Brevet FR2266877A1 — publié le 19751031

L'invention concerne un dispositif pour mesurer la consom mation d'@nergie thermique dans un des loc@ux d'une construction en utilisant des instru@ents de mesure de l@ température. Dans les unités d'habitation chauffées par chauffage cen trai comportant plusieurs utilisateur de ''-nergie thermique four nie à partir d'un certain point, il est nécessaire de déterminer la consommation d'énergie de chaque utilisateur particuliçr au moins qualitativement ou quantitativement, afin de pouvoir effectuer la répartition appropriée des frais de chauffage.Ceci s'opère à l'heu- re actuelle pratiquement exclusivement à l'aide d'appareils fonction nant selon le principe d'évaporation et qui sont fixés sur les ra diateurs dans les différents locaux. lorsque ces appareils connus sont en fonctionnement, la chaleur de la surface du radiateur est transmise par conductibilité thermique à l'appareil de mesure d'éva@ poration, dloù il résulte que la quantité de liquide-évaporé dans les petits tubes d'évaporation, par unité de temps, est proportion nelle à la température de surface du radiateur considéré. I1 arrive souvent que ce principe ne soit pas utilisable dans la pratique, étant donné que la construction, le montage et les propriétés physi ques. de .certanins systèmes de chauffage ne permettent pas des proce- dés de mesure de ce type. Par exemple, on ne peut pas mesurer l'émis- sion d'énergie thermique de systèmes de chauffage fonctionnant par le sol, par plafonds rayonnants, par air chaud, par plinthes chauf fantes, par convecteurs sous le sol, etc... En outre, le principe de mesure par évaporation permet simplement la mesure d'une grandeur analogique qui ne peut être chiffrée que par le service de chauffa ge, exploitant ou vendeur des appareils de mesure d'évaporation Toute possibilité de contrôle est, de ce fait, retirée à l'utili sateur. En outre, les appareils de mesure d'évaporation exiGent ur entretien régulier et le remplacement des petits tubes d'évapora tion.La mesure des quantités de chaleur selon le principe d'évapo ration est extrêmement imprécise et dépend de différents facteurs. dont une partie est pratiquement imprévisible. Par exemple, on ne tient pas compte de la circulation de la chaleur entre deux unité d'habitation voisines, et un utilisateur économe ou fréq@emment absent peut, en raison de cette circulation de chaleur, bénéficier sans frais de l'énergie consommée par une habitation voisine. . On connaît, en outre, des oteurs de quantité de cha- leur qui travaillent selon. le principe de lu mesure de la différence de température et la mesure du débit. Pour calculer la consommation d'énergie dans un des loc@ux ou une @@s habitations d'un ensemble, ces compteurs de quantités de chaleur connus sont toutefois trop onéreux tant en ce qui concerne leur fabrication que leur mise en place, d'autant plus qu'ils sont très encombrants. Lorsqu'il y olusieurs radiateurs dans un local, il faudrait, en utilisant ces compteurs de quantité de chaleur, plusieurs appareils de ce type, ce qui rend ce mode de mesure non rentable.Dans ces appareils connus également, comme dans les appareils fonctionnant selon le prin- cipe d'évaporation, on ne tient pas compte de l'énergie provenant des voisins transmise par circulation de chaleur. D'après l'état actuel du marché, il existe tant du côté des fournisseurs d'énergie que de celui des utilisateurs d'énergie thermique une forte demande pour un contrôleur d'énergie thermique assurant une mesure quantitatives qui fournisse une indication de la consommation d'énergie par lecture directe. A ce problème, l'invention apporte-une solution. L'invention vise donc à procurer un dispositif de mesure qui permet, indépendamment du circuit d'alimentation en énergie, la mesure continue et l'indication directe lisible par l'utilisateur de la consommation d'énergie thermique d'un des locaux d'une construction. L'invention est fondée sur la constatation qu'à chacun des locaux d'une construction est affectée une caractéristique thermique qui peut être calculée en se basant sur la norme allemande DIN 4701. les grandeurs suivantes sont définies dans la norme précitée Q = besoins en chaleur du local (Jccal/h) iDIN - = température du local ( C) #aDIN = température extérieure minimale ( C) La caractéristique thermique R q introduite conformément à l'invention et servant de constante spécifique pour le local, est définie comme suit :: = ~~~~~~~~~~~~~~ (kcal/h ( C) q #iDIN Le produit de la caractéristique thermique-Rq,constante pour chaque local, par la différence de température A9 entre la valeur réelle de la température du local et la valeur réelle de la température extérieure donre-, après intégration, sur la période t à t une mernire de la quantité d'énergie consommée Q.Cette consta -x tation peut être formulée mathématiquement comme suit En utilisant cette constatation, l'invention prévoit, pour résoudre le problème posé, que les bornes de sortie d'un premier détecteur de température mesurant la température extérieure et d'un deuxième détecteur de température mesurant la température dans le local sont couplées avec un dispositif de formation de différence, à la suite duquel est monté un dispositif de multiplica- tien, avec entrée de multiulicateur réglable, dans lequel le signal de sortie du dispositif de formation de différence, proportionnel à la différence entre les températures intérieure et extérieure mesurées par les détecteurs de température, peut être multiplié par un multiplicateur proportionnel à la caractéristique thermique du local, celle-ci étant définie par le quotient du besoin en chaleur d'un local, calculé selon la norme DIN 4701, par la différence des tempéra- tures intérieure et extérieure normalisées, et un dispositif d'intégration est relié au dispositif de multiplication de telle sorte que, à la sortie du montage, il apparaît un signal proportionnel à l'intégrale, sur la période considérée, de la différence des valeurs reelles des températures intérieure et extérieure, multipliée par la caractéristique thermique du local.Etant donné que la caractéris- tique thermique du local Rq est une constante du local, spécifique, oui peut etre calculée sans difficultés à partir des valeurs norma-lisées indiquées ci-dessus, elle est introduite une fois pour toutes avant ou après le montage, par réglage approprié du dispositif de nultiplication. Cette caractéristique se rapportant au local corrige la différence continuellement mesurée entre la température du local et la température extérieure, de façon remarquablement simple de sorte que, à la sortie du montage, il apparaît, après intégration sur 1 période, une mesure de la qutit d'énergie consommée. - u réalisation du montage conforme a l'invention peut être effectuée à l'aide-de composantes simplets de circuits électriques. De préférence, le dispositif de formation de différence est un pont de résistances-alimenté en tension continue t=t les détecteurs de tenpérature sont constitués tar des résistances fonction de la température, qui sont incorpores dns différentes branches des ponts de résistances. Pour mesurer dc la façon usuelle la consommation de chaleur dans plusieurs locaux, on peut utiliser certains composants pou plusieurs locaux. Ainsi, il faut certes affecter à chaque local particulier un détecteur de tempdrature particulier pour déterminer la température du local ; par contre, la valeur réelle de la température extérieure peut provenir, pour toutes les mesures individuel- les, d'un détecteur de température extérieur commun. En réalisant de façon appropriée un amplificateur-calculateur constituant le dispositif de multiplication, avec une pluralité d'entrées de différen- ce et un nombre de sorties correspondant au nombre des unités d'habi- tation ou des locaux concernés par la mesure, on peut égale-aent effectuer, dans une seule et même unit de montage, la multiplication des différences individuelles de température par les différentes caractéristiques thermiques des locaux. l'invention sera bien compris a la lecture de la description ci-après d'un exemple de réalisation de l'invention rerre- enté schématiquement sur la figure unique, qui représente un schéma-blocs d'un exemple de montage pour aesurer la consommation d'énergie thermique. La tension de service du montage décrit est fournie par un appareil d'alimentation usuel qui, sur le dessin, est représenté par le bloc en traits mixtes í. Cet appareil d'alimentation 1 fournit à ses sorties une tension continue filtrée de 2 z 15 volts. ta tension de service à l'une des sorties de l'appareil d'alimentation 1 est fournie l'ontrée d'un dispositif de formation de différence qui, dans l'exemple de réalisation décrit, est constitué par un pont de résistances représenté par le bloc 2 en traits mixtes, avec les résistances R1, R., R et Ra. Les deux résistances Ri et R a placées dans les branches parallèles du pont sont des résistances fonction de la chaleur, donc des- thermistan9es, Ri repré- sentant le détecteur de température mesurant la température du local, et Ra le détecteur de température mesurent la température extérieure.Etant donné que les deux résistances R1 placées dans les autres branches parallèle a du pont et montées en série avec Ri et Ra ont des résistances constantes correspondantes, la tension Ue, existant aux doux bornes de sortie du pont, est proportionnelle à la.différence a # entre la température de la pièce (mesurée par Ri) et la température extérieure (mesurée par Ra). La tension Ue repré sentant 1 différence de températune ## est fournie par l'intermédiaire de résistances additionnelles R2 aux deux entr@es d'un amplificateur-calculateur 4 faisant partie d'un dispositif de multiplication dans le bloc 3.La sortie de l'amplificateur-calculateur 4 est couplée par réaction à l'une de ses entrées, une résistance réglage Rq étant placée dans la boucle de réaction, résistance par l'intermédiaire de laquelle peut être réglée la caract@ristique thermique du local, qui doit être introduite comme multiplicateur. Avec la tension de sortie Ua, est chargé, par l'intermé diaire d'une résistance R3, un condensateur g, qui est un élément essentiel d'un dispositif 5 d'intégration représenté par le bloc 5. Dans son ensemble, le dispositif d'intégration 5 est constitué par l'élément RC cité plus haut et par un transistor unijonction- ou à double base UJT, dont une section émetteur-base, en série avec une résistance de sortie R4 du transistor UJT, est montée en parallèle avec le condensateur C. Dès que le condensateur C est chargé par la tension Ua à la tension maximale du transistor, la décharge du con densateur C s'effectue car l'intermédiaire de la section émetteur- base et de la résistance R4, et la tension d'émetteur du transistor tombe à la faible-valeur UE4 min. ne condensateur g peut alors être rechargé par la tension Ua.Chaque impulsion de décharge du condesateur C fournie par l'intermédiaire de la section émetteur-base du transistor et de 34 correspond à une quantité de charge définie du condensateur C. tant donné que il résulte de la proportionalité du Ue et ##: Ua # Rq. ## Etant donné, en outre, que le condensateur C est chargé en continu par la tension Ua et que, lorsqu'il est chargé avec une charge déterminée, il est déchargé par l'intermédiaire du transistor UJT, les impulsions transmises par l'intermédiaire de R4 constituent une mesure quantitative de la consommation d'énergie dans le local concerné par la mesure. Ces impulsions sont comptées de façon appropriée dans un compteur d'impulsions et affichées. Après étalonnage, ce dispositif permet à l'utilisateur de lir@ directement la quantité de ch@leur utilisée, par exemple en k@al ou R E V E N D I C A T I O N S 1. - Dispositif pour mesurer la consommation d'énergie thermique dans un des locaux d'une construction, en uNtnlisant des instruments de mesure de la température, caractérisé par le fait que les bornes de sortie d'un premier détecteur de température mesurant la température extérieure et d'un deuxième détecteur de température mesurant la température dans le local sont couplées avec un dispositif de form2tton de différence, à la suite duquel est monté un dispositif de multiplication, avec entrée de multipli- cateur réglable, dans lequel le signal de sortie du dispositif de formation de différence, proportionnel à la différence entre les températures intérieure et-extérieure mesurées par les détecteurs de température, peut être multiplié par un multiplicateur proportionnel à la caractéristique thermique du local, celle-ci étant définie par le quotient du besoin en chaleur dtun local, calculé selon la norme DIN 4701, par la différence des températures intérieure et extérieure normalisées, et qutun dispositif d'intégration est relié au dispositif de multiplication de telle sorte que, à la sortie du montage, il apparaît un signal proportionnel à l'inté- grale, sur la période considérée, de la différence des valeurs ré- elles des températures intérieure et extérieure, multipliée par la caractéristique thermique du local. 2. - Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le dispositif de formation de différence est un pont de résistances alimenté en tension continue et les detecteurs de température sont constitués par des résistances fonction de la température, qui sont incorporées dans différentes branches des ponts de résistances. 3. - Dispositif selon l'une des revendications I ou 2, dans lequel le dispositif de multiplication comporte un amplifica teur-calculateur à au moins deux entrées raccordées au dispositif de formation de différences et au moins une sortie, et où il est prévu, pour introduire le multiplicateur, une section de ligne munie d'une résistance réglabie qui couple par réaction à une entrée le signal de sortie de l'amplificateur-clculateur. 4 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le dispositif d'intégration comporte un circuit de dé clenchement constitue par un condensateur pouvant être chargé par le signal lectrique de sortie du dispositif de mult plication et par un transistor. unijonction, dont une section émetteur-base est montée en parallèle avec le condensateur. 5. - Dispositif selon la revendication 4, dans lequel un compteur d'impulsions à affichag numérique est monté à la suite du circuit de déclenchement. 6. - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, auquel sont associés plusieurs autres détecteurs de température mesurant les températures dans différents locaux, détecteurs dont les signaux de sortie sont chaque fois comparés avec formation de la différence, avec le signal dérivé d'un détecteur de température commun mesurant la température extérieure, les différentes différences étant multipliées dans un dispositif de multiplication par la caractéristique thermique affectée à chaque local considéré.