Brevet FR2255771A1 — publié le 19750718

La présente invention concerne un procédé de fonctionnement d'un accumulateur de chleur .endcmlt une , riode cte restitution de la chaleur. I1 est connu d'effectuer la charge acs accunlulateurs de chaleur aux heures où,par suite d'une faible consoamation ge- nérale les tarifs sont réduits, et de liniter cette charge en fonction de la température extérieure pour des raisons d'économie. La chaleur ainsi accumulée correspond normalement à celle utilisée pendant la durée du tarif maximum.Dans le cas où la décharge a lieu prématurément, la quantité de chaleur nécessaire peut également être produite pendant la durée du tarif élevé par un chauffage additionnel. Dn raison des charges élevées du réseau les conpagnies de distribution de l'électricité envisagent même d'interdire l'utilisation du courant pour le chauffage pendant les heures à plein tarif. Si en conséquence un -ccurlulateur de chaleur est déchargé pendant une telle période d'interdiction, on ne peut plus chauffer le local concerne. La présente invention a pour objet de proposer un procédé analogue à celui venant d'être mentionné et qui permet d'assurer dans tous les cas,la présence d'une quantité de chaleur suffisante dans f'accumulateur,de façon qu'il soit possibled'ob- tenir un chauffage satisfaisant du local, même pendant une période d'interdiction passagère et complète de l'usage de l'énergie électrique pour le chauffage. Conformément à l'invention, ce résultat est obtenu. du fait qu'une énergie calorifique supplémentaire est introduite dans l'accumulateur de chaleur, lors d'un écart négatif de la valeur effective de la température d'accumulation par rapport à l'allure, de la température théorique pendant la période de restitution. On détermine alors au préalable les températures qui doivent encore être présentes à l'intérieur de l'accunulateur de chaleur à certains morents, afin de disposer encore d'une chaleur suffisante pendant un temps d'interdiction pouvant intervenir. Lorsque la restitution de la chaleur s'effectue plus vite que normalement en raison de circonstances particulières, la quantité de chaleur restituée en trop pendant la période de plein tarif est déjà compensée par une recharge au cours de cette période.De ce fait, l'énergie caloriSique nécessaire au chauffage subséquent est toujours disponible au début d'une pé riode d'interdiction. Une fore de réalisation de l'0bjt de l'invention est représentée, à titre d'exemple, non limitatif aux dessins an- vexés et expliquée en détail ci-après. La fig. 1 représente schématiquement une courbe de car- ge et de décharge. La fig. 2 est un schéma de principe d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. La fig. 1 nontre l'allure approximative de la température d'un accumulateur de chaleur pendant une journée. En partant d'une chaleur rsiduelle K min d'une décharge précédente, l'accumulateur est chauffé de nouveau et en fonction de la te pérature extérieure pendant la période à tarif réduit NT, par exemple, à partir de 22 heures jusqu'à 6 heures, au moyen des éléments chauffants, à une température K max dont la courbe de charge I est représentée à la fig. 1. La quantité de chaleur accumulée de cette façon est suffisante pour le chauffage à régime normale du local concerné pendant le reste de la journée sans nécessiter une recharge. Afin de pouvoir disposer toujours d'une quantité de chaleur suffisante pendant les heures à plein tarif HT entre 6 et 22 heures, même lors d'un besoin de chaleur accru, en vue d'assurer également le chauffage approprié du local, on détermine une courbe de décharge 2 correspondant à une restitution normale de la chaleur et présentant l'allure de la température théorique de l'accumulateur de chaleur.Lorsque la restitution de la chaleur et de ce fait, l'abaissement de la température reel- le de l'accumulateur s'effectue moins rapidement que 1 varia- tion de la température théorique, une recharge complémentaire est inutile-parce qu il y a encore suffisamment d'énergie ca calorifique accumulée nour pouvoir franchir une période d'inter- diction pr!vue, par exemple, entre 18 et 20 heures.Si par contre, la température réelle de l'accumulateur de chaleur diminue plus razidenent que prescrit par l'allure de la courbe 2 de la température théorique, la quantité de chaleur prélevée en trop est aussitôt compensée même pendant la période de plein tarif, de sorte que la chute de temoérature effective suit la courbe 2 de la température thorique, en garantissant ainsi également dans ce cas, un chauffage parfait du local concerné pen dant la période d'interdiction SZ. il est avantageux, afin de pouvoir répondre à un besoin de chaleur accru, sans inconvénient pour le chauffage subséquent, de prévoir une allure de la courbe de la température théorique qui correspond à la ligne 3 en trait mixte. Par suite de l'inclinaison plus faible de cette dernière avent et après la pé- riode de l'interdiction, on crée d'abord une réserve de chaleur qui peut être restituée en supplément pendant la période de l'interdiction, tandis qu'une restitution de la chaleur en suivant l'allure normale de la courbe de la température théorique, est ensuite de nouveau compensée par l'allure rectiligne de la courbe. La fig. 2 est une représentation schématique d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé, suivant l'invention l'accumulateur,de chaleur 4 étant chauffé électriquement par les éléments 5. Les contacts 6 d'un thermostat hydraulique sont branchés en série avec les éléments chauffants et, permettent la mise sous tension de ces derniers. Be thermostat 7 comporte deux palpeurs de température 8 et 9,- dont l'un est associé à l'accumulateur de chaleur 4 et relève la température réelle de, ce dernier, tandis que l'autre palpeur est monté séparément pour être chauffé par une résistance 10.Lorsque la pression résultant du chauffage des deux palpeurs de température dépasse une certaine valeur, le contact 6 est ouvert et le chauffage de 1 'accumula- teur 4 est interrompu. La résistance chauffante 10 est raccordee à une source de tension 11, dont la, tension ou la puissance de sortie peut être commandée, de manière connue, en fonction de la température extérieure. Une résistance variable 12 est reliée à un moteur 13 au moyen de son curseur. il a été prévu de faire fonctionner ce moteur 13 pendant la-durée de la période à plein tarif et, ceci de façon qu'il fasse décroître la valeur ohmique de la résistance 11 de sa valeur maximale au début de la période à plein tarif vers sa valeur minimale à la fin de cette période. 'le circuit d'alimentation du moteur-13 comporte de plus une résistance série 14 qui, pendant le temps d'interdIction SZ est shuntée par un contact 15 d'un interrupteur horaire 15, afin de pouvoir obtenir d'une manière plus simple le décroissement plus fort de la température théorique vendant la période d'interdiction SZ. Le fonctionnement de cette installation est le suivant 4u début de la période à plein tarif HT à six heures, l'accumulateur de chaleur 4 se trouve chauffé en fonction de la température extérieure à la température K max. La pression ainsi produit par le palpeur 8 et la pression du palpeur de température 9, résultant de la quantité de chaleur produite par la résistance 10 sont suffisantes pour maintenir le contact 6 du tehrmostat 7 dans la position d'ouverture. La résistance Il se troue-alors à sa valeur obiaiquemaximale. Cependant au fur et à mesure que le temps stécoule, cette valeur ohmique de la résistance Il est diminuée progressivement, de sorte qu'une pression supplémentaire est produit dans le système hydraulique du thermostat 7, par suite de l'augmentation progressive de chauffage agissant sur le palpeur de température 9. Par suite de la restitution de la chaleur la température réelle, relevée par le palpeur 8 à l'intérieur de l'accumulateur de chaleur 4, diminue en même temps en réduisant la pression.En conséquence, le contact 6 ne conserve sa position d'ouverture que si la pression produite par palpeur 9, chauffé au moyen de la résistance 70, s'accroît à la même vitesse ou à une vitesse supérieure au décroissement de la pression dans le palpeur 8 résultant de la restitution de la chaleur par l'accumulateur 4. Si, ce dernier est, par contre, déchargé rapidement, la pression dans le circuit hydraulique du thermostat n'est pas suffisamment élevée pour maintenir ouvert le contact 6, de sorte qu'il se produise également pendant la période à plein tarif une recharge en fonction du besoin de chaleur supplémentaire. Ensuite le thermostat 7 interrompt de nouveau le circuit alimentant l'élément de chauffage 5t On diminue ainsi constamment la température théorique de l'accumulateur de chaleur 4, par suite de l'augmentation progressive du chauffage du palpeur de température 9. La résistance série 14 et le contact 15 de l'interrup- teur horaire 16, ne sont nécessaires qu'en cas d'une modification de la pente du diagramme de la température théorique, afin d'éviter à la fin d'une période d'interdiction la mise sous tension simultanée de tous les accumulateurs de chaleur qui étaient obligés de satiefaire un besoin de chaleur supérieur a celui programmé par la courbe de température théorique 2. Pendant une période de chauffage au cows de le jour née les températures moyennes se situent à environ + SOC et les accumulateurs de chaleur habituels sont énéralement calculés,de façon à satisfaire au besoin en chaleur normale lors d'une charge complète meAme pour une tenpérature extérieure la plus basse détectée par la commande correspondante. il en résulte cependant une puissance de raccordement très élevée qui subsiste même dans le cas d'une température extérieure relativement élevée et d'un faible besoin de chaleur.A des températures diurnes moyennes, on pourrait se contenter de ce fait, d'une puissance de raccordement sensiblement plus faible qui réduirait de façon non négligeable la charge du réseau. Afin d'obtenir également ce résultat, un perfectionnement de l'invention prévoit de. ne plus effectuer la charge entre zéro et charge complète dans la gamme de températures extérieures maximales, associées à différentes zones climatiques, par exemple, entre + 200G et 18 C, mais d'atteindre déjà la charge complète de l'accumulateur de chaleur lors d'une température extérieure moyenne de, par exemple, OOG et de calculer la capacité d'accumulation de façon à pouvoir satisfaire au besoin de chaleur du local à chauffer pour une température extérieure ne dépassant pas 0 C. tu présent exemple résulte une réduction d'environ 50 * de la puissance de chauffage installée à 1'intérieur de l'accumulateur de chaleur du fait, que le temps disponible pour la charge n'a pas varié. il est également possible de réduire sensiblement le volume du noyau de l'accumulateur, sans pour autant être obligé de renoncer à l'utilisation du courant à bas tarif pendant la plus grande partie de la période de chauffage. La puissance installée plus faible réduit en outre également la taxe officielle de raccordement. Pendant la période de restitution, la température théorique de l'accumulateur de chaleur n'est seulement dépassée vers le bas, par suite-d'une restitution de chaleur plus importante, que dans des cas rares de åourrées particulièrement froides et, de ce fait, le chauffage additionnel pendant la période à tarif plein est uniquement mis en route pour satisfaire au besoin de chaleur plus important. Cependant, il n'est alors pas nécessaire de faire marcher simultanément le chauffage de l'accumulateur et le chauffage additionnel, dans la mesure ou deux élé- ments chauffants séparés ont été prévus. Z2VEI-T3I( > tTIONS 1 - Procédé de fonctionnement d'un accumulateur de cia- leur pendsnt une période de restitution de la chaleur, carac térisé en ce qu'une énergie calorifique supplémentaire est introduite dans l'accumulateur de chaleur lors d'un écart négatif de la valeur effective de la température d'accumulation par rapport à l'allure de la tempçrature théorique pendant la période de restitution. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la température théorique est réduite pendant la période de restitution de la chaleur d'une valeur maximale à une valeur minimale qui est fonction de la première. 3 - Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la valeur de la température théorique décroit plus faiblement avant et après une période d'interdiction, se situant à l'intérieur de la période de restitution de la chaleur, que pendant la période d'interdiction. 4 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on augmente, pendant la période de restitution de la chaleur, progressivement une chaleur additionnelle agissant sur un thermostat qui commande le chauffage de l'accumulateur de chaleur. 5 - Installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une des revendications 1 à 4, caractÉrisée en ce que dans un accumulateur de chaleur 4 muni d'un thermostat 7 dont les contacts de comrutation 6 commandent l'alimentation de l'élément chauffant 5 de l'accumulateur 4, et dont les palpeurs de température 8,9 sont influencés, d'une part, par la chaleur accumulée et peuvent dextre chauffés, d'autre part, par une résistance additionnelle 10, cette dernière est reliée à une source de tension électrique 11, 12 dont la tension varie au cours de la période de restitution de la chaleur. 6 - Installation suivent la revendication 5, caractériséeen ce que le circuit de raccorde-ment au réseau comporte une résistance variable 12. 7 - Installation suivant la revendication 6, caractéri séeen ce que la résistance 12 est branchée en série avec la rédistance chauffante 10 et en ce que la valeur ohmique de la résistance 12 , eut être réglée à partir de valeurs élevées vers des valeurs faibles au moyen d'un moteur 13. 8 - Installation suivant l'une des revendications 6 et 7, caractérisée en ce que la valeur ohmique de la résistance 12 est modifiée plus rapidement pendant une période d'inter- diction se produisant å l'intérieur de la période de restitution de la chaleur, que pendant une période d'interdiction située avant ou après la période de restitution. 9 - Installation suivant l'une des revendications 7 et 8, caractérisée en ce qu'on augmente le nombre de tours du moteur 13 pendant la période d'interdiction. 10 - Installation suivant l'une des revendications 7 à 9, caractérisée en ce que le circuit d'alimentation du moteur 13 contient une résistance série 14 qui est shuntée pendant la période d'interdiction. Il - Installation suivant l'une des revendications 5 à 10, 'caractérisée en ce que la source de tension 12 délivre une tension supplémentaire qui est fonction de la température ex extérieure. 12 - Installation suivant la revendication 5 pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une dex revendScations 1 i 4 pour un accumulateur de chaleur muni d'un régulateur électroni- que qui commande, d'une part, un commutateur inséré dans le circuit des éléments de chauffage de Itaccumulateur de chaleur et qui reçoit, d'autre part, un signal de commande délivré par une résistance dont la valeur ohmique est fonction du degré de chaleur accumulée ; installation caractérisée en ce que le régu- lateur reçoit, de plus, un signal de la valeur théorique qui varie pendant la période de restitution de la chaleur tout en renforçant le signal de commande émanant de la résistance variable en fonction de la température. 13 - Installation de mise en oeuvre du procedé suivant l'une des revendications 1 à 4, caractériséeen ce que l'accumulateur de chaleur 4 présente une capacité calorifique qui est supérieure à la quantité de chaleur pouvant entre produite pendant la période à bas tarif, par les éléments de chauffage installés. 14 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 4 et 13, caractérisé en ce que la valeur de debout de la température théorique change en fonction de la température. extérieure à partir d'une valeur maximale lors de teipératures extérieures basses vers une valeur minimale lors de températures ex*é- rieures élevées. 15 - Procédé suivant la revendication 14, caractérisé en ce que l'on utilise pendant la période de charge précédant la période de restitution comice valeur de début de la température théorique, la valeur maximale de la température de charge théorique commandée en fonction de la température extérieure. 16 - Procédé suivant la revendication 15, caractérisé en ce que la température de charge théorique pour une gamme de température extérieure prédéterainéé,est commandée à partir d'une valeur minimale lors de températures extériel,res élevées pour atteindre une valeur maximale pour des températu- res extérieures situées au milieu de la gamme, et-elle conserve cette valeur maximale lors de températures extérieures basses.