Brevet FR2292964A1 — publié le 19760625

La présente invention est relative aux compteurs de quantités de chaleur et plus particulièrement aux compteurs dits domestiques en vue de mesurer les calories cédées par un fluide caloporteur au cours de sa circulation dans un local individuel, tel qu'un appartement raccordé à une installation de chauffage central, et de permettre une répartition des frais de chauffage entre les divers utilisateurs. On sait que la quantité de chaleur consommée dans une installation parcourue par un fluide caloporteur résulte du produit du débit du fluide dans l'installation par la différence des températures de ce fluide mesurées à l'entrée et à la sortie de l'installation. Les compteurs de calories basés sur ce principe comportent donc généralement un débitmètre, deux sondes de température et des moyens mécaniques, électriques ou électroniques, pour effectuer le produit du débit mesuré par la différence de température et faire l'intégrale de ce produit en fonction du temps. Les appareils actuels sont capables d'avoir une assez bonne précision, -mais ils ne conviennent que pour mesurer la quantité de chaleur délivrée par une chaudière. Ils sont, en effet, trop onéreux pour être adoptés dans des installations individuelles. Ils ont aussi l'inconvénient de créer des pertes de charge supplémentaires sur l'installation de chauffage, ce qui conduit à utiliser une pompe de circulation plus puissante si on veut assurer une même circulation du fluide. La mesure précise de faibles débits exclut, en effet, l'utilisation de débitmetresdu genre déprimogène à cause de leur imprécision aux bas régimes, et implique l'utilisation de compteurs de vitesse qui augmentent les pertes de charge de l'iastallation. De plus, lors de faibles écarts de températures et de faibles débits, ce qui est le plus souvent le cas des installations domestiques, la multiplication de ces grandeurs pose un problème difficile à résoudre avec des moyens mécaniques. L'utilisation des moyens électriques nécessite alors un branchement qui, dans une installation domestique, doit se faire en aval du compteur d'électricité, d'où résulte la possibilité de fraude par coupure du circuit électrique. L'invention a pour objet un compteur de quantités de chaleur prélevées dans un local par un utilisateur sur une installation collective dans laquelle circule un fluide caloporteur, comportant des moyens pour mesurer la différence des températures du fluide à son entrée et à sa sortie dudit local, des moyens pour assurer la circulation du fluide sous la commande d'un thermostat, des moyens pour mesurer le volume du fluide circulant dans ledit local et des moyens pour effectuer et totaliser le produit de ladite différence de température par ledit volume, compteur caractérisé en ce que lesdits moyens pour mesurer le volume et lesdits moyens pour assurer la circulation du fluide sont constitués par une pompe de type volumétrique et en ce que ladite pompe est entraînée par un moteur auxiliaire dont l'alimentation est commandée directement par ledit thermostat. Par pompe volumétrique, on entend une pompe du genre à pistons alternatifs ou à piston rotatif dans laquelle à chaque tour de l'arbre correspond le passage d'un volume déterminé de fluide. La commande du moteur auxiliaire d'entraînement de la pompe par le thermostat peut se faire par une régulation par tout ou rien ou une régulation proportionnelle, ce moteur étant de préférence un moteur électrique. Le compteur suivant l'invention présente des avantages certains - Suppression de la pompe de circulation collective, - Amélioration de la précision de la mesure des faibles débits, de l'ordre de quelques dizaines de litres/heure, la motorisation du débitmètre permettant permettant d'annuler l'influence des frottements et de diminuer les fuites. - Infraudabilité, la coupure du circuit électrique entraînant l'arrêt de la circulation du fluide. - Equilibrage permanent de l'installation collective indépendamment des régimes individuels des utilisateurs, la pompe de chaque installation- 4ndividuelle commandée par le thermostat local assurant le débit de ideun6 sessaire, - quelles que soient les conditions exterieu-res crEe p~eTTea autrea~GEilisa- teurs. L'invention sera mieux comprise en se référant à la desçription suivante en relation avec le dessin annexé qui représente xscwhematiquJkrnt à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation d'un compteur de quantités de chaleur suivant l'invention. Sur ce dessin, 10 désigne une installation individuelle de chaùffage raccordée aux colonnes d'alimentation de l'installation de chauffage central par deux tuyauteries, lune d'arrivée 11, l'autre de départ 12. La charge 13 de cette installation individuelle est constituée par des radiateurs dont le nombre et la surface sont propres à cette installation. Pour assurer la circu latin du fluide caloporteur, par exemple de l'eau chaude, il est prévu une pompe volumétrique 14 entraînée par l'intermédiaire d'un démultiplicateur 15 par un moteur électrique auxiliaire 16. La pompe 14, comme déjà précisé, doit avoir des qualités métrologiques et elle est avantageusement constituée par un compteur volumétrique du type à piston rotatif, ou à pistons alternatifs. Le moteur 16 est, dans l'exemple représenté, relié au réseau de distribution d'électricité 17 par un interrupteur 18 commandé par un thermostat d'ambiance 19 soumis à la température générale du local considéré. Ce thermostat est par exemple un tube Bourdon, ou un moyen équivalent, sensible à la température et capable de fermer I'interrupteur 18 quand sa température tombe au dessous d'une certaine valeur à laquelle il a été réglé et de l'ouvrir quand sa température remonte au-delà de cette valeur. Dans les tuyauteries Il et 12, sont disposées deux sondes de température 21, 22, par exemple des résistances on des semi-conducteurs ayant une résistance variable avec la température; ces sondes sont montées dans un circuit en pont ou un circuit différentiel 23 alimenté par une source de courant électrique afin de fournir un signal analogique représentatif de la différence de température de ces condes. Le moteur 16 entraîne aussi un émetteur d'impulsions 24 fournissant des impulsions en nombre proportionnel au nombre de tours effectués par le rotor de ce moteur. Cet émetteur 24 peut être constitué par un capteur de rotation de type quelconque, par exemple à relais à lames souples, photo-électrique, etc... Les circuits 23 et 24 sont reliés à un multiplicateur 25, de type électronique, effectuant le produit des signaux qui lui sont appliqués. C'est par exemple un convertisseur analogique-numérique à dent de scie recevant sur son entrée la tension de sortie du circuit 23 et déclenché à chaque impulsion reçue de L'metteur 24. I1 est suivi d'un circuit diviseur d'impulsions 26 par exemple un compteur à prédétermination, et d'un totalisateur local 27, tel qu'un totalisateur à rouleaux à commande électromécanique. Eventuellement, les signaux du diviseur 26 peuvent être envoyés par une liaison 28, vers une installation de relevé à distance ou dans un enregistreur situé dans un poste de centralisation de données et de facturation. Ce compteur de quantités de chaleur fonctionne de la façon suivante l'installation locale considérée 10 étant initialement supposée à une température inférieure à celle sur laquelle est réglé le thermostat 19, celui-ci ferme l'interrupteur 18 mettant le moteur 16 sous tension. Le moteur étant alors en marche, il entraîne d'une part la pompe 14 qui fait circuler de l'eau à température élevée dans la charge 13, et d'autre part il agit sur l'émetteur 24 qui fournit des impulsions en nombre proportionnel au débit d'eau chaude puisque ce nombre est proportionnel au nombre de tours effectué par la pompe 14, au rapport introduit par le démultiplicateur 15 près. La différence des températures de l'eau à son arrivée et à sa sortie de ltinstallation 10, mesurées par les sondes 21 et 22, est effectuée par le circuit 23 et sa tension de sortie, représentative de cette différence, est convertie dans le circuit 25, pour chaque impulsion reçue de l'émetteur 24, en un nombre d'impulsions proportionnel, de sorte que le signal de sortie ducircuit 25 est bien proportionnel au produit de la différence des températures par le. débit de fluide. Le diviseur 26 est règlé pour que la fréquence maximale des impulsions issues du multiplicateur 25 soit compatible avec le type de totalisateur électromécanique 27 utilisé. Après un certain temps de fonctionnement du moteur 16, la température de l'installation augmente suffisamment pour que'le thermostat 19 ouvre l'interrupteur 18. Le moteur 16 n'étant plus alimenté, la circulation de l'eau est interrompue, car la perte de charge créée par la pompe 14 sur la conduite 11 est trop élevée pour que le fluide puisse l'entraîner par effet de thermosiphon. Le multiplicateur 25 est aussi bloqué puisqu'il ne reçoit plus de signaux de déclenchement de l'émetteur 24. Si la température du local diminue à nouveau au-dessous de la température de réglage du thermostat, celui-ci referme l'interrupteur 18 et un nouveau cycle de fonctionnement analogue à celui qui vient d'être décrit est mis en route, et ainsi de suite. Le totalisateur 27 affiche ainsi des quantités représentant l'intégrale du produit du débit de fluide par la différence des températures, c'est-à-dire, à un coefficient près éventuel, la quantité de calories prélevées par l'ins- tallation 10 sur l'installation collective. Le moteur 16, par exemple un moteur diphasé à cage, est choisi d'une puissance de quelques watts et tel qu'il puisse supporter dtstre alimenté rotor bloqué, -ce qui peut se produire si l'utilisateur a fermé tous ses radiateurs, mais laissé le thermostat règlé à une valeur supérieure à la température environnante. Si au lieu d'une régulation par tout ou rien, on désire une régulation proportionnelle plus souple, on peut alors traduire la température de consigne par une tension électrique de référence et prendre comme élément de mesure sensible à la température une résistance ou un semi-conducteur alimenté à courant constant. La tension d'écart est appliquée à l'entrée d'un circuit variateur de vitesse à thyristor ou à triac, alimentant le moteur pendant des fractions de période variables avec la tension de commande reçue de cet élément sensible. On voit, d'après l'exemple qui précède, que le compteur suivant l'inven- tion mesure bien la quantité de chaleur effectivement prélevée par chaque utilisateur sur l'installation collective, la pompe propre à chaque installation individuelle déterminant cette quantité uniquement en fonction des conditions internes contrôlées par le thermostat et indépendamment des conditions externes créées sur l'installation collective par les autres utilisateurs. La répartition des frais de chauffage entre les divers utilisateurs d'une installation collective peut donc être basée avec certitude sur les indications de leur compteur de calories respectif. REVENDICATIONS 1. Compteur de'quantités de chaleur prélevées dans un local par un utilisateur sur une installation collective dans laquelle circule un fluide caloporteur comportant - Des moyens pour mesurer la différence de températures du fluide à son entrée et à sa sortie dudit local, - Des moyer.s pour assurer la circulation du fluide sous la commande d'un thermostat, - Des moyens pour mesurer le volume du fluide circulant dans ledit local,et - Des moyens pour effectuer et totaliser le produit de ladite différence de température par ledit volume, caractérisé en ce que lesdits moyens pour mesurer le volume et lesdits moyens pour assurer la circulation du fluide sont constitués-par une pompe de type volumétrique, et en ce que ladite pompe est entrainée par un moteur auxiliaire dont l'alimentation est commandée directement par ledit thermostat. 2. Compteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'alimentation dudit moteur auxiliaire est commandée par le thermostat au moyen d'une régulation par tout ou rien. 3. Compteur suivant la revendication l, caractérisé en ce que l'alimentation dudit moteur auxiliaire est commandée par le thermostat au moyen d'une régulation proportionnelle. 4. Compteur suivant la revendication 3, caractérisée en ce que ledit moteur étant un moteur électrique, la régulation proportionnelle est réalisée au moyen d'un circuit variateur de vitesse commandé par une tension d'écart entre une tension de référence et une tension représentative de la tempéra ture mesurée.