Brevet FR2321096A1 — publié le 19770311

Il est déjà connu de chauffer des immeubles par commande électrique individuelle de sources de chaleur en fonction du réglage de dispositifs thermostatiques.Comme exemple de sources de chaleur, il faut citer notamment des résistances chauffantes à venti lation naturelle et des poeles à acccumulation à ventilation forcée. Dans ces installations connues, les thermostats sont connectés dans le circuit d'alimentation électrique des résistances. Ce circuit est réalisé en câbles de section relativement importante et se trouve à la tension du réseau. De ce fait, la pose des-câbles est réalisée sous tube, généralement au cours de la construction pour noyer les tubes sous le plafonnage. En ce qui concerne les thermostats de chauffagetleurs emplacements optima peuvent etre influencés par l'ameublement ultérieur. Il est donc malaisé d'imposer leurs places au moment de la construction. De plus, un thermostat disposé dans les conducteurs d'alimentation doit interrompre des courants considérables et occupe de ce fait un volume important. Cela peut perturber l'esthétique de l'ameublement, surtout parce qutil n'est pas possible de noyer le thermostat entièrement sous le plafonnage, sous peine de porter atteinte à son efficacité.Suite à cette probréma- tique d'installation, les occupants d'un immeuble se contentent souvent de thermostats mal placés et supportent avec plus ou moins de patience les inconvénients que cela entraîne. En outre, les thermostats connectés dans les circuits d'alimentation électrique des résistances ne tiennent aucun compte d'une demande de puissance de chauffage réduite en fonction d'une température extérieure plus élevée. Si par un temps doux, de printemps, un occupant de l'immeuble ouvre la fenêtre pour aérer un peu, le chauffage électrique d'une installa tion connue est enclenché à pleine puissance par le thermostat qui réagit à une température légèrement en dessous de sa limite de fonctionnement. Par conséquent au lieu d'obtenir le rafraichissement de la pièce, l'occupant constate l'effet inverse, un dégagement de chaleur insupportable. L'invention a pour but d'éviter tous ees inconvénients et d'offrir en plus des facilités de réglage inconnus dans les installations connues. L'installation de chauffage d'immeubles par commande électrique individuelle de sources de chaleur est caractérisée par plusieurs circuits de puissance électrique avec valves électroniques, chacun de ces circuits alimentant une source de chaleur ou un élément de commande de celle-ci ou un ensemble sources de chaleur ou éléments de commande, par un générateur central d'impulsions fournissant au moins une impulsion de base à fréquence de répétition déterminée, par un dispositif de commande de puissance maximum influencé au moins par un dispositif de mesure de la température extérieure et fournissant une suite d'impulsions de déblocage maxinumàla cadence de la fréquence de répétition de la dite impulsion de base, par autant de circuits de commande de déblocage qu'il-y a de circuits de puissance, ces circuits de déblocage étant alimentés par les impulsions de déblocage maximum et chacun étant influencé au moins par un dispositif thermostatique et par des dispositif de transmission à isolement galvanique chacun transmettant les impulsions de déblocage d'un dispositif de commande de déblocage aux électrodes de commande des valves électroniques d'un circuit de puissance. L'invention est expliquée ci-dessous par rapport à un exemple d'une forme d'exécution avantageuse en se référant au dessin annexé. La figure 1 du dessin est un schéma électrique d'une installation de chauffage par résistances électriques suivant l'invention. La figure 2 est un diagramme relatif aux réglages. Quatre conducteursl, R, S, T d'un réseau triphasé sont amenés dans la partie "puissance" d'un appareil central P délimitée par une ligne brisée. Sur ce réseau triphasé sont greffés plusieurs circuits de puissance 3, 4, 5, 6, cha cun débutant par exemple par un trial. Le circuit 3 alimente trois résistances 7, 8, 9 qui se trouvent toutes dans une meme pièce de l'immeuble. Le circuit 4 alimente deux ventilateurs de restitution de chaleur accumulée 10 et Dlece J 11 dans une autre I le circuit 5 alimente une seule résistance 12 disposée par exemple dans une salle de bains et le circuit 4 alimente deux résistances 13 et 14 qui se trouvent par exemple dans deux pièces différentes. A chaque circuit de puissance 3, 4, 6 et 6 est associé un dispositif thermométrique ou thermostatique, repsectivement 15, 16, 17 et 18.Les dispositifs 15, 16, 17 se trouvent en des endroits judicieusement choisis des pièces chauffées par les résistances 7 à 12 alimentées par les circuits de puissance correspondants 3, 4 et 5. Le dispositif 18 se trouve dans une des deux chambres dont les résistances de chauffage 13 et 14 sont alimentées par le circuit de puissance 6. Les dispositifs thermostatiques 15 à 18 sont constitués par exemple chacun par un potentiomètre 19 et une résistance variable avec la température 20. Ces deux éléments ainsi que tous les éléments de commande de la partie C, " commande" de l'appareil central sont alimentés par une ou plusieurs sources de courant à basse tension 21 et de faible énergie, soigneusement isolés galvaniquement du réseau de puissance. Par conséquent, les câbles reliant l'appareil central C aux dispositifs 15 à 18 sont des câbles à trois fils, très légers, comme on les utilise par exemple pour les sonneries électriques. Ces câbles légers peuvent courrir le long de plinthes et dans les coins de murs, derrière les meubles etc. et joindre des dispositifs thermostatiques 15 à 18 à des endroits choisis en fonction d'un bon réglage, sans nuire à l'esthétique d'une habitation.Ils peuvent facilement être déplacés lorsqu'on modifie l'ameublement d'une pièce. A l'endroit de l'appareil central, des résistances de comparaison 22 et 23 permettent de prélever des tensions de mesure pour les courants qui passent respectivement dans les potentiomètres 19 et les résistances 20. Ces résistantes 20 sont variables en fonction de la température. La différence entre les deux tensions de mesure prélevées aux bornes des résistances 22 et 23 pour chacun des dispositifs 15 à 18 fournit un signal d'erreur qui est appliqué, éventuellement à travers un amplificateur, non représenté, à l'entrée d'un circuit de commande de déblocage 24, 25, 26, 27. Parmi ces circuits de commande de déblocage,le circuit 25 reçoit une impulsion de durée fixe fournie par un générateur central d' impulsions 28.Par contreyles circuits 24, 26,27 reçoivent une impulsion de durée variable,fournie par un dispositif de commande de puissance maximum 29 alimenté par le générateur 28. Ce dispositif de commande de puissance maximum 29 est gou verné par une mesure de la température extérieure effectuée à l'aide d'une sonde 30 et d'un générateur de fonction 31. Le choix de températures extérieures de consigne déterminant les domaines de fonctionnement divers de l'installation peut se faire à l'intérieur du dispositif 35 au moyen de sélecteurs appropriesssnon non représentés.Les entrées du dispositif de commande de puissance maximum 29 sont donc reliées dtune part à une des sorties du générateur central d'impulsions 28 et d'autre part à la sortie du dispositif 31. A la sortie du dispositif de commande de puissance maximum 29 apparaît alors une impulsion de déblocage maximum dont la période de répétition est déterminée par la période d'une impulsion de base fournie par le générateur 28 et dont la durée, toujours égale ou plus courte que cette période de répétition, est fonction de la température extérieure mesurée par la sonde 30 èt des consignes relatives au domaine de fonctionnement de l'installation introduites dans le générateur de fonction 31.Ces consignes sont les températures extérieures limites pour l'une desquelles l'installation ne doit plus fonctionner et pour l'autre desquelles l'installation doit fonctionner à pleine puissance, la puissance maximum autorisée de l'installation variant dans le domaine entre ces deux températures de 0% à 100Z de la pleine puissance.Par exemple, si la température extérieure est de + 10 C, si la température limite pour laquelle l'installation a été calculée est de -15 C et Si l'installation doit cesser de chauffer pour une température extérieure de +200, la durée de 1' impulsion de déblocage maximum T n apparaissant à la sortie du dispositif de com mande de puissance maximum 33 est égale à TD = 25T s T étant la période de répé- 35 tition de l'impulsion de base fournie par le générateur d'impulsion 29, qui est par exemple de 300 secondes. Tandis que pour une température égale à 200 ou su prieure plus aucune impulsion de déblocage n'est délivrée (TD = 0) et que pour D une température egalexou inférieure à -150C le chauffage est débloqué sans interruption (TD = T). Les impulsions de déblocage maximum apparaissant à la sortie du dispositif 29 sont appliquées au conducteur 32 et à travers une connexion à visser à ceux des circuits de commande de déblocage 24, 26, 27 qui gouvernent des radiateurs à convection (radiateurs à eau chaude, à température constante, radiateurs électriques etc...). Si les températures des pièces chauffées atteignent ou dépassent les valeurs réglées par les thermostats, aucune impulsion de déblocage n' est transmise du conducteur 32 à aucun des circuits de commande de déblocage 24, 26, 27 ou, pour le dire un peu différemment, la durée des impulsions de déblocage à la sortie des circuits 24, 26, 27 est nulle.Par contre, si les températures des pièces chauffées sont inférieures à un écart d'intervention de réglage fin, de par exemple 1 degré, aux valeurs réglées, les impulsions de déblocage à la sortie des circuits 24, 26, 27 sont de même durée que les impulsions de déblocage maximum à leur entrée. Pour un radiateur à accumulation de chaleur, la consommation d'énergie est réglée par un autre circuit, non représenté ici, commandant la charge du noyau accumulateur pendant la période à tarif réduit. Dans ce cas, représenté à l'endroit du circuit 25, ce dernier est débloqué aussi longtemps que la température de la pièce chauffée par les ventilateurs 10 et 11 n' est pas atteinte et inférieure à un encart d'intervention de réglage fin, de par exemple 1 degré, aux valeurs réglées par les thermostats. Un réglage fin est envisagé lorsque la température d'une pièce > par exemple celle où se trouve le dispositif thermostatique 171 présente un écart par rapport à la valeur réglée qui est inférieur à l'écart d'intervention de réglage fin. Si la température de consigne réglée par le thermostat est par exemple 22,00 et si la température réelle vaut 21,49, la durée de l'impulsion de déblocage à la sortie du circuit de commande de déblocage 26 n'est pas égale à l'impulsion de déblocage maximum à son entrée mais est réduite de manière proportionnelle à une valeur égale à 60% de la durée de l'impulsion de déblocage maximum. Dans l'exem- ple considéré ces 60% représentent bien le quotient entre l'écart réel et l'écart d'intervention de réglage fin. Ce réglage fin est décrit plus tard. De même, un réglage fin un peu différent est envisagé lorsque la température de la piece chauffée par les ventilateurs 10 et il où se trouve le dispositif thermostatique 16 présente un écart par rapport à la valeur réglée qui est inférieur à l'écart d'intervention de réglage fin. Ce réglage fin est aussi décrit plus tard. D'autres éléments de commande que les dispositifs thermostatiques 15 à 18 peuvent être intégrés dans la partie "commande" de l'appareil central ou dans les circuits des dispositifs thermostatiques. De tels éléments de commande sont par exemple des commutateurs 33 et 34. En reliant à l'aide du commutateur 33 la résistance 22 dans le circuit du dispositif thermostatique 16 à un conducteur d' alimentation 35, différent de celui qui est branché à l'extrémité de la résistance ce 23 de ce circuit, on peut modifier le réglage du dispositif thermostatique 16 pour, par exemple abaisser la température dans la pièce surveillée par le dispositif thermostatique 16. Cela beut être utile si cette pièce est la chambre d'un membre absent de la famille.Les commutateurs 33 permettent donc d'introduite des modifications individuelles. Par contre, en actionnant le commutateur 34, on peut par exemple obtenir une réduction générale dans toutes les pièces de l'immeuble où cette réduction n'a pas déjà été effectuée par l'action sur le commutateur 33.comme c'est le cas, en l'occurence dans la chambre du membre absent de la famille. La réduction par l'intervention du commutateur 34 est utile lorsque tous les membres de la famille s'en vont à l'école et au travail pendant la journée. Dans ce cas précis, le commutateur 34 peut être commandé par une horloge, non représentée.Les tensions sélectionnées par le commutateur 34 sont fournies par le redresseur 21 alimenté par un transformateur d'isolement 36,- afin de garantir un isolement galvanique entre la partie "puissance" P et la partie "commande" C de l'appareil central. Les réglages généraux introduits par des éléments de commande influençant le générateur de fonction 31 se rapportent à des modifications de la courbe de rénonse de l'installation, au niveau du dispositif de commande de puissance maximum 29, en fonction de la température extérieure. ta figure 2 représente un diagramme dans lequel la température extérieure est portée en absisse, tandis que la durée d'une impulsion de déblocage maximumapparaissant sur le conducteur 32l par rapport à la durée entre deux de ces impulsions consecutives1en pourcent1est portée en ordonnée.La courbe 37 fournit des imoulsions de déblocage maximum de duree 100% pour une température extérieure de -150C et des impulsions de déblocage de durée 0% pour une température extérieure de + 220C. La courbe 38 est obtenue à partir de la courbe 37 par une translation parallèle de telle sorte que la partie de l'installation commandée par le dispositif 29 ne chauffe plus dès que la température extérieure a atteint 100C. Un tel réglage peut etre utilisé comme protection antigel pendant l'absence des usagers par exemple dans une résidence secondaire habitée durant les weekends seulement. La courbe 39 présente une inclinaison différente de celle des courbes 38 et 37.Un tel réglage au moyen d'une telle courbe est utile par exemple lorsqu'on prévoit le montage et le démontage de doubles fenêtres à des époques déterminées de l'année ou d'autres modifications changeant les conditions d'isolement thermique Il est évidemment possible de varier à souhait de tels réglages pour tenir compte des voeux des usagers de l'immeuble. Les impulsions de déblocage maximum apparaissant sur le conducteur 32 sont amenées, comme déjà décrit; aux circuits de commande de déblocage 24, 26, 27 et peuvent y être modifiés en fonction d'un réglage fin. Le mode de déblocage dépend, évidemment, des éléments assurant le chauffage et notamment si le chauffage est obtenu par convection naturelle de résistances de chauffage ou Dar ventilation forcée de noyaux accumulateurs de chaleur.Lorsque le chauffage est réalisé par convection naturelle de résistances chauffantes, la réduction proportionnelle de durée du chauffage à l'approche de la température reglée par le dispositif thermostatique correspondant se fait pendant des périodes beaucoup plus courtes que la durées'une impulsion de déblocage maximum, par exemple pendant des durées de 60 secondes. Des impulsions de réglage fin de cette nature sont également fournies par le générateur 28 sur un conducteur 40 auquel, en l'occurence, les circuits 24, 26, 27 sont raccordés. Dans le cas décrit ci-dessus, de réduction à 60%, le chauffage est donc enclenché pendant 36 secondes avec une période de répétition de 60 secondes, mais pendant la durée des impulsions de déblocage maximum seulement. Lorsque au contraire, le chauffage est réalisé au moyen de poêles à accumulation ou un autre moyen nécessitant le fonctionnement de ventilateurs, on a avantage d'abaisser la vitesse de ventilateurs. Celà peut être réalisé en réduisant la période à une durée plus courte que celle nécessaire pour atteindre la vitesse de régime du ventilateur. Des impulsions de réglage fin pour ce but sont fournies par le générateur 28 sur un conducteur 41 au dispositif 25.Dans le cas d'une réduction du chauffage à 60% de la puissance maximum disponible, donc lorsque par exemple la température de la pièce a atteint 21,40, le ventilateur est enclenché pendant 0,3 seconde avec une période de répétition par exemple de 0,5 seconde, mais comme le circuit de déblocage 25 n1 est pas raccordé au conducteur 32, les ventilateurs fonctionnent sans interruption, à la vitesse de régime, pour les températures inférieures à écart d'intervention de réglage fin et tournent de plus en plus lentement à l'approche de la température réglée. Les impulsions de déblocage apparaissant à la sortie des circuits 24, 26, 27 sont soit nuls, si la température dans la pièce est au dessus de la température réglée, soit de durée égale aux impulsions de déblocage maximum si la température dans la pièce est inférieure d'au moins un degré à la température réglée, soit découpées en un train d'impulsions dont la durée totale est égale aux durées des impulsions de déblocage maximum, tandis que la durée de chaque impulsion de ce train est égale à une fraction de la période de répétition d'une impulsion de réglage fin, si la température de la pièce est inférieure de moins de un degré à la température réglée par le thermostat. Dans le cas d'un dispositif non relié au conducteur 32, comme cela est représenté pour le circuit 25, le fonctionnement des ventilateurs est permanent aussi longtemps que la température de la pièce est inférieure à la température réglée, mais à partir d'une température inférieure de moins de un dégré à la température réglée, la vitesse des ventilateurs diminue à cause du raccourcisse ment des intervalles d'alimentation qui se répètent à une cadence dont la période est plus courte que le temps nécessaire au ventilateur d'approcher sa vitesse de régime. Les impulsions de déblocage à la sortie des circuits 24 à 27 alimentent des dispositifs de transmission à isolement galvanique, par exemple des dispositifs de transmission électroniques à commande optique 42 transmettant les impulsions de déblocage dans des amplificateurs finaux 43 et 46 reliés aux électrodes de commande des triacs 2. L1installation décrite permet donc d'abord un réglage thermostatique des différentes pièces de l'immeuble comme cela est courant pour des installations de chauffage, mais contrairement à ce qui est connu généralement, la commande thermostatique dispose seulement de la partie indispensable de la pleine puissance disponible en cas de température extérieure très basse. La commande thermostatique peut disposer d'une puissance maximum variable avec la température extérieure.Par conséquent, l'ouverture dtune fenêtre donne bien lieu à un chauf fage, mais limité à une partie seulement de la pleine puissance, cette partie est nulle lorsque la température extérieure est presqulégale à la température réglée De plus, il est possible de réduire le chauffage d'une pièce à l'endroit de l' appareil central, lorsque, par exemple l'occupant de la pièce est absent pour plus longtemps ou de toute la maison lorsque ses occupants sTen vont tous à l' école ou au travail, ou encore de maintenir uniquement un chauffage de protection contre le gel lorsque toute la maison reste vide pendant quelque temps en hiver. Il est évidemment nossible de subdiviser en différents ensembles à commande simultanée une installation de grande envergure et de tenir compte ainsi de parties d'habitation, d'ateliers, de magasins, de cabinets de médecin etc... pour tenir compte ainsi de manière globale des différents horaires d'occupation de ces ensembles différents de pièces de l'immeuble et d'effectuer les commutations nécessaires par une horloge. REVENDICATIONS. 1. Installation de chauffage d'un immeuble par commande individuelle de sources de chaleur en fonction du réglage de dispositifs thermostatiques,caractérisée par plusieurs circuits de puissance électrique avec valves électroniques, chacun de ces circuits alimentant une source de chaleur ou un élément de commande de celle-ci ou un ensemble de sources de chaleur ou éléments de commande, par un générateur central d'impulsions fournissant au moins une impulsion de base à fré quence de répétition déterminée, par autant de circuits de commande de déblocage qu'il y a de circuits de puissance, ces circuits de déblocage étant alimentés par des impulsions de déblocage maximum provenant du générateur central d'impulsions et chacun étant influencé au moins par un dispositif thermostatique, et par des dispositifs de transmission à isolementgalvaniquelchacun transmettant des impulsions de déblocage d'un circuit de commande de déblocage aux électrodes de commande d'un circuit de puissance. 2. Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les valves électroniques des circuits de puissance et des amplificateurs finaux des dispositifs de transmission constituent une partie "puissance" d'un appareil central, séparé galvaniquement par des transformateurs d'isolement et des dispositifs électroniques à commande optique d'une partie de cet appareil central à tension beaucoup plus basse que la tension de la partie puissance et comprenant des résistances de comparaison des dispositifs thermostatiques, les circuits de commande de déblocage, le générateur central d'impulsions le dispositif de commande de puissance maximum et le dispositif de mesure de la température extérieure. 3. Installation de chauffage suivant une des revendications 1 ou 2, caractérisée par des commutateurs placés dans la partie commande de l'appareil central et reliées aux résistances de comparaison des dispositifs thermostatiques. 4. Installation de chauffage suivant une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisée par un dispositif de commande de puissance maximum alimenté par une impulsion de base fournie par le générateur central d'impulsions et influencé au moins par un dispositif de mesure de la température intérieure, ce dispositif de commande de puissance maximum fournissant une suite d'impulsions de déblocage maximum à la cadence de la fréquence de répétition de l'impulsion de base, les impulsions de déblocage maximum étant appliquées à au moins un circuit de commande de déblocage. 5. Installation de chauffage suivant la revendication 4, caractérisée en ce que les dispositifs thermostatiques reliés aux circuits de commande de déblocage permettent de laisser passer ou d'interdire le passage des impulsions de déblocage maximum. 6. Installation de chauffage suivant une des revendications 4 ou 5, caractérisée en ce que le dispositif de mesure de la température extérieure est une sonde de mesure reliée à un générateur de fonctions équipé d'éléments de commande permettant de choisir les températures extérieures pour l'une desquelles l'installation ne doit plus fonctionner et pour l'autre desquelles l'installation doit fonctionner à pleine puissance, la puissance maximum autorisée par l'installation variant, suite à l'intervention du dispositif de commande de puissance maximum, dans le domaine entre ces deux températures, de 0% à 100% de la pleine puissance. 7. Installation de chauffage suivant une des revendications précédentes, ca ractérisée par un réglage fin intervenant lorsque la température d'une pièce est inférieure à la température réglée par le dispositif thermostatique d'une valeur plus petite qu'un écart d'intervention de réglage fin. 8. Installation de chauffage suivant la revendication 7, caractérisée en ce que le générateur central d'impulsions fournit des impulsions de réglage fin appliquées aux circuits de commande de déblocage afin d'y engendrer des trains d' impulsions de déblocage dont les durées varient en fonction du quotient entre l' écart-réel de la température et l'écart d'intervention de réglage fin. 9. Installation de chauffage suivant une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'au moins un circuit de commande de déblocage est relié à un circuit de puissance alimentant un ventilateur et en ce que la fréquence de répétition de l'impulsion de base appliquée à son entrée possède une période plus courte que le temps nécessaire pour que le ventilateur atteigne sa vitesse de régime.