Brevet FR2257066A1 — publié le 19750801

La présente invention a trait à un appareil de chauffage électrique à accumulation dont la masse accumulatrice est traversée pour la restitution de la chaleur par un hicule de chaleur, notamment par l'aire Le courant électrique étant disponible à un prix réduit à des heures déterminées (heures creuses ou heures de nuit) on a mis au point des appareils capables d'emmagasiner l'énergie à ces heures sous forme de chaleur, dans une masse acumulatrice, et de la restituer aux heures de jour pour le chauffage des locaux, au moyen d'un véhicule de chaleur. On exige de ces pareils un pouvoir d1accu- mulation élevé pour que les besoins de chaleur des longues heures de jour (16 heures) puissent entre entièrement couverts, même les tours o il fait très froid. De plus, ces appareils doivent Entre équipés avec une puissance électrique installe suffisante pour emmagasiner la nuit (8 heures l'énergie nécessai- re pour les heures de jour. Ils sont donc de grandes dimensions, dtun prix de revient élevés et dune forte puissance installée (canalisations de grosse section). Du fait que ces appareils sont fréquemment mis en marche en même temps, mais seulement pour une courte durée d'utilisation, la puissance mise la nuit à la disposition del'abonné est utilisée au maximum, ce qui limite le nombre d'appareils branchés sur un réseau de courant déterminé. L'invention a pour but d'obvier à ces in convénients sans renoncer aux avantages du chauffage électrique. Il a été constaté que seuls les besoins d'énergie de chauffage de quelques jours de l'année sont assez importants pour que la capacité d'accumulation des appareils puisse entre utilisée au ma imum. Une proportion d'environ 95 %0 de la quantité annuelle de calories nécessaires pour le chauffa- ge pourrait entre fournie avec environ 50 % de la puissance installée. Il est connu de monter des corps de chauffage électrique direct pour couvrir la pointe de consommation. Mais s'ils sont dimensionnés pour assurer un chauffage suffisant, ces corps de chauffage conduisent à une température inadmissible de l'air chaud. D'autre part, la combinaison du chauffage électrique avec le chauffage au fuel-oil au gas.nscessiterait des frais d'immobilisation trop élevés. L'invention consiste à résoudre ce problème avec des moyens très simples, par le fait que l'appareil de chauffage à accumulation a une puissance éle.ctrique et une capacité d'accumulation inférieures d'environ 50 % à celles qui seraient nécessaires suivant les calcules habituels, et une Ca- opacité d'émission de chaleur égale à la double capacité d'emmagasinage d'énergie. Par conséquent, les quelques jqurs de l'année a il fait très froid, environ la moitié des besoins de chaleur sont accumulés aux heures creuses, au tarif réduit, tout le reste de ces besoins étant couvert par accumulation et émission de chaleur ou par chauffage direct aux heures de jour, au tarif élevé, Il y a intérêt à choisir la puissance installe de telle sorte que la puissance de chauffage à accumulation excède légèrement la moitié des besoins totaux pour que la proportion d'énergie à apporter aux heures de jour soit réduite d'autant. L'exploitation d'une installation de chauffage avec des appareils accumulateurs d'une puissance électrique égale d la moitié de la puissancenécessaire suivant les calcule usuels exige l'utilisation d'un dispositif destiné à régler l'accumulation de chaleur aux heures de nuit et de jour, en fonction de la quantité de chaleur accumulez et de la température extérieure, Ce dispositif ne doit enclencher les corps chauffants de r appareil de chauffage à accumulation en dehors des heures de nuit que si l'énergie thermique disponible dans l'accumulateur ne peut satisfaire les prévisions de consommation de chaleur pour le reste de la journée. Â cet effet, les grandeurs: température extérieure, tempFrature intérieure de 1' accu- mulateur et heure sont réglées à l'avance sur ce dispositif. Par ailleurs, l'op6ration d'emmagasinage de chaleur aux heures de nuit est réglée, comme il est connu, de manidre à dtre terminée à la fin des heures creuses. Ce dispositif de réglage automatique provoque l'échauffement du nouvel appareil aux heures de nuit dans la mesure nécessaire pour couvrir les besoins de chaleur à la température extérieure. A un instrument de mesure de temperature de la masse accumulatrice est associée une résistance chauffante dont la puissance de chauffage varie' avec la température extérieure et qui simule ainsi une température de la masse accumulatrice d'autant plus élevée que la température-extérieure est plus haute, c'est-à-dire que les besoins de chaleur de chauffage sont plus faibles.Les barres chauffantes sont ainsi d'autant moins en clenchées (pour la mssme température de la masse accumulatrice) que la temperature extérieure est plus élevée, afin de différer le plus possible l'échauffement de la masse accumulatrice à la fin de la période des heures creusets, A cet effet, la puissance de réglage de ladite résistance diminue constamment à partir du commencement- de la période des heures creuses. Il est ainsi tenu compte de la chaleur disponible encore dans la masse accumulatrice.Les barres chauffantes restent généralement dGclenchées jusqu' ce que la puissance de réglage de la résistance atteigne une valeur pour laquelle.l'échauffement de la masse accumulatrice est ncessaire. Cet échauffement est ainsi différé à la fin de la période des heures de nuit. Pour 1' appareil de chauffage suivant 1' in- vention, on a avantage non seulement à échauffer la masse accumulatrice aux heures de nuit, comme décrit ci-dessus, par l'effet de la diminution de la puissance de réglage de la résistance chauffante, mais aussi à procédée inversement aux heures de jour, c'est-à-dire que la puissance de réglage de la résistance chauffante augmente a partir du commencement de la période des heures de jour, en fonction du temps, si bien qu'elle atteint sa valeur maximale à la fin de cette période. Dans ces conditions, si la chaleur accumulé aux heures creuses ne suffit pas pour satisfaire les besoins de chaleur des jours où il fait extrdmement froid, en raison de la faible puissance élastique et de la petite masse accumulatrice du nouvel appareil, le chauffage eomplémentaire aux heures de jour est réduit au minimum. L'invention va maintenant 8tre décrite en se référant a un mode de mise en oeuvre pris a titre d'exemple non limitatif et représenté au dessin ci-joint, sur lequel: La figure 1 est une coupe d'un appareil de chauffage électrique a accumulation selon l'invention; La figure 2 montre les caractéristiques de réglage de la mise en température et de l'émission de chaleur de ce mime appareil. Un corps calorifugé 1 enferme une masse accumulatrice de chaleur 2 composée de briques accumulatrices de chaleur et traversée par des canaux 3, dans lesquels sont insérées des barres chauffantes électriques 4. Aux heures de nuit, les barrès chauffantes 4 sont sous tension et cèdent leur chaleur à la masse acoumu- latrice -2. Aux heures de jour, un ventilateur 5 souffle l'air au travers des canaux 3, dans le sens des flèches indiquées sur la figure 1. La masse accumulatrice 2 transmet la chaleur à l'air, qui l'apporte au local à chauffer. La température de l'air à la sortie de l'appareil peut être réglée par un by-pass 6. Cet appareil se différencie des appareils usuels en ce que sa capacité d'émission de chaleur est sensible- ment le double de sa puissance électrique installée et de sa capacité d'accumulation. Il peut donc être exploité aux heures de jour avec les barres chauffantes 4 enclenchées et la masse accu- mulatrice 2 totalement mise en température sans dépasser la température prescrite de l'air sortant de l'appareil. Cette exploitation peut être nécessaire pour quelques jours de l'snnée, à cause de la faible capacité d'accumulation. Mais le prix du courant consommé aux heures de jour, au tarif élevé, est peu élevé par rapport aux remarquables avantages de l'appareil: petite puissance installée, bas prix de revient, encombrement réduit, grande facilité de maniement. La figure 2 représente les caractéristiques de la puissance de réglage de l'organe de chauffage auxiliaire d'un instrument de mesure de température de la masse accumulatrice 2. Plus la température extérieure #A est éle- uvée, plus la puissance de reglage SD de l'organe de chauffage auxiliaire est grande, ctest-a-dire que plus la chaleur résidu- elle de la masse accumul*ratrice 2 simulée a l'instrument de mesure de température est importante. Cette puissance ED diminue de nuit en fonction du temps. Elle augmente à partir du début de la période des heures de Jour (a 6 heures) pour atteindre sa valeur maximale à la fin de cette période (a 22 heures). Le réglage s'opère comme suit: A partir du début de la période des heures de nuit, la puissance de réglage ED dont la valeur absolue est fonction de la température ext4rieure A, diminue d'une manière continue jusqu'à ce que les barres chauffantes électriques 4 soient enclenchées pour l'échauffement de la masse accumulatrice 2 en tenant compte de la chaleur disponible encore dans cette masse 2. A partir du début de la période des heures de jour, elle augmente pour atteindre sa valeur maximale à la fin de cette période, quelle que soit sa valeur minimale. Les barres chauffantes 4 sont alors déclenchées. Ce déclenchement se fait d'autant plus tbt que la masse accumulatrice 2 a plus fortement échauffée pendant la période des heures creuses et que la température.extérieure est plus haute, Il s'effectue génsralement pendant la période des heures de nuit. Les barres chauffantes 4 fonctionneront même après les heures creuses des quelques jours de l'année od il fait très froid, mais seulement aussi longtemps qu'il sera absolument nécessaire a cause des caractéristiques de réglage qui viennent d'être décrites. Revendications 1. - Appareil de chauffage électrique å accumulation comprenant une masse accumulatrice qui peut entre échauffée par des corps chauffants électriques et traversée pour la restitu tion de la chaleur par un véhicule de chaleur, notamment par l'air, ledit appareil étant caractérisé en ce qu'il a une puissance électrique installée et une capacité d'accu mulation inférieures d'environ 50 ffi à celles qui seraient nécessaires suivant les calcule habituels,- et une capacité d'émission de chaleur égale å la double capacité d'emma gasinage d'énergie. 2. - Appareil selon la revendication 1, c actérisé en ce que les corps chauffants électriques sont disposés dans des canaux pratiqués dans la masse accumulatrice. 3. - Procédé d'échauffement et démission de chaleur de l'appareil selon la revendication 1 avec un instrument de mesure de la température de la masse accumulatrice, qui sert a mettre en marche et à couper les corps chauffants électriques et qui est soumis à l'action d'un organe de chauffage auxi liaire dépendant de la température extérieure et dont la puissance de réglage s' abaisse a partir du début de la période des heures creuses jusqu'a la fin de cette période, ledit procédé étant caractérisé en ce que la puissance de 1 'organe de chauffage auxiliaire de l'instrument de mesure de la température de la masse accumulatrice augmente à partir de la période des heures de jour de façon a atteindre sa valeur maximale a la fin de cette période.