Brevet FR2289858A1 — publié le 19760528

L'invention a pour objet une installation de chauffage comprenant un noyau accumulateur de chaleur équipé de résistances électriques chauffantes, de canaux d'air traversant le noyau, un ventilateur véhiculant l'air dans les canaux, un circuit de distribution de chaleur dans l'immeuble distribuant la chaleur de 1' air véhiculé à travers les canaux, des sondes de mesure thermométriques placées à l'extérieur de l'immeuble, dans le noyau accumulateur de chaleur et dans le circuit de distribution de chaleur dans l'immeuble,et un dispositif de réglage auquel sont reliées les dites sondes de mesure et lequel commande le ventilateur et l'enclenchement des résistances chauffantes. De tels installations sont en soi connues; elles sont équipées d'un réglage relativement couteux et peu souple. L'invention a pour but d'améliorer les performances de telles installations de chauffage grâce à un dispositif de réglage particulièrement souple, peu encombrant et d'un prix sensiblement réduit par rapport à celui des dispositifs connus. Un but subsidiaire est une installation d'un ensemble de plusieurs accumulateurs de chaleur fonctionnant en parallèle réglée au moyen d'un dispositif de réglage partiellement commun. L'invention est caractérisée en ce que le circuit de réglage comprend 1' ensemble des moyens suivants, appliquée à la commande de la température dans le circuit de distribution de chaleur dans l'immeuble: a) un premier amplificateur comprenant un élément de réglage de son gain et au moins un élément d'ajustage de sa courbe de réponse, ce premier amplificateur recevant à son entrée une tension, fonction de la température extérieure, mesurée par la sonde de la température extérieure et délivrant à sa sortie une tension de consigne de température pour le circuit de distribution de chaleur dans l'immeuble, b) une première chaîne d'amplification de puissance recevant à son entrée une tension d'erreur proportionelle à la différence entre la consigne et la mesure d'une température pour le circuit de distribution de chaleur dans l'im meuble et délivrant à sa sortie une tension de commande du ventilateur. Cette caractéristique particulière de l'invention peut être appliquée mutatis, mutandis aussi à la commande de la température du noyau d'accumulation de chaleur, laquelle est caractérisée par l'ensemble des moyens suivants: a) par un deuxième amplificateur comprenant un élément de réglage de son gain et au moins un élément d'ajustage de sa courbe de réponse, ce deuxième amplificateur recevant à son entrée une tension, fonction de la température extérieure mesurée par la sonde de la température extérieure, et délivrant à sa sortie une tension de consigne de la température du noyau accumulateur de chaleur, b) par une deuxième chaîne d'amplification de puissance recevant à son entrée une tension d'erreur proportionelle à la différence entre la consigne et la mesure de la température du noyau et délivrant à sa sortie une tension de commande pour un commutateur réglant l'enclenchement des résistances de charge. L'installation suivant l'invention utilise de préférence simultanément les deux versions ci-dessus et peut comprendre d'autres agencements caractéristiques expliqués dans la description ci-dessous d'un exemple d'une forme d'exécution de l'invention, en se référant aux dessins annexés. La figure 1 de ce dessin représente un schéma d'ensemble de l'installation, montrant la subdivision du dispositif de réglage en des circuits de réglage particuliers et un circuit pilote. La figure 2 est un schéma simplifié d'un circuit pilote. La figure 3 est un schéma simplifié d'un circuit de réglage particulier. L'installation de chauffage suivant la figure I comprend au moins un noyau accumulateur de chaleur I équipé de résistances électriques chauffantes 2, des canaux d'air 3 traversant le noyau, un ventilateur 4, et un circuit de distribution de chaleur dans l'immeuble, soit un circuit d'air avec des vannes mélangeuses dtair chaud et froid, soit, enl'occurrenceun circuit d'eau chaude 5 dont un échangeur 6 reçoit la chaleur de l'air véhiculé par le ventilateur 4 dans les canaux 3.L'installation comprend, en outre, des sondes de mesure thermométriques; une sonde 7 placée à ltexterieur de l'immeuble, dans un petit boîtier métallique de protection, une sonde 8 dans le noyau de chaque accumulateur de chaleur, et une sonde 9 dans le circuit de distribution de chaleur, mesurant, en l'occurrence la température de départ ou de reflux du circuit d'eau chaude dans les tuyaux 5 de chaque accumulateur de chaleur. Un circuit de réglage 10 est associé à chaque accumulateur individuel. Ce circuit de réglage actionne notamment un circuit de commande Il pour l'enclenchement des résistances électriques de charge 2 de l'accumulateur de chaleur. Un circuit pilote 12 est associé à 1' installation et utilisable pour gouverner plusieurs circuits de réglage 10.Les circuits 10, 11 et 12 sont raccordés aux réseau de jour 13 et au réseau de nuit 13' dont le conducteur neutre N est commum aux deux réseaux 13 et 13'. Si le ventilateur peut être endommagé par une température de l'air trop élevée, une sonde de mesure de la température d'air 14 peut être prévue et disposée en aval de l'échangeur de chaleur 6. La sonde 7, mesurant la température extérieure est raccordé au circuit pilote 12. Les sondes 8, 9 et 14, par contre sont raccordés au circuit de réglage 10. Le circuit pilote 12 fournit plusieurs tensions de consigne et de commande aux divers dispositifs qui font partie du circuit de réglage 10. Un circuit pilote 12 plus détaillé est montré en un schéma simplifié à la figure 2. Le schéma de la figure 2 comprend un dispositif d'alimentation raccordé entre le conducteur neutre N et la phase 13 du réseau "jour"; il fournit une tension d'alimentation -U par rapport au conducteur neutre N. I1 peut fournir d'autres tensions stabilisées, non spécialement mentionnées et repérées. Un dispositif 16 de mesure de la température extérieure est relié à la sonde 7.En l'occurren- ce, la sonde 7 est une résistance variable avec la température; le dispositif 16 comprend comme élément principal un amplificateur; il est équipé en outre de filtres, non représentés, afin d'éviter des perturbations de la mesure par des parasites. Un dispositif 17 peut fournir une tension de consigne A de la température de l'air en amont de l'échangeur 6. I1 peut être constitué d'un simple diviseur de tension, suivi d'un amplificateur. Un dispositif 18 fournit une tension de consigne E de la température de l' eau. Ce dispositif 18 comprend un amplificateur 21 dont la tension d'entrée, en l'occurrence la tension de sortie du dispositif 16, est fonction de la température extérieure. La tension de consigne E peut être modifiée de manière très pratique par trois potentiomètres 22, 23 et 24 accessibles à l'usager de l'ins lallation Le potentiomètre 22 est un élément réglant l'atténuation du signal appliqué à l'entrée de l'amplificateur 21 et de cette façon, il simule une variation de gain; ctest-à-dire il provoque une variation de la pente de la courbe qui lie la température de consigne de l'eau à la température extérieure.Le potentiomètre 23 est un élément d'ajustage qui permet de décaler la courbe de réponse de l'amplificateur 21 qui lie la température de consigne de l'eau à la température extérieure pour faire passer cette courbe par un point à coordonnées déterminées. Le potentiomètre 24 est un élément qui permet de modifier l'effet du potentiomètre 23 seulement si un contact 25 ou 26 est ouvert. Le contact 25 est par exemple un contact de relais "jour-nuit", fermé pendant la jour née et ouvert pendant la nuit, commandé par une horloge 20. Le contact 26 est par exemple un contact de thermostat d'une pièce d'habitation qui ouvre lorsque la température d'ambiance est au dessus de la température réglée. Le contact 26 peut évidemment commander une autre température quelconque du circuit de distribution de chaleur dans l'immeuble.Dans le cas de la figure 2, le potentiomètre 23 fixe les températures de l'eau de jour et le potentiomètre 24 fixe les températures de l'eau de nuit ou de maintien, tandis que le potentiomètre 22 règle la correction des températures de l'eau en fonction de la température extérieure. Un dispositif 19 fournit une tension de consigne C de la température du noyau accumulateur de chaleur. Ce dispositif 19 comprend un amplificateur 27, un amplificateur 28 et trois potentiomètres 29, 30 et 31. L'amplificateur 27 reçoit la tension de sortie du dispositif 16 représentant la température extérieure. Le potentiomètre 29 est un élément de réglage du gain de cet amplificateur 27. Les potentiomètre 30 et 31 sont des éléments d'ajustage du niveau du signal de sortie de l'amplificateur 27 ou, ce qui revient au meme du signal d'entrée de l'amplificateur 28. Le potentiomètre 31 modifie l'effet du potentiomètre 30 seulement si un conducteur 32 se trouve au potentiel de commande zéro, c'est-à-dire, en l'occurrence, pendant la journée, ce conducteur peut être amené de l'horloge 20 dont un contact effectue la commutation en temps opportun. Il s'ensuit que la chaîne d'amplification 27, 28 fixe la courbe de la température du noyau accumulateur de chaleur en fonction de la température extérieure. Le potentiomètre 29 règle la pente de cette courbe, tandis que le potentiomètre 30 permet de décaler cette courbe pour qu'elle passe par une température de noyau donnée pour une certaine température extérieure.Le potentiomètre 31 permet de réduire la consigne de température du noyau pendant la journée. L'horloge 20, bien que souvent placé à un endroit différent de celui où se trouve le circuit pilote 12 peut être assimilé, fonctionnellement à celui-ci. Outre la tension de commande sur le conducteur 32 et celle agissant sur le contact de relais 25, elle fournit une tension de commande H. Un exemple d'un circuit de réglage 10 est montré par le schéma simplifié de la figure 3. Le circuit de réglage 10 comprend un dispositif de mesure de la température de l'eau 33 dans les tuyaux 5, auquel est relié un thermocouple constituant la sonde 9 il est constitué'en principe d'un amplificateur. Un dispositif de mesure de la température de l'air 34 constitué aussi en principe par un amplificateur est relié à la sonde 14. Un dispositif de mesure de la température du noyau accumulateur de chaleur 35 est expliqué ici en plus grand détail. I1 est relié à la sonde 8. Un étage différentiel 36, 37 précède un amplificateur 38. Ceci permet d'une part d'augmenter le gain en boucle ouverte de la chaîne d'amplification et d'autre part d'introduire un élément 39 de correction du point zéro. Un transistor 40 fournit une tension intermédiaire à basse impédance. Comme de coûtume dans ce genre de dispositifs, des filtrages d'entrée et de sortie sont prévus. Une chaîne de réglage 41 de la vitesse du moteur du ventilateur 4 comprend deux amplificateurs différentiels 42, 43, un amplificateur de stabilisation 44 et un dispositif de commande proportionnel 45. Ce dispositif commande la vitesse de rotation du ventilateur en principe proportionnellement à la température de l'eau, modifié par la tension d'erreur entre la mesure et la consigne de la température de l'eau. Cette tension d'erreur est influencée à son tour par la température effective du noyau.Rmplificateur 42 calcule la différence entre la température de l'eau, représentée par la sortie du dispositif 33 et la consigne E fournie par le circuit pilote, sa sortie peut servir de cor- mande de la vitesse du ventilateur.L'amplificateur 43 est prévu dans le cas où le ventilateur 4 doit être protégé de températures d'air trop élevées. Il calcule la différence entre la température de l'air représentée par la sortie du dispositif 34 et la consigne A fournie par le circuit pilote 12; sa sortie peut servir de commande de la vitesse du ventilateur. Afin de déterminer laquelle des deux consignes de vitesse est à choisir un commutateur électronique constitué par la résistance 46 et les diodes 47 et 48 est inséré en amont de l'entrée de l'amplificateur 44. Ce commutateur laisse toujours passer la consigne la plus basse, c'est-à-dire celle qui impose la vitesse la plus faible au moteur du ventilateur 4. Une chaîne de réglage 49 de l'enclencheeeent des résistances électriques de charge 2 (figure 1) comprend un comparateur 50 et le dispositif commutateur 11. Le comparateur 50 enclenche des contacteurs qui font partie du dispositif commutateur li et qui ne sont pas représentés en détail. Le comparateur,agit lorsque la température du noyau représenté par la sortie du dispositif 35 se trouve en dessous de la consigne C fournie par le circuit pilote 12 pourvu que la cor mande horaire H fournie par l'horloge 20 le permette. Un effet hystérdse à 1' enclenchement des contacteurs du dispositif 11 est obtenu à l'aide d'une résistance 51, relativenent faible et d'une diode 52. L'installation de chauffage décrite permet, grâce à son dispositif de réglage qui se décompose en un circuit pilote et des circuits de réglage, ainsi que grâce au choix judicieux des températures et tensions de commande qui y inter viennent1 de réduire le coût et l'encombrement, notamment de ce dispositif de réglage. La grande souplesse est conditionnée surtout par l'utilisation d'amplificateurs à gain réglable et à courbe de réponse ajustables pour la température de l'eau d'une part et la température du noyau d'autre part. REVENDICATIONS. 1. Installation de chauffage comprenant un noyau accumulateur de chaleur équipé de résistances électriques chauffantes de canaux d'air traversant le noyau, un ventilateur véhiculant l'air dans les canaux un circuit de distribution de chaleur dans l'immeuble distribuant la chaleur de l'air véhiculé à travers les canaux, des sondes de mesure thermométriques placées à l'extérieur de l'immeuble, dans le noyau accumulateur de chaleur et dans le circuit de distribution de cha leur dans l'immeuble, et un dispositif de réglage auquel sont reliées les dites sondes de mesure et lequel commande le ventilateur et l'enclenchement des résistances chauffantes, caractérisé en ce que le dispositif de réglage comprend 1' ensemble des moyens suivants:: a) un premier amplificateur comprenant un élément de réglage de son gain et au moins un élément d'ajustage de sa courbe de réponse, ce premier amplificateur recevant à son entrée une tension, fonction de la température extérieure, mesurée par la sonde de la température extérieure et délivrant à sa sortie une tension de consigne d'une première température pour le circuit de distribution de chaleur dans l'immeuble. b) une première chaîne d'amplification de puissance recevant à son entrée une tension d'erreur proportionnelle à la différence entre la consigne et la mesure de la dite première température pour le circuit de distribution de chaleur dans l'immeuble et délivrant à sa sortie une tension de commande du ventilateur. 2. Installation de chauffage suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un échangeur de chaleur placé à la sortie des canaux d'air du noyau accumulateur en ce que le circuit de distribution de chaleur, distribuant la chaleur de l'air véhicule à travers les canaux est un circuit à eau chaude relie au dit échangeur de chaleur et en ce que la sonde, mesurant la première température pour le circuit de distribution de chaleur dans l'immeuble est placée et agencée pour mesurer la température de l'eau. 3. Installation de chauffage suivant une des revendications I ou 2, caractérisée en ce que le premier amplificateur comprend un élément modifiant l'ajustage de sa courbe de réponse en fonction d'une tension de commande fournie par un thermostat sensible à une deuxième température dans le circuit de distribution de chaleur dans l'immeuble. 4. Installation de chauffage suivant une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le premier amplificateur comprend un élément modifiant l'ajustage de sa courbe de réponse en fonction d'une commande d'une horloge. 5. Installation de chauffage suivant une des revendications précédentes, carac terisee par une sonde de mesure d'une troisième température dans le circuit de distribution de chaleur, par un dispositif engendrant une tension de consigne pour cette troisième température, par un amplificateur recevant à son entrée une tension d'eneur proportionnelle à la différence entre la consigne et la mesure re de cette troisième température pour le circuit de distribution de chaleur dans 1' immeuble, cet amplificateur étant combiné avec ladite première chine d'amplifi- cation de puissance, délivrant à sa sortie une tension de commande du ventilateur. 6. Installation de chauffage suivant la revendication 5 en combinaison avec la revendication 2, caractérisée en ce que cette troisième température est la tempera, ture de l'air an s'al de l'échangeur de chaleur. 7. Installation de chauffage suivant une des revandications précédentes, carat térisée en ce que la commande du ventilateur est une commande de vitesse de rota- tin proportionnelle à la texpérature de l'eau, modifiée par la tension d'erreur entre la mesure et la consigne de la température de liteau qui permet de tenir comp- te de la température du noyau. 8. Installation de chauffage comprenant un noyau accurulateur de chaleur équipé de résistances électriques chauffantes de canaux d'air traversant le noyau, un ven, tilateur véhiculant l'air dans les canaux, un circuit de distribution de chaleur dans l'immeuble distribuant la chaleur de l'air à travers les canaux, des sondes de mesure thermométriques placées à l'extérieur de l'immeuble dans le noyau accumulateur de chaleur et dans le circuit de distribution de chaleur dans l'immeuble, et un dispositif de réglage auquel sont reliées lesdites sondes de mesure, et lequel commande le ventilateur et 1' enclenchement des résistances chauffantes, caractérisée en ce que le dispositif de réglage comprend l'ensemble des moyens suivants:: a) un deuxième amplificateur comprenant un élément de réglage de son gain et au moins un élément d'ajustage de sa courbe de réponse, ce deuxième amplificateur recevant à son entrée une tension, fonction de la température extérieure, mesurée par la sonde de la température extérieure et délivrant à sa sortie une tension de consigne de la température du noyau accumulateur de chaleur, b) une deuxième channe d'amplification de puissance recevant à son entrée une tension d'erreur proportionnelle à la différence entre la consigne et la mesure de la température au centre du noyau accumulateur de chaleur et délivrant à sa sortie une tension de commande pour un commutateur réglant l'enclenchement des résistances de charge. 9. Installation suivant la revendication 7, caractérisée an ce que le deuxième amplificateur comprend un élément modifiant l'ajustage de sa courbe de réponse en fonction d'une tension de commande délivrée par une horloge.