Brevet FR2314484A1 — publié le 19770107

La présente invention concerne les instruments du type Itoompteurs d'énergie thermique" permettant de déterminer l'énergie thermique qui, dans un appareil échangeur, est cédée ou absorbée par un liquide caloporteur. Dans les dispositifs connus de ce genre, la connaissance de l'énergie cédée ou absorbée résulte de l'intégration de la puissance obtenue par l'application de la formule P = (Q1m1 (1t1 1 G2t2 ) = Q2m2 (C1t1 t LL - c2t2) et passe donc par la mesure de chacun des paramètres intervenant dans la formule. Dans cette formule P est la puissance thermique cédée ou absorbée par le liquide caloporteur dans la traversée de ltéchangeur est le débit volumétrique de liquide caloporteur à la température t1 est le débit volumétrique de liquide caloporteur à la température t2 m1 est la sasse volumique du liquide caloporteur à la température t1 est la masse volumique du liquide caloporteur à la température t2 C1 est la chaleur spécifique du liquide caloporteur à la temperature t1 C2 est la chaleur spécifique du liquide caloporteur à la température t2 t1 est la température dans le branchement haute température de l'échangeur t2 est la température dans le branchement basse température de l'échangeur P est cédée si t1 est la température à l'entrée de Itéchangeur P est absorbée si t1 est la température à la sortie de l'échangeur Généralement donc, les dispositifs connus comportent un organe de mesure volumétrique de débit, une sonde de température t1, une sonde de température t2 un dispositif intégrateur comportant, éventuellement, un système de correction, permettant de tenir compte des variations de la masse volumique et de la chaleur spécifique entre t1 et t2. Souvent même, ce système de correction consiste simplement dans le choix d'un coefficient constant m.C moyen entre t1 et t2. Il résulte de cela que les performances du compteur sont directement liées aux performances de chacun des organes de mesure utilisés dans sa réalisation ou des approslmations faites sur la valeur moyenne choisie pour les coefficients m et C. Le dispositif suivant l'invention permet d'éviter une approximation des paramètres m et C qui, dès l'instant où ils sont fixés dans les appareils connus de ce genre, imposent la nature du liquide caloporteur et la zone d'..tilisation en température de l'appareil. Le dispositif objet de l'invention comporte un dispositif proportionneur de débit volumique ou massique monté sur le branchement basse température de l'échangeur permettant d'établir dans un circuit dérivé, un débit volumlque q2 proportionnel au débit volumique total Q2, ou un débit massique q2m2 proportionnel au débit massique total Q2m2. Le circuit dérivé est isolé thermiquement et supporte un élément chauffant alimenté électriquement par l'intermédiaire d'un régulateur de température, lequel compare en permanence la température tl du liquide caloporteur dans le ba-.clement haute température de ltéeh > ne5w à la température t du liquide caloporteur en sortie du circuit dérivé et adapte en permanence la puissance dissipée par l'élément chauffant, ou par une partie variable de cet élément chauffant, pour obtenir l'égalité de ces deux températurcs. I1 résulte que la puissance électrique nécessaire pour ramener le liquide circulant dans un circuit dérivé de la température t2 à la température t est directement proportionnelle dans le rapport a à la puissance thermique absorbée Q2 ou cédée dans ltéchangeur. Un compteur d'énergie électrique, monté sur l'alimen- tation électrique du régulateur, intègre la totalité de la puissance électrique consommée. Le résultat de l'irtégration de la puissance électrique pendant un q2, intervalle de temps donné est proportionnel dans le rapport Q2 à l'énergie thermique cédée dans l'échangeur. Selon une réalisation de l'invention, représentée figure 1, le proportionneur de débit est constitué d'un faisceau de n éléments de comportement identique. Un de ces n éléments constitue le circuit dérivé D1. Ce circuit dérivé traverse une chambre d'isolement thermique F. A l'intérieur de cette chambre, le circuit dérivé est entouré par une résistance électrique B, dimensionnée pour pouvoir dissiper par effet Joule une puissance supérieure a - fois la puissance maxi de n l'échangeur E. Un régulateur de température R est relié, d'une part, à une sonde de températare TI montée dans le branchement haute température t1 de l'échangeur, d'autre part, à une sonde de température T montée en sortie du circuit dérivé.Ce régulateur compare en permanence, par l'intermédiaire des sondes, la valeur des températures t et t1 et, le cas échéant, cherchera à annuler un écart de température détecté, en modifiant la puissance dissipée dans la résistance chauffante. En fonctionnement' t = t donc la puissance p dissipée par la résistance chalf- fante est absorbée par le liquide caloporteur dans le circuit dérivé sous la forme : P = ( C1t1 - C2t2 ) Rappel : P = W m2 ( C1t1 - C2t2 ) P W il résulte que : - = q = n : constante du proportionneur de débit p q2 d'où : P = np Un compteur d'énergie électrique C, branché sur l'alimentation électrique A du régulateur de température, intègre'dans le temps la puissance p. Le résultat de cette intégration, multiplié par le facteur n, est égal à l'énergie thermique cédée dans l'échangeur par le liquide caloporteur. Le dispositif objet de l'invention peut être utilisé dans tous les cas où le comptage de l'énergie thermique est nécessité, comme devant servir de base à une transaction commerciale entre fournisseur et consommateur de chaleur, pour une répartition équitable des charges de chauffage central dans l'immobilier ou pour fournir des éléments de gestion sur les charges de chauffage ou de consommation d'énergie thermique entre différents bâtiments, ateliers ou services au sein d'une entreprise. Remarque : L'énergie électrique mise en oeuvre pour effectuer la mesure de l'énergie thermique, fournie ou consommée par l'échangeur, est incorporée au liquide calopor- teur sous forme thermique. Si la fourniture de l'énergie électrique destinée à alimenter l'appareil de mesure incombe au consommateur, il y a lieu de considérer le fait que cette énergie est fournie au réseau de liquide caloporteur sous forme d'énergie thermique et doit donc venir en déduction vis-à-vis du fournisseur d'énergie thermique ; le facteur multiplicateur devient donc : n - 1. i, par contre, la fourniture de l'énergie électrique destinée à alimenter l'appareil de mesure incombe au fournisseur d'énergie thermique, le facteur multiplicateur est égal à n Pt2--VFtn-iCAT IONS 1. Dispositif permettant de déterminer lténer6ie thermique que à ^s ur. appareil échangeur, est cédée ou absorbée par un 'i wide caloporteur, indépendamment de la nature de ce liquide, caractérizé en ce qu'il consiste en un dispositif permettant de réchauffer, électriquement, une fraction donnée du liquide du branchement basse tempéra ture de l'échangeur, de façon à porter cette fraction à la température du branchement haute température de ltéchangeur, la consommation d'énergie élec trique étant représentative de l'énergie thermique à déterminer. 2. Dispositif selon revendication 1, caractérisé par le fait qu'il peut etre indifféremment employé pour compter l'énergie cédée ou absorbée par le liquide, la fraction état toulours préle vée sur le branchement basse température de l'échangeur. 3. Dispositif selon revendication 1, caractérisé par le fait que le fractionnement du liquide utilise un propor tionneur de débit volumétrique ou massique. 4. Dispositif selon revendication 3, caractérisé par le fait que le circuit dérivé du proportionneur, dans lequel circule la fraction donnée du liquide, est isolé thermiquement de l'ambiance extérieure par une chambre d'isolement. 5. Dispositif selon revendication 4 caractérisé par le fait que la fraction donnée du liquide est réchauffée élec triquement à l'intérieur de la chambre dtisolement, à partir d'une source d'énergie électrique extérieure par l'intermédiaire d'un régulateur. 6. Dispositif selon revendication 5, caractérisé par le fait que le régulateur modifie la quantité d'énergie élec trique dissipée par effet Joule à l'intérieur de la chambre d'isolement, de façon à obtenir l'égalité de la température de sortie du circuit dérivé et de la température du branchement haute température de l'échangeur. 7. Dispositif selon revendication 6, caractérisé par le fait -que le régulateur est relié à deux sondes distinctes de température, 1 l'une montée dans le branchement haute température de l'échan- geur, l'autre montée dans le circuit dérivé après réchauffage dans la chambre d'isolement. 8. Dispositif selon revendication 6, caractérisé par le fait que le régulateur est relié à une sonde combinée dé livrant un signal proportionnel à l'écart de température entre le branchement haute température de l'échangeur et le circuit dérivé après réchauffage dans la chambre. d'isolement. 9. Dispositif selon rerendication 6, caractérisé par le fait que la quantité d'énergie électrique dissipée par effet Joule à l'intérieur de la chambre d'isolement est totalisée par un compteur d'énergie électrique. 10. Dispositif selon revendication 9, caractérisé par le fait que le compteur d'énergie électrique totalise l'éner gie électrique qui le traverse, indépendamment du nombre d'appareils récep teurs raccorles. Cette particularité est utilisée dans le cas où un consom mateur est raccordé par plusieurs échangeurs à un réseau de liquide calopor teur en alimentant tous les compteurs d'énergie thermique, dont les propor tionneurs prélèvent une même fraction donnée, à partir d'un même compteur d'énergie électrique.