, la mise en action du chauffage direct ne peut s1 effectuer que pendant le temps de charge, donc le -temps à bas tarif. Or, l'économie de capacité d'accumulateur que lton peut ainsi obtenir est réduite, car pendant le temps à bas tarif, habituellement la nuit, le besoin de chaleur est généralement réduit de toute façon. En outre, dans une installation de commande destinée au préchauffage d'appareils de chauffage à accumulation comportant poutse capteur de température un chauffage auxiliaire alimenté par une puissance de-commande et obéissant à une température liée à celle du noyau, il est connu de faire varier la puissance de commande dans le sens descendant en fonction du temps, en partant d'une valeur maximale, après le début de la période à bas tarif. Ainsi, on peut tenir compte de la chaleur résiduelle variable encore accumulée dans le noyau. En effet, au début de la période à bas tarif, à cause de la puissance de commande élevée, le capteur e température effectue tout d'abord une mise hors circuit de la puissance-de chauffage. Finalement, lorsque la puissance de commande diminue constamment avec la température, elle arrive en-dessous de la limite à laquelle le capteur de température met en circuit la puissance de chauffage. Cette limite est atteinte d'autant plus tard que la température du noyau est encore plus élevée. De cette manière, on arrive à ce que le préchauffage de l'appareil de chauffage à accumulation soit chaque fois décale vers la fin de la période à -bas tarif et ce, dans une mesure d'autant plus forte que la température qui règne encore dans appareil de chauffage à accumulation est plus élevée. Cela diminue les pertes de chaleur et en outre, cela évite que tous les appareils de chauffage à accumulation ne soient mis en circuit simultanément au début de la période à bas tarif Dans un appareil de chauffage à accumulation, l'invention a pour but de permettre une diminution de la capacité calorifique en donnant une structure appropriée à l'installation de commande. L'invention repose sur cette idée que la capacité totale de l'appareil de chauffage à accumulation n'est utilisée que pendant une faible proportion de la période totale de chauffage. Il est possible de diminuer notablement la capacité de l'accumulateur et donc la masse du noyau d'accumulation si, en donnant une structure appropriée à l'installation dé commande, on fait en sorte que pendant les jours peu nombreux où cette capacité ne suffit pas à cause de températures extérieures extrêmement basses, un chauffage complémentaire dosé ait lieu en dehors de la période à bas tarif. L'invention a donc plus spécialement pour but de donner à une installation de commande destinée au préchauffage d'appareils de chauffage à accumulation du genre ci-dessus une structure telle qu'à des températures extérieures extremement basses, un chauffage complementaire dosé ait lieu en dehors de la période à bas tarif. Selon lrinvention, ce problèmes est résolu par le fait que la puissance de commande est commandée dans le sens ascendant, à partir d'un premier moment prédéterminé, de telle sorte qu'elle augmente à nouveau jusqu'à son maximum, jusqu'à un deuxième moment prédéterminé. Ainsi, au début de la période à bas tarif, la puissance de commande est tout d'abord abaissée, par exemple, en fonction linéaire du temps jusqutà ce que, compte tenu de la chaleur résiduelle de l'appareil de chauffage à accumulation, la puissance électrique de chauffage soit mise en circuit. La puissance de commande diminue pour atteindre, au premier moment prédéterminé, une valeur qui dépend delta température extérieure. Ensuite, la puissance de commande augmente à nouveau avec une pente différente, de sorte qu'au deuxième moment prédéterminé, la puissance de commande a atteint à nouveau son maximum.Enfin, il se produit à nouveau une mise hors circuit de la puissance de chauffage. le moment de mise en circuit dépend de la température extérieure et il est d'autant plus précoce que, d'une part, la chaleur résiduelle du noyau d'accumulation était plus grande, donc que la température à laquelle le noyau avait été préchauffé entre-le moment de mise en circuit de la puissance électrique de chauffage et le premier montent mentionné était plus élevée, et, d'autre part, il dépend de la valeur, lice à la température extérieure, à laquelle la puissance de commande s'était abaissée à ce premier moment. Cette valeur de la puissance de commande est d'autant plus grande que la température extérieure est plus élevée.Ainsi, de façon correspondante, quand la température extérieure est plus élevée, la puissance de commande atteint à nouveau plus rapidement la valeur nécessaire à la mise hors circuit de la puissance de chauffage, pour une chaleur résiduelle prédéterminée. Il est apparu que la mise hors circuit de la puissance de chauffage se situe encore, la pliipart des jours de l'année, dans la période à bas tarif. Si cette période à bas tarif doit être dépassée lors du préchauffage -à cause d'une température extérieure extrêmement basse- ce chauffage complémentaire est maintenu au minimum, compte tenu de la chaleur résiduelle du noyau et de la température extérieure0 L'installation de commande selon lrinvention peut être constituée de différente façon.Un mode d'exécution préférentielle d'une installation de commande selon l'invention est caractérise par les points suivants a) un premier diviseur de tension relié à une tension d'alimentation et contenant une résistance fixe, une résistance sensible à la température qui peut être chauffée par une résistance chauffante, une résistance chutrice et une résistance d'ajustement pouvant etre mise hors circuit gråce à un premier commutateur et être réglée en fonction du temps, b) un deuxième diviseur de tension relié à la même tension d'alimentation et contenant une résistance fixe et une résistance d'ajustement, c) un troisième diviseur de tension relié à la mâme tension dpali- mentation et contenant une résistance fixe et une résistance sensible à la température et soumise à la température extérieure, d) un potentiomètre branché entre les points de jonction des résistances des deuxième et troisième diviseurs de tension et réglable en fonction du temps, e) un amplificateur de commutation qui peut mettre en circuit la puissance de co::rJoanae et en ment temps le chauffage de la résistance sensible a la tèLpc-ratUre au remier diviseur de tension/qui est relié d'une art au point de jonction de la résistance fixe et de la résistance sensible à la température du premier diviseur de tension et d'autre part, par l'intermédiaire d'un deuxième commutateur; su point de jonction des résistances du troisième diviseur de tension quand le deuxième commutateur est dans une première position et à la prise du potentiomètre quand le deuxième commutateur est dans une deuxième position, et f) une commande de temps qui, du début de la période à bas tarif jusqutau moment préwéterminé mentionné, met en circuit la résistance dtajusterlent réglable en fonction du temps, dans le premier diviseur de tension, par le premier commutateur, et qui la modifie avec le temps dans le sens de valeurs plus petites pendant que le deuxième commutateur se trouve dans sa première position et qui, au premier moment, débranche du premier divisaur de tension la résistance dtaJustement grâce au premier commutateur, met le deuxième commutateur dans sa deuxième position et, avec le temps, déplace le curseur du potentiomètre du troisième au deuxième diviseur de tension. Avec une telle disposition, on règle la puissance de commande en réglant la durée relative de mise en circuit. A cet effet, l'installation de commande est constituée à la façon d'un régulateur à deux niveaux. Une variation de la température provoque, par l'intermédiaire de l'amplificateur de commutation, une mise en circuit de la puissance de commande et simultanément ltétablissement d'une "réaction thermique". Par suite, le signal d'entrée de l'amplificateur de commutation est ramené à zéro. L'amplificateur de commutation débranche avec hystérésis la puissance de commande et la réaction thermique, de sorte que le cycle peut se répéter. Il en résulte une puissance de commande rythmée avec un rapport de mise en circuit qui varie selon la température extérieure.Un décalage supplémentaire est assuré par la résistance d'ajustement du premier diviseur de tension, de sorte que la courbe de la puissance de commande est une droite descendante qui se déplace parallèlement selon la température extérieure. Ainsi, au premier moment mentionné, la puissance de commande atteint des valeurs différentes. Il se produit alors une commutation. Tout d'abord le potentiomètre situé entre les deuxième et troisième diviseurs de tension se trouve dans l'une de ses positions extrêmes, ce qui fait que sa prise se trouve directement entre la résistance fixe et la résistance sensible à la température qui est exposée à la température extérieure. Ainsi, tout d'abord, les conditions sont les memes qu'immédiatement avant la commutation. À mesure que le potentiomètre varie, l'une des entrées de l'ampli- ficateur de commutation varie en fonction linéaire pour prendre une valeur qui est prédéterminée par la résistance d'ajustement du deuxième diviseur de tension et correspond à la puissance maximale de commande. Par suite, il se produit à nouveau une mise en circuit et hors circuit périodique de la puissance de commande et de la réaction thermique, mais la puissance de commande augmente en fonction linéaire -jusqu'au maximum mentionnés Grâce à ce comportement de la puissance de commande, on obtient l'action décrite plus haut. Un exemple d'exécution de l'invention est expliqué plus précisément ci-après à propos des dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est un schéma de principe d'une installation de commande selon l'invention, et la figure 2 montre les courbes de commande correspondantes, c'està-dire la variation de la puissance de commande (en pourcentage de la puissance maximale de commande établie) en fonction du temps et (comme paramètre) de la température extérieure. Une tension de réseau est appliquée entre les bornes 10 et 12. Cette tension alimente, par l'intermédiaire d'un condensateur 14, un premier diviseur de tension désigné par la référence générale 16, un deuxième diviseur de tension 18 et un troisième diviseur de tension 20. Le premier diviseur de tension contient une résistance fixe 22,une résistance sensible à la température 24, une résistance d'ajustement 26 et une msistance d'ajustement 30 réglable en fonction du temps, commandée par un commutateur 28 et à laquelle est reliée en parallèle une résistance d'ajustement 32 réglable manuellement. Dans une deuxième position du commutateur 28, les résistances 30 et 32 peuvent être débranchées du diviseur de tension.Le diviseur de tension est alors relié directement à la borne d'entrée 12. Le deuxième diviseur de tension 18 contient une résistance fixe 34 et une résistance d'ajustement 36. Le troisième diviseur de tension contient une résistance fixe 38 et une résistance sensible à la température 40, qui est soumise à la température extérieure. Un amplificateur de commutation 42 contient un transistor 44, dont ltémetteur est relié à la jonction entre les résistances 22 et 24 du premier diviseur de tension 160 Le collecteur du transistor 44 est relié à la base d'un deuxième transistor complémentaire 46, dont l'émetteur est relié à ltélectrode de commande d'un thyristor 48.La base du transistor 44 et le collecteur du transistr 46, relié à celle-ci, sont reliés par l'intermédiaire d'une résistance 50 à la tension d'alimentation, à la suite du condensateur 14, et par l'intermédiaire d'une résistance réglable 52, au bras de contact d'un deuxième commutateur 540 Le bras de contact du deuxième commutateur 54. est relié, dans une première position de celui-ci, à la jonction des résistances 38 et 40 du troisième diviseur de tension 20. Entre la jonction des résistances 38 et 40 du diviseur de tension 20 et la jonction des résistances 34 et 36 du diviseur de tension 18 est branché un potentiomètre 56, au curseur 58 duqùel est relié le bras de contact du deuxième commutateur 54, dans la deuxième position de celui-ci. Xn antiparallèle au thyristor 48 est relié un deuxième thyristor 60 dont l'électrode de commande 63 est commandée grâce à un circuit esclave non représenté plus précisément. Par suite, le thyristor 60 est déclenché pendant les demi-périodes qui suivent une demi-période de la tension alternative, durant laquelle le thyristor 48 était déclenché. Une puissance de commande est prélevée entre la borne 12 et une borne 66. En outre, lorsque le thyristor 48 est déclenché, un courant passe par une résistance réglable 68 et une résistance chauffante 70, qui chauffe la résistance sensible à la température 24 et assure ainsi une réaction thermique. La résistancé 70 est reliée de lrautre coté à la borne d'entrée 10. La tension alternative d'entrée actionne un moteur synchrone 72 qui entraîne une commande de temps indiquée sur la figure t par la ligne en tirets 74. Jusqutà un premier moment prédéterminé t1, cette commande (voir figure 2) maintient le commutateur 28 dans la position repré sentée. La résistance 30 est modifiée en fonction du temps et plus précisément, vers de plus petites valeurs jusqu'à la valeur zéro au moment t1. Pendant ce temps, le commutateur 54 se trouve dans la première position représentée. L'amplificateur 42 comportant les thyristors 48 et 60 branche la puissance de commande entre les bornes 12 et 66, lorsqu'il se produit un décalage du pont formé par le premier diviseur de tension 16 et le troisième diviseur de tension 20. Cela signifie que le rapport de mise en circuit par 1? intermédiaire de la réaction thermique 70, 24 est d'autant plus grand que la température extérieure constatée par la rési > tance sensible à la température 40 est plus élevée. Toutefois, un nouveau désaccord du pont est causé par la variation de la résistance 30, ce qui cause une diminution linaire du rapport de mise en circuit On obtient donc les courbes de commande descendantes indiquées par la figure 2 pour les différentes températures.Enfin, la puissance effective de commande diminuant, et selon la chaleur résiduelle que contient encore le noyau d'accumulation, la puissance électrique de chauffage est mise en circuit pour préchauffer le noyau. Au moment t1, la commande de temps 74 cause une commutation. La résistance 30, qui a été alors modifiée jusqu'à la valeur zéro, est débranchée du premier diviseur de tension 16. Cela ne cause pratiquement aucune modification dans le premier diviseur de tension 16. Le bras du commutateur 54 est amené sur le curseur 58 du potentiomètre 56, qui se trouve dans sa position extreme vers la gauche.Cela ne cause non plus aucune modification en ce qui concerne la tension appliquée par l'intermédiaire de la résistance 52 à l'autre entrée de l'amplificateur de commutation 42. Les courbes situées à gauche et à droite du moment t1 sur la figure 2 se font suite sans discontinuité. Alors, du premier moment t1 au deuxième moment t2, le potentiomètre 56 est amené à sa position extrême vers la droite. Si l'on appelle U1 la tension décroissante de la résistance sensible à la température 40 et U2 la tension décroissante de la résistance d'ajustement 36, la tension d'entrée de l'aDplificateur de commutation 42 et donc le rapport de mise en circuit dans cet intervalle varie de U1 - U2 . On obtient les courbes indiquées par la figure 20 Les puissances de commande croissantes causent une mise en circuit d'autant plus précoce de la puissance électrique de commande que la chaleur résiduelle était plus grande et que la température extérieure est plus élevée. Dans l'exemple d'exécution représenté, le thyristor 48 est coi-mndé, sans perturbations, par l'amplificateur de commutation 52, cest-à-dire lors du passage par zéro. Cela tient au fait que la tension alternative d'alimentation qui est appliquée aux diviseurs de tension T6, 182 20 est en avance de 900 sur la tension alternative d'alimentation du thyristor 48 (tension du réseau) à cause du condensateur 14. Etant donné que le thyristor 48 est seulement déclenché quand, d'une part, le seuil de 1Lamplificaeur de commutation 42 est atteint et quand, d'autre part, une demi-alternance positive est appliquée au thyristor 48, le déclenchement peut se faire au plus tôt lors du passage par zéro. -REVENDICATIONS- lo Installation de commande pour le préchauffage d'appareils de chauffage à accumulation pendant une période à bas tarif, qui comporte un capteur de température commandant la mise en circuit d'une puissance électrique de chauffage et soumis à une température dépendant-de celle d'un noyau d'accumulation ou d'un dispositif sinilaire, ainsi qu'un chauffage auxiliaire destiné au capteur de température et soumis à l'action d'une puissance de commande, installation dans laquelle la puissance de commande peut varier automatiquement en fonction d'une température extérieure mesurée par un capteur de température et est commandée en fonction du temps, dans le sens de l'abaissement, au début de la période à bas tarif, installation caractérisée en ce que la puissance de commande est commandée dans le sens ascendant, à partir d'un premier moment prédéterminé, de telle sorte qu'elle augmente à nouveau jusqu'à son maximum, jusqu'à un deuxième moment prédéterminé. 2. Installation, selon la revendication 1, caractérisée par les points suivants a) un premier diviseur de tension relié à une tension d'alimentation et contenant une résistance fixe, une résistance sensible à la température qui peut être chauffée par une résistance chauffante, une résistance chutrice et une résistance-dsajustement pouvant âtre mise hors circuit grâce à un premier commutateur et être réglée en fonction du temps, un un deuxième diviseur de tension relié à la même tension d'alimen- tation et contenant une résistance fixe et une résistance d'ajustement, c) un troisième diviseur de tension relié à la meme tension d'alimentation et contenant une résistance fixe et une résistance sensible à la température et soumise à la température extérieure, d) un potentiomètre branché entre les points de jonction des résistances des deuxième et troisième diviseurs de tension et réglable en fonction du temps, e) un amplificateur de commutation qui peut mettre en circuit la puissance de commande et en même temps le chauffage de la résistance sensible à la température du premier diviseur de tension et qui est relié d'une part au point de jonction de la résistance fixe et de la résistance sensible à la température du premier diviseur de tension et d'autre part, par l'intermédiaire d'un deuxième commutateur, au point de jonction des résistances du troisième diviseur de tension quand le deuxième commutateur est dans une première position et à la prise du potentiomètre quand le deuxième commutateur est dans une deuxième position, et f) une commande de temps qui, du début de la période à bas tarif jusqu'au moment prédéterminé mentionné, met en circuit la résistance d'ajustement réglable en fonction du temps, dans le premier diviseur de tension, par le premier commutateur, et qui la modifie avec le temps dans le sens de valeurs plus petites pendant que le deuxième commutateur se-trouve dans sa première position et qui, au premier moment, débranche du premier diviseur de tension la résistance d'ajustement grâce au premier commutateur, met le deuxième commutateur dans sa deuxième position et, avec le temps, déplace le curseur du potentiomètre du troisième au deuxième diviseur de tension 3. Installation, selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'à la résistance d'ajustement réglable en fonction du temps qui fait partie du premier diviseur de tension est reliée en parallèle une résistance d'ajustement réglable manuellement. 4e Installation, selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisée en ce qu'à la résistance de chauffage adjointe à la résistance sensible à la température qui fait partie du premier diviseur de tension est reliée en série une résistance d'ajustement.