Brevet FR2279267A1 — publié le 19760213

L'objet de la présente invention est un appareillage de régulation destiné à moduler la consommation d'énergie des installations de chauffage électrique par accumulation, en fonction de la température et des conditions climatiques extérieures. Ces installations de chauffage électrique peuvent être soit des appareils chauffants installés après la construction, soit des câbles chauffants coulés dans les dalles. L'appareil se compose de deux élements reliés entre eux électriquement I - Un boîtier, dénommé "sonde extérieure" (Planche I), est placé à l'extérieur de l'immeuble, à l'endroit le plus défavoristau point de vue "climatique". Il relève la température extérieure et est représentatif de l'image thermique du bâtiment, du fait qu'il comporte un détecteur de température (Repère I - Plan che III), et un chauffage à sa propre échelle (Repère 2 - Planche III). Soh fonctionnement est déterminé par la température extérieure: en effet, son chauffage interne (Repère 2 - Planche III), tend à satisfaire le détecteur (Repère 1 - Planche III) de température, et provoquer ainsi la coupure du chauffage, alors que le froid extérieur, par le jeu des déperditions du bol tier; tend au contraire, à maintenir l'alimentation du chauffage. Il s'établit ainsi un conflit permanent entre le chauffage et les deperditions. Plus il fait froid, plus les déperditions sont importantes, et, par conséquent, plus les cycles de chauffage sont longs.Inversement, lorsque la température extérieure est sur un gradient croissant, les déperditions deviennent moindres, et le chauffage interne satisfait de plus en plus facilement le détecteur de temps rature, provoquant ainsi des coupures d'énergie de plus en plus rapprochées. Il in en résulte que, sur les huit heures (par exemple) de chauffage de nuit au tarif des heures creuses, le pourcentage du temps d'accumulation, donc de con sommation, est proportionnel à la température extérieure. Ce temps d'accumulation peut varier de O à 100 Z de la durée totale de fourni ture d'énergie, selon que la température extérieure se situe respectivement, près du seuil de coupure voulu, + 15 par exemple, ou du seuil inférieur, au delà duquel le chauffage doit être permanent : - 7" par exemple. Une des novations consiste dans l'utilisation d'un seul détecteur de tempéra ture pour le chauffage de nuit et le chauffage de jour, ce qui a pour effet de garantir de façon absolue le même seuil de contact ou de coupure, en opposi tion avec les appareils à deux thermostats, qui, par définition et nécessairement, ont des seuils plus ou moins éloignés. Une autre novation consiste dans la présence d'ourles latérales (Repère 1 planche I) situées dans le sens du cheminement de la chaleur, et dont le but est de rendre la sonde extérieure sensible au vent, en opposition avec les autres boîtiers étanches, et de réagir à la moindre élévation ou au plus petit abaissement de la température. C'est là sa caractéristique anticipa trice des besoins thermiques de l'immeuble. 2 - Un second boîtier, dénommé "régulateur intérieur" (Planche II) est relié électriquement à la sonde extérieure, et se situe à l'intérieur de l'immeuble. A l'aide de deux cadrans (Repères 1 et 2 - Planche II), l'usager inscrit les seuils de coupure pour le chauffage de nuit et celui de jour. On peut utili ser un seul de ces cadrans. L'image thermique constituée par la sonde extérieure étant fixe et constante, un troisième cadran (Repère 3 - Planche II), dénommé "calibrage", permet de l'adapter avec précision aux caractéristiques d'isolation et de deperdition propres à l'immeuble. Ce calibrage influe sur le chauffage interne de la sonde extérieure, ce qui a pour effet d'allonger ou d'écourter les cycles de chauffage de l'immeuble, et, par conséquent, de les adapter à ses déperditions propres. Une autre novation consiste en la présence d'un réglage du différentiel (Re père 4 - Planche II). Il s'est avéré que, dans certaines circonstances d'é quilibre thermique, l'excès de précision provoque un battement des contac teurs. Cette novation permet, si besoin est, d'écarter d'un ou plusieurs de grés centigrades, les seuils de contactslet de coupures, annulant ainsi cet équilibre instable, ce qui a pour effet de supprimer les battements. Ce coffret est complété par un voyant lumineux indiquant si le chauffage est en marche (Repère 5 - Planche II), et par deux fusibles (Repère 6 - Planche II) protégeant les circuits à leur entrée et à leur sortie de l'appareil. La dénomination commerciale de cet appareil est "PROSCONTROLLER". CIRCUIT ELECTRONIQUE : Il s'agit de commander un relais mettant en action des résistances chauffantes et branché aux bornes 29 et 30 (Planche IV). Ce relais est parcouru par un courant fourni par le secteur électrique alternatif bran ché en 1 et 2 (Planche IV) lorsque le triac 26 (Planche IV) est conducteur. Le triac 26 (Planche IV) est rendu conducteur par la tension alternative qu'il reçoit sur sa porte et provenant de l'oscillateur 25 (Planche IV) qui est cons titué du transistor 21 (Planche IV) et de la bobine oscillatrice à 3 enroule ments 22 - 23 - 24 (Planche IV). La mise en route et l'arrêt de l'oscillateur sont provoqués par la thermistance 10 (Planche III) comme il sera décrit plus loin. Le système est alimenté à partir du secteur électrique de la façon suivante Une résistance chutrice 3 (Planche IV), une diode 4 (Planche 4), le condensa teur 5 (Planche IV) et la diode Zener 6 (Planche IV) fournissent au point A une tension continue stabilisée de l'ordre de 10 Volts.Cette tension sert à l'alimentation du collecteur de transistor 21 (Planche IV) à travers l'enroule- ment 23 (Planche IV) Une deuxième résistance chutrice 7 (Planche IV) permet, avec l'aide du condensateur 8 (Planche IV) et de la diode Zener 9 (Planche 4) au point B (Planche IV) une deuxième basse tension stabilisée servant à la polarisation de la base transistor oscillateur 21 (Planche IV) par l'intermédiaire de la résistance 17 (Planche IV) du condensateur 18 ( Planche IV) et de l'enroulement 22 (Planche IV). La tension B (Planche IV) sert également à l'alimentation de la thermistance 10 (Planche III) et du transistor de blocage 20 (Planche IV). Le transistor 20 (Planche IV), relie par son circuit collecteur émetteur la base du transistor 21 (Planche IV) au négatif de la source. Lorsque 20 (Planche IV) n'est pas conducteur, l'oscillateur fonctionne normalement, la porte du triac 26 (Planche IV) est alimentée, celui-ci est conducteur et le relais branché en 29 - 30 est alimenté(Planche IV). Lorsque 20 (Planche IV) est conducteur, la base de 21 (Planche IV) se trouve être portée au même potentiel que son émetteur, l'oscillation s'arrête. La base de 20 (Planche IV) est reliée d'une part, à travers la résistance réglable 16 (Planche IV) au positif de la source B (Planche IV) par l'intermédiaire de la thermistance 10 (Planche III). Ceci a pour résultat de rendre 20 (Planche IV) conducteur, donc d'arrêter l'oscillation. La base de 20 (Planche IV) est reliée d'autre part au négatif de la source par la résistance 12 (Planche IV), la résistance ajustable 13 (Planche IV) et une des deux résistances 14 et 15 réglables et graduées. Pour une certaine valeur de la thermistance 10 (Planche III), il existe une certaine valeur de la résistance 14 (Planche IV) qui annule son effet sur la conductibilité du transistor 20 (Planche IV) et remet en route l'oscillateur, donc l'alimentation du 'relais 29 - 30 (Planche IV). Pour chaque température il existe un réglage de 14 (Planche IV) qui bloque la conductibilité de 20 (Planche IV), permet l'oscillation et l'alimentation du relais, si la température à laquelle est soumise la thermistance augmente, sa résistance diminue, 20 (Planche IV) devient conducteur et l'oscillateur s'arrête. Inversement, si la thermistance se refroidit, l'oscillateur se remet en route. La' résistance 12 (Planche IV) est une thermistance servant à corriger la variation de caractéristique du transistor 20 (Planche IV) sous l'effet de la température. La résistance ajustable 13 (Planche IV) permet de mettre en place la graduation des résistances réglables 14 ou 15 (Planche IV) 32 (Planche IV) est un inverseur permettant un changement de réglage par exemr ple entre le jour et la nuit. La résistance réglable 16 (Planche IV) et le condensateur 19 (Planche IV), servent de filtre contre les inductions pouvant se produire aux bornes de la thermistance 10 (Planche III). 16 (Planche IV) sert également en augmentant sa valeur à augmenter la différen- ce entre la température d'arrêt et la température de mise en action. Le condensateur 27 ( Planche IV) et la résistance 28 (Planche IV) servent, dans le cas d'une charge inductive à faible consommation, à entretenir dans le triac, un courant maintenant sa conductibilité. En 29 et 30 (Planche IV) peut également être branché directement un radiateur à condition de prévoir en conséquence la puissance du triac 26 (Planche IV). La thermistance 10 (Planche III) peut être placée dans un coffret extérieur 31 (Planche III) à ventilation restreinte. Dans le même coffret est placée une résistance chauffante réglable qui adapte l'image thermique de la sonde à celle du bâtiment. L'inversion ci-dessus décrite peut être simplifiée en supprimant la source de tension B. Dans ce cas, la résistance 7, le condensateur 8 et la diode Zener 9 (Planche IV) disparaissent et le point B est confondu avec le point A. Ce système augmente l'intensité traversant en particulier la thermistance 10 (Planche III), ce qui risque de la faire chauffer et oblige à lui donner une valeur assez élevée qui la rend plus sujette aux inductions parasites. REVENDICATIONS 1 - Thermostat dans lequel une thermistance commande la conductibilité d'un triac par l'intermédiaire d'un dispositif électronique à transistor. 2 - La conductibilité du triac selon 1 est commandéepar un oscillateur à bobine et transistor 3 - Le transistor oscillateur selon 2 est libéré ou bloqué par un deuxième transistor de blocage qui relie sa base à son émetteur suivant que ce deuxième transistor est lui-même bloqué ou conducteur. 4 - La conductibilité du transistor de blocage selon 3 est obtenue par une thermistance selon 1 qui relie sa base à une tension positive. 5 - Le blocage du transistor selon 3 est obtenu par le réglage d'une résistance qui relie sa base au négatif de la source. A chaque valeur de la thermistance correspond un réglage de la résistance qui annule son effet. La résistance réglable est munie d'un cadran gradué en température. 6 - Un système résistance-condensateur inséré dans le circuit de base du transistor de blocage selon 3 permet de régler la différence entre la température de conductibilité et la température d'arrêt 7 - Un système de deux alimentations basses tensions stabilisées est utilisé pour alimenter d'une part en tension relativement élevée, l'oscillateur selon 2, et, d'autre part, une tension plus faible alimentant la thermistance et le potentiomètre selon 5 (Planche IV), ainsi que le transistor de blocage selon 3 (Planche IV) 8 - Cette disposition des circuits a pour résultat pratique de présenter une image thermique du bâtiment sous forme de sonde extérieure dont les caractéristiques sont adaptables à la nature du bâtiment. La forme de cette sonde, et notamment les ouïes spéciales de mise à l'atmosphère permettent une circulation parfaitement calibrée de la température extérieure sur la thermistance unique de détection. 9 - Un calibrage permet d'adapter la sonde extérieure aux caractéristiques physiques précises de l'immeuble à contrôler. 10 - Un seul détecteur de température sert pour le chauffage de nuit et le chauffage de jour.