Brevet FR2283617A1 — publié le 19760326

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour le contrôle des perturbations de la commande de charge d'une installation de chauffage comprenant un ou plusieurs radiateurs à accumulation, Oc-- mandés par un appareil commun, a l'aide d'une grandeur de commande électrique, et notamment d'une tension de commande électrique, comportant au minimum une composante climatique, fonction de la température extérieure, et en partie une composante temporelle, fonction de l'heure. Dans de nombreuses installations de chauffage par accumulation connues, par le brevet de la République fédérale d'Allemagne nO 1 765 984 par exemple, l'ensemble de l'installation est réglé en fonction de la temperature extérieure et de l'heure, et cette régulation centrale est pilote par une régulation individuelle, fonction des conditions sur chaque radiateur a accumulation. La commande de charge d'un ou plusieurs radiateurs a accumulation a tarif de nuit, relies à un appareil de commande commun, présente le risque suivant : des coupures ou courts-circuits peuvent apparaître sur les conducteurs reliant un capteur extérieur et 1 'opérateur temporel a l'appareil de commande central, ainsi que dans les conducteurs reliant ce dernier aux divers radiateurs a accumulation et a leurs régulateurs de charge, qui déterminent la chaleur résiduelle de chaque radiateur et commandent le début de l'opération de charge, en fonction de la compo- sante climatique et le cas échéant de la composante temporelle et de la chaleur résiduelle individuelle.Dans les installations de chauffage par accumulation connues, tous les constructeurs réalisent des appareils correspondants de façon a obtenir dans la mesure du possible une pleine charge des radiateurs a accumulation dans le cas d'un dérangement du type précite (réponse aux perturbations positive). Les sociétés de distribution d'électricité s'efforcent toutefois depuis peu d'éviter les fortes pointes de charge genantes, résultant d'une réponse aux perturbations positive et par suite d'une variation de la caracteristique de charge. I1 s'agit donc de réaliser la commande de façon a supprimer toute charge dans le cas d'un dérangement (réponse aux perturbations négative). L'invention a pour objet de permettre un contrôle du comportement et de l'installation des appareils de commande centraux; destinés a tous les radiateurs a accumulation, des appareils de commande de groupes individuels de radiateurs, de leur câblage et le cas échéant des entrées des régulateurs de charge de chaque radiateur a accumulation. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, la grandeur de commande, une tension de préférence, est appliquée un appareil de contrôle comportant au moins un interrupteur à seuil, qui fonctionne quand la grandeur de commande sort des limites de son domaine de fonctionnement réajusté, valable en l'absence de dérangement.Dans un tel procédé, la grandeur de commande peut comporter, outre les composantes climatique et temporelle, une troisième composante, de préférence fonction de la tension du réseau et/ou de la charge du réseau. Selon une autre caractéristique de l'invention, le fonctionnement de l'interrupteur à seuil pro voque une commutation à reduction de la charge, et notamment l'ouverture d'un contacteur de charge en amont du ou des radiateurs à accumulation. Selon une autre caractéristique de l'invention, le fonctionnement de l'interrupteur à seuil commute sur une augmentation de la puissance de charge, et en particulier sur la pleine charge. En plus de la grandeur de commande, tension ou courant par exemple, l'appareil de contrôle peut être piloté directement par une autre grandeur, à l'aide d'une autre entrée, de façon à assurer un accroissement de la charge, jusqu'à la pleine charge le cas échéant, ou une réduction de la charge jusqu'à la suppression totale. Cette grandeur de commande additionnelle peut de préférence étre fonction de la tension et/ou de la charge du réseau. Elle peut également influencer le ou les interrupteurs à seuil incorporés, de façon à decaler les limites des domaines de fonctionnement réajustés vers le haut ou vers le bas.Cette entrée de grandeur de commande additionnelle est judicieuse quand la grandeur de commande, délivrée par l'appareil de commande central au régulateur de charge comporte une composante ne variant pas en fonction de la tension et/ou de la charge du réseau. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'interrupteur à seuil branche un dispositif de signalisation, et notamment une lampe témoin ou un ronfleur pour l'indication du dérangement apparu. L'invention permet en outre la commutation sur fonctionnement de secours en cas de dérangement, et en particulier la charge uniquement pendant la premiere nuit suivant l'apparition d'un dérangement, avec ensuite suppression de toute charge automatique.Le fonctionnement de secours peut aussi être assuré de la façon suivante : charge uniquement pendant une seconde nuit, grâce à des dispositions supplementaires, telles que l'enfoncement d'un organe de réglage. Dans une installation de chauffage par accumulation, munie d'un contrôle selon l'invention et comprenant un appareil de commande et un ou plusieurs radiateurs à accumulation, il est possible d'appliquer à l'appareil de contrôle, outre la grandeur de commande à composante climatique ou temporelle et climatique, une autre grandeur de commande, indépendante et séparée, de préférence fonction de la tension et/ou de la charge du réseau. Selon une autre caractéristique de l'invention, la seconde grandeur de commande appliquée à l'appareil de contrôle influence le ou les interrupteurs à seuil incorporés de façon à décaler les limites des domaines de fonctionnement réajustés vers le bas ou vers le haut. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'exemples de réalisation, représentés sous forme de schémas synoptiques, et des dessins annexés sur lesquels la figure 1 représente une installation de chauffage par accumulation, comprenant plusieurs radiateurs à accumulation réunis par groupes, dont chacun est relié à un appareil de contrôle; la figure 2.représente un extrait du schéma synoptique de la figure 1, avec un contacteur à courant fort, commande par l'appareil de contrôle central et auquel sont relies plusieurs contacteurs à courant fort, commandés chacun par son appareil de contrôle de groupe correspondant; la figure 3 représente la variation en fonction du temps de la grandeur de commande, constituée dans ce cas par une tension de commande U8T, avec une composante de tension de base constante; la figure 4 represente une variante comportant un appareil de contrôle central et dans laquelle les composantes de courant circulant dans une ligne de commande centrale constituent les grandeurs de commande; la figure 5 représente une autre variante, dans laquelle l'appareil de commande central est réuni et intégré avec un appareil de commande central; la figure 6 représente une autre variante, dans laquelle l'appareil de contrôle reçoit non seulement la grandeur de commande délivrée par l'apparu reil de commande central, mais aussi une autre grandeur de commande, appliquée directement et contenant d'autres informations pour la charge et relatives par exemple à la tension et/ou la charge du réseau; et la figure 7 représente le schéma d'un exemple de réalisation d'un appareil de contrôle comportant deux interrupteurs à seuil et un relais équipé de contacts de sortie correspondants. L'installation de chauffage par accumulation selon figure 1 comprend 4 radiateurs à accumulation qu'un des quatre régulateurs de charge 11, 12, 13 et 14, affectés chacun à un radiateur, permet de relier individuellement à un réseau à courant fort, pendant la période de tarif réduit et en fonction de leur chaleur résiduelle. Les deux régulateurs de charge 11 et 12 ainsi que leurs radiateurs à accumulation correspondants sont réunis en un premier groupe et commandés par un appareil de commande central 19, par l'intermédiaire d'un premier appareil de commande de groupe 15 et en fonction de la température extérieure et de l'opérateur temporel 21, de façon que dans le cas d'une commande décroissante, le début de la charge soit d'autant plus retardé après 22 heures que la température extérieure et la chaleur résiduelle du radiateur correspondant sont plus élevées. Les deux régulateurs de charge 13 et 14 du second groupe sont de même reliés à la tension de sortie du second appareil de commande de groupe 16.Un premier appareil de contrôle de groupe 17 est prévu pour contrôler la tension de commande de sortie du premier appareil de commande de groupe 15, tandis qu'un second appareil de contrôle 18 est relié au second appareil de commande de groupe 16. Les deux appareils de commande de groupe sont reliés à la sortie de l'appareil de commande central 19, dont la tension de sortie1 constituant de la façon classique la tension de commande UST des appareils de commande de groupe 15 et 16 comporte deux composantes, dont la premiere est délivrée par un capteur extérieur 20 et la seconde est une tension continue, ajustée par l'opérateur temporel 21 et décroissant dans le temps. La tension de commande U8T, prélevée sur les bcKnes de sortie Z1 et Z2, est appliquée à un appareil de contrôle central 22.Ce dernier comporte, de même que les deux appareils de contrôle de groupe 17 et 18 reliés aux appareils de commande de groupe 15 et 16, un interrupteur à seuil non représenté. Chacun des interrupteurs à seuil comprend un des trois bras de contact 24, 25 ou 26. Chacun de ces bras de contact est inséré dans un fil de libération 28, provenant de la société de distribution d'électricité. Le fil de libération est mis sous tension au début de la période d'heures creuses. Le bras de contact 24 du dispositif de contrôle central 22 est en série avec un contacteur central 31, dont les contacts, insérés dans une ligne à courant fort 30, s'ouvrent quand la tension de commande ne se trouve pas à l'intérieur d'un domaine de fonctionnement prédéterminé selon figure 3, par suite d'un défaut du capteur extérieur 20, de l'opérateur temporel 21, de l'appareil de commande central 19 ou d'une des lignes de commande 32 (du fait d'une coupure ou d'un court-circuit).Selon une autre caractéristique de l'invention, une tension de base est additionnée à la composante de tension, fonction de la température et délivrée par le capteur extérieur 20, et à la composante temporelle, fonction du temps et délivrée par l'operateur temporel 21; cette tension de base est indépendante des deux autres grandeurs de commande, mais peut par exemple varier avec la tension des lignes à courant fort 30 et/ou leur charge. Le bras de contact 25 de l'appareil de contrôle de groupe 17 est en série avec un premier contacteur de groupe 33, dont les contacts fertés alimentent en courant fort, pendant les heures creuses, les radiateurs à accumulation correspondants aux régulateurs de charge il et 12. Le bras de contact 26 du second appareil de contrôle de groupe est de même relié a un second contacteur de groupe 34, alimentant les radiateurs à accusula- tion des régulateurs de charge 13 et 14. Les deux contacteurs de groupe 33 et 34 fonctionnent en parallele, comme le montre la figure 2, et sont en série avec les contacts du contacteur central 31. Alors que la grandeur de commande à contrôler est une tension dans la commande de charge selon figures 1 et 2, le courant de commande circulant dans les lignes de commande 32, constitue la grandeur à contrôler dans l'exemple de réalisation, partiellesient reproduit à la figure 4. A la composante de courant, fonction des intempéries et délivrée par le capteur extérieur 20, se superposent dans ce cas une composante de courant, déterminée par l'opérateur temporel 21 et décroissant par exemple dans le temps, et une troisieme composante de courant continu, indépendante des q deux précédentes. L'appareil de contrôle 36 fonctionne quand la somme de ces composantes de courant tombe au-dessous d'un seuil inférieur prédéter- miné ou dépasse un seuil supérieur: son interrupteur 37 s'ouvre et le contacteur central 38 en aval déclenche, en provoquant une coupure centrale de l'alimentation des radiateurs en accuculation en courant de nuit. Dans la variante de réalisation représentée à la figure 5, l'appareil de commande central 19 est réuni par construction avec un appareil de contrôle central 39, qui contrôle soit la tension de commande USp comme l'appareil 22, soit le courant de commande IST comme co-e l'appareil 36. Il en résulte un encoMbrement plus réduit et la nene protection qu'avec la réalisation en boitier séparé.Dans les exemples de réalisation représentés aux figures 1 à 5, les appareils de contrôle 17, 18, 22 ou 36 et 39 cort- mutent i 'ensemble de l'installation sur une réponse aux perturbations négative pour le moindre dérangement apparaissant dans le système de commande, car ils interrompent alors la connexion entre la ligne à courant fort 30 et les régulateurs de charge il à 14 et les radiateurs à accumulation correspondants, par ouverture des contacts des contacteurs 31, 33, 34, 38 et 40. Aucune charge des radiateurs à accumulation n'est alors possible en cas de dérangement.Les appareils de contrôle permettent toutefois d'obtenir d'autres fonctions au choix, telles qu'une pleine charge dans le cas d'une réponse aux perturbations positive, le déclenchement d'un signal d'alarme, lampe ou ronfleur par exemple, ou le fonctionnement de secours précédemment décrit des radiateurs à accumulation. La figure 6 représente le capteur extérieur 20, l'appareil de commande central 19 et l'opérateur temporel 21 avec la ligne de commande 32 et l'appareil de contrôle commun 22. Une information additionnelle, relative à la tension et/ou la charge du réseau, est introduite dans l'appareil de contrôle par d'autres bornes. Cette opération peut s'effectuer par exemple au moyen d'une grandeur fonction de la température de l'huile du transformateur local. Une grandeur pilote, fonction de transfprmateurs d'intensité, peut egalement être appliquée à cette seconde entrée de l'appareil de contrôle 22. Ce dernier comporte ainsi deux entrées au moins, dont la premiere est pilotée par l'appareil de commande central 19 et la seconde, ainsi le cas échéant que d'autres entrées additionnelles, peut être influencée par des informations additionnelles pour la charge. L'exemple d'appareil de contrôle représenté à la figure 7 est cons titubé par deux interrupteurs à seuil et comporte une entrée commune Z1, qu'une résistance elevee R3 relie au premier interrupteur à seuil, constitué par les transistors T1 et T2 avec les groupes de résistances et diode R1, R2, D1 et R4, R5 et R6.Le second interrupteur A seuil comprend l'amplificateur opérationnel OP1, le groupe de résistances et diode R1, R2, Dl, le curseur du potentiomètre P1 relié à l'entrée non-inverseuse de l'amplificateur opérationnel et les résistances R10, R9 et R8 en série avec le potentiomètre; la résistance RîO est reliée au fil positif 50, alimenté par un transformateur Tr et une diode D4, tandis que la résistance R8 est reliée au fil négatif commun 51. Les résistances R4 du premier et R10 du second interrupteur à seuil assurent la réaction et provoquent une fermeture brusque des interrupteurs a seuil. Le premier interrupteur A seuil est réalisable en amplificateur opérationnel, comme le second précédemment décrit, sous une forme discrète, comme le second amplificateur opérationnel. Il est également concevable de réaliser les deux interrupteurs à seuil sous forme discrète ou en amplificateurs opérationnels. Chacun des deux interrupteurs à seuil fixe une des limites du domaine de fonctionnement. Dans l'exemple de réalisation représenté, le premier pont, fixant la limite inférieure du domaine de fonctionnement prévu, comporte une premiere branche R1, R2, Dl et une seconde branche R10, R9, P1 et R8. Le second pont, fixant la limite supérieure du domaine de fonctionnement, comporte une premiere branche R1, R2, D1 et une seconde branche R4, R5, R6. Les deux ponts ont un diviseur de tension commun, constitué par R1, R2 et D1. La diode Dl insérée permet de compenser la réponse en rature de la diode de Zener D3 de l'alimentation secteur par un dimensionnement approprié des résistances R1 et R2 et de rendre le montage indépendant des fluctuations de la température ambiante. Lorsque le domaine de fonctionnement prédéterminé est abandonné, le relais Rel déclenche et interrompt par exemple l'alimentation du contacteur de charge du radiateur à accumulation, relié au contact de relais rl. Au déclenchement, le relais commute sur le contact de repos r2, auquel est relié un dispositif de signalisation non représenté, délivrant un signal de dérangement. Le montage décrit fonctionne avec sécurité intrinsèque, c'est-àdire qu'un declenchement du relais Rel est obtenu, avec signalisation de dérangement selon l'invention, pour les sources d'erreur les plus fréquentes, telles que défaillance du transformateur Tr, de l'alimentation, du relais Rel etc. L'alimentation de l'appareil de contrôle comporte le transformateur Tr, la diode D4, le condensateur C2 et le cas échéant la résistance R11 avec la diode de stabilisation D3 (diode de Zener). Elle peut faire partie intégrante de l'appareil de contrôle, sous forme d'alimentation secteur intégrée, comme sur la figure 7. Le condensateur C1, branché entre la base et le collecteur du transistor T2, supprime les tensions parasites. Le montage en bascule des transistors T1 et T2 influence, par l'intermédiaire de la résistance de collecteur R7, l'amplificateur opérationnel OP1 fonctionnant en bascule de Schmitt. La diode D2, reliée dans le sens inverse au fil 50, sert de diode de récupération pour la sortie de l'amplificateur opérationnel OP1. Une batterie indépendante du réseau est également utilisable pour l'alimentation de l'appareil de contrôle. fl est par ailleurs concevable d'utiliser pour l'alimentation de l'appareil de contrôle la tension de base de la tension de commande délivrée par l'appareil de commande central. Il est aussi possible d'utiliser la tension de base de l'appareil de commande central pour l'alimentation du ou des régulateurs de charge. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au procédé et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Procédé pour le contrôle de perturbations de la commande de charge d'une installation de chauffage comprenant un ou plusieurs radiateurs à accumulation, commandés par un appareil commun, à l'aide d'une grandeur de commande électrique comportant au moins une composante climatique, fonction de la température extérieure, et d'autres composantes telles qu'heure, tension du réseau, charge du réseau, température de l'huile du transformateur, ledit procédé étant caractérisé en ce que la grandeur de commande est appliquée à un appareil de contrôle comprenant au moins un interrupteur à seuil, qui fonctionne quand la grandeur de commande sort des limites de son domaine de fonctionnement préajusté. 2. Procédé selon revendication i, caractérisé en ce que l'appareil de contrôle reçoit non seulement la grandeur de commande comportant la composante climatique ou temporelle et climatique, mais aussi une autre grandeur de commande, indépendante et séparée, de préférence fonction de la tension et/ou de la charge du réseau. 3. Procédé selon une des revendications 1 et 2, caractérisé par l'efr ploi de tensions ou courants continus comme composantes de la grandeur de commande 4. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le fonctionnement de l'interrupteur à seuil provoque la comou- tation sur diminution de la charge, et notarntnent la suppression d'alimentation d'un contacteur de charge branché en amont du ou des radiateurs à accumulation. 5. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le fonctionnement de l'interrupteur à seuil provoque la cc-m- tation sur un accroissement de la puissance de charge, et notamment sur la pleine charge. 6. Procédé selon une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que l'interrupteur à seuil branche un dispositif de signalisation, et notamment une lampe ou un ronfleur pour l'indication du défaut apparu. 7. Procédé selon revendication 6, caractérisé en ce que l'interrupteur à seuil commute sur fonctionnement de secours. 8. Procédé selon revendication 7, caractérisé en ce qu'en fonctionnement de secours, une charge se produit uniquement pendant la premiere nuit suivant l'apparition d'un dérangement, avec suppression de toute charge automatique ultérieure. 9. Procédé selon revendication 8, caractérisé en ce que des mesures supplémentaires, et notamment la manoeuvre d'un organe de réglage, provoquent une charge pendant une seule nuit apres la première nuit. 10. Procédé selon une quelconque des revendications 2 à 9, caractérise en ce que la seconde grandeur de commande appliquée à l'appareil de con trôle agit sur le ou les interrupteurs a seuil incorporés de façon à décaler les limites du domaine de fonctionnement préajusté vers le haut ou vers le bas. 11. Installation de chauffage par accumulation avec un contrôle réalisable selon une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que l'appareil de contrôle comporte un amplificateur opérationnel, dont la sortie est reliée à un relais ne permettant l'alimentation d'un contacteur de charge d'un radiateur à alimentation que s'il est lui-même alimenté. 12. Installation de chauffage par accumulation selon revendication ii, caractérisée en ce que l'enroulement du relais est relié en série avec une résistance à un fil d'alimentation et une résistance de réaction, dérivée entre l'enroulement et la résistance série, est reliée à un potentiomètre relie à l'autre fil d'alimentation et dont le curseur est raccordé à l'entrée non-inverseuse de l'amplificateur opérationnel. 13. Installation de chauffage par accumulation selon revendication 12, caractérisée en ce que l'entrée inverseuse (entrée négative) de l'amplificateur opérationnel est reliée à un fil de commande, de préférence par une résistance de protection. 14. Installation de chauffage par accumulation selon revendication 33, caractérisée en ce que l'entrée inverseuse ventrée négative) de l'amplificateur opérationnel est reliée à la base d'un transistor, dont l'émet- teur est relié au point de connexion de deux résistances, formant avec une autre résistance un diviseur de tension branché entre les deux fils d'alimentation; et le collecteur du transistor est relié à la base d'un second transistor, dont l'émetteur est relié au- second point commun du diviseur de tension et dont le collecteur est relié, de préférence par une résistance additionnelle, à une résistance reliée au second fil d'alimentation et au potentiometre en série avec cette derniere. 15. Installation de chauffage par accumulation selon revendication 14, caractérisée en ce que le circuit base-collecteur du second transistor est shunté par un condensateur. 16. Installation de chauffage par accumulation selon une quelconque des revendications 11 à 15, comportant plusieurs appareils de contrôle et caractérisée en ce que chaque appareil de contrôle comporte sa propre alimentation secteur avec un redresseur, un condensateur de filtrage et de préférence un étage de stabilisation, constitué par une résistance en série avec une diode de Zener.