Brevet FR2354014A1 — publié le 19771230

La présente invention concerne un régulateur de chauffage pour bâtirent. Un tel régulateur a pour but d'assurer le confort thermique à l'intérieur d'un bâtiment chauffé par dalle en économisant autant que possible l'énergie utilisée pour le chauffage. I1 reçoit les indications d'une ou plusieurs sondes de température et délivre un signal de marche lorsque, d'après les indications ainsi reçues, il apparaît convenable de faire fonctionner le système de chauffage. Ce dernier peut être, par exemple, électrique. Dans un type de régulateur connu, une sonde "de température intérieure" fournit un signal "de température intérieure" que le régulateur compare à un signal "de température de consigne" réglable. Si ces signaux correspondent à une température intérieure inférieure à la température de consigne, le régulateur délivre un signal de marche et le bâtiment est chauffé. I1 est de plus connu d'utiliser une sonde de température extérieure fournissant au régulateur un signal "de température extérieure" et ltempêchant de délivrer un signal de marche lorsque la température extérieure dépasse un seuil prédéterminé (150C par exemple). Lorsque la température extérieure approche ce seuil sans l'atteindre, un tel régulateur provoque généralement une dépense inutile d'énergie de chauffage. La présente invention a pour but la réalisation d'un régulateur de chauffage pour bâtiment, permettant d'obtenir un bon confort thermique avec une dépense plus faible d'énergie de chauffage. Elle a pour objet un régulateur de chauffage pour bâtiment, comportant - une entrée "de température intérieure" propre à recevoir un signal "de température intérieure" représentatif d'une température régnant à l'intérieur d'une dalle chauffante, - une entrée "de température extérieure" propre à recevoir un signal "de température extérieure" représentatif d'une température régnant à l'extérieur du bâtiment, - un dispositif de réglage de température de consigne fournissant un signal "de température de consigne" réglable, - un comparateur de consigne Cc recevant le signal de température intérieure et le signal de température de consigne et fournissant un signal d'autorisation lorsque le signal de température intérieure est inférieur à un seuil, - un circuit de sortie recevant le signal d'autorisation du comparateur de consigne et le signal de température extérieure et fournissant un signal "de marche" seulement quand deux conditions sont vérifiées à la fois, une première étant que le comparateur de consigne fournit un signal d'autorisation, la deuxiais condition étant que le signal de température extérieure présente une valeur d'autorisation correspondant à une température extérieure inférieure à un seuil prédéterminé > caractérisé par le fait qu'il comporte en outre - un sonmateur faisant la somme du signal de température de consigne et d'un signal "fractionnaire" égal à une fraction du signal de température extérieure pour fournir un signal "combiné" représentatif de cette somme, ledit comparateur de consigne recevant le signal de température de consigne par l'intermédiaire de ce sommateur, et comparant le signal de température intérieure et le signal combiné pour fournir ledit signal d'autorisation lorsque le signal de température intérieure est inférieur au signal combiné. A l'aide des figures schématiques I et 2 ci-jointes on va décrire ci-après, à titre non limitatif, un mode de mise en oeuvre de l'invention. La figure I représente un diagramme de températures. La figure 2 représente un schéma par blocs d'un régulateur selon l'invention. Le système de chauffage pour lequel le régulateur est étudié utilise le rayonnement "basse température" d'une dalle de béton chauffée par un courant électrique. La température de la dalle donnant un bon confort thermique est fonction de la température extérieure de l'air. Pour obtenir une bonne régulation il est donc nécessaire de disposer de deux sondes - une première sonde extérieure mesure la température extérieure Te - une sonde intérieure noyée dans la dalle mesure la température réelle de la dalle qui sera appelée ici "température intérieure" Ti. Cette disposition permet de tenir compte des apports calorifiques internes (chauffage annexe, soleil...) et des déperditions locales (fenetre ouverte). Certaines limitations ou contraintes sont imposées pour des raisons de confort et d'économie d'énergie : - le chauffage doit s'arrêter lorsque la température extérieure dépasse un certain seuil (150C environ), - la température de dalle ne doit jamais excéder un maximum donné sous peine d'inconfort ou de malaise pour les usagers. Selon l'invention l'élévation de température de la dalle se fait progressivement en fonction des variations de la température extérieure. Cette loi de variation est choisie linéaire pour des raisons de simplicité mais pourrait éventuellement être modifiée pour tenir compte de la réalité physique ou pour améliorer le confort. La figure I représente un diagramme ABCD sur lequel la température extérieure Te est portée en abscisses et la température intérieure Ti en ordonnées. Ce diagramme comporte un segment vertical AB correspondant au seuil de température extérieure precedemment mentionné. L'extrémité supérieure B de ce segment correspond à une température intérieure égale à une température de consigne Tc. Le diagramme se continue par un segment BC "d'action proportionnell le long duquel la température Ti croît linéairement lorsque la température Te décrott. Lorsque Te décroît de l C, Ti croît de POC, P étant la pente de ce segment, ou "pente d'action proportionnelle". Le point C est celui où la température Ti atteint une température maximale Tm que la dalle ne doit pas dépasser.Le diagramme se termine par un segment horizontal CD correspondant à la température Tm. Le régulateur délivre un signal de marche, c'est-à-dire que le système de chauffage est actionné si la température réelle Ti est inférieure à celle qui est définie par le diagramme ABCD. Pour obtenir un réglage convenable, il paraît intéressant d'agir sur les trois paramètres suivants, dans les gammes de réglage indiquées à titre d'exemple : - température de consigne Tc de OOC à 309C - température maximale de la dalle Tm, de OOC à 200C - pente de l'action proportionnelle P, de 0,3 à I. Le réglage de ces trois raraietres permet d'obtenir des régulateurs pouvant stadapter rapidement et facilement à chaque cas particulier (climat de la région, type d'habitation...). Il s' ensuit donc une économie d'énergie et un confort accru pour l'usager et un gain de temps de réglage pour l'installateur. Un régulateur permettant, selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, de fournir un signal de marche lorsque la température Ti est inférieure à celle qui est définie par le diagramme ABCD, est représenté sur la figure 2. Il colporte deux entrées Ei et Ee reliées à des sondes de températures non représentées et transmettant, à travers des circuits de mise en forme 2 et 4, respectivement deux signaux "de température intérieure" et "extérieure". Ces signaux présentent la forme de potentiels électriques continus qui varient par exemple linéairement avec la température et la réprésentent. Leurs valeurs peuvent alors, pour faciliter la description, être exprinees ici en degrés centigrades, étant-entendu qu'il est facile à l'homme de l'art de réaliser diverses relations linéaires faisant correspondre les potentiels électriques de ces signaux et les températures qu'ils représentent et permettant d'obtenir un fonctionnement identique à celui qui va être décrit. Les circuits 2 et 4 sont réglés de tanière permanente pour que le signal de température intérieure fourni par le circuit 2 vaille Ti et pour que le signal de température extérieure fourni par le circuit 4 vaille 15-Te. Le régulateur comporte en outre deux dispositifs de réglage RC et R. fournissant respectivement un signal de température de consigne de valeur Tc réglable et un signal de température maximale de valeur T réglable supérieure à Tc. Ces deux dispositifs de réglage sont constitués par des potentiomètres alimentés par un potentiel fixe. Un dispositif de réglage de pente RP, également constitué par un potentiomètre réglable, reçoit le signal de température extérieure (15-Te) et le multiplie par la pente P pour fournir un signal fractionnaire P (15-Te), la pente P étant comprise entre 0,3 et 1. Un sosmateur S fait la sanie du signal de température de consigne et de ce signal fractionnaire. Cette somme vaut SC = Tc + P(15-Te) et constitue le signal combiné precede ent mentionné. Un comparateur de consigne Cc compare ce signal combiné avec le signal de température intérieure Ti. Il fournit un signal d'autorisation lorsque le signal Ti est inférieur au signal combiné SC. Un comparateur "de limitation" Cm compare le signal de température intérieure Ti avec le signal de température maximale Tm fourni par le dispositif de réglage Rm, et il fournit un signal d'autorisation lorsque Ti est inférieur à Tm. La sortie de ce comparateur de limitation est utilisée pour autoriser le fonctionnement de convecteurs permettant un chauffage d'appoint lorsque la température intérieure de dalle Ti atteint ou dépasse la température maxille TDI. Un autre signal d'autorisation est constitué par le signal de température extérieure (15-Te) fourni par le circuit4, lorsque ce signal est positif; c'est-à-dire lorsque la température extérieure Te est inférieure à li C Un circuit de sortie IS reçoit les trois signaux d'autorisation indiFses ci-dessus et fournit un signal de marche lorsque, et seulement lorsque ces trois signaux d'autorisation lui sont fournis simultanément. Ce signal de marche ferme les contacts d'un relais de puissance représenté et extérieur au régulateur. Les résistances du système de chauffage du bâtiment sont alimentes à travers ce relais. Le régulateur peut être réalisé sur circuit imprimé à support epaxy garantissant une très bonne tenue dans le temps et une grande résistance à l'hiaidité. Les composants actifs sont des circuits intégrés au silicium. Les réglages accessibles à l'usager sont réalisés par potentiomètres rotatifs. L'alimentation électrique dû régulateur et la délivrance d'un signal de marche sont réalisés par diodes électro-luminescentes (non représentées sur la figure 2). Une commutation jour-nuit (non représentée) peut être réalisée de manière à modifier les valeurs des paramètres de réglage selon les tarifs auxquels l'électricité est fournie. La sonde de température de dalle se présente sous forme d'un cylindre uni d'un cabre blindé pour effectuer sa liaison jusqu'au régulateur. La sonde de température extérieure se présente sous forme d'une boîte étanche comprenant une plaque à bornes pour réaliser la liaison en fil blindé jusqu'au régulateur. La sortie du régulateur est constituée par des relais libres de polarité permettant de commander aisément les contacteurs de puissance alimentant les résistances de chauffage. Ltalinlentation du régulateur se fait à partir du réseau. REVENDICATIONS 1/ Régulateur de chauffage pour bâtiment comportant : - une entrée "de température intérieure" (Ei) propre à recevoir un signal "de température interieure" (Ti) représentatif d'une température régnant à l'intérieur d'une dalle chauffante, - une entrée "de température extérieure" (eue) propre à recevoir un signal "de température extérieure" (15-Te) représentatif d'une température (Te) régnant à l'extérieur du bâtiment, - un dispositif de réglage de température de consigne (Rc) fournissant un signal "de température de consigne" (Tc) réglable, - un comparateur de consigne (Cc) recevant le signal de température intérieure (Ti) et le signal de température de consigne (Tc) et fournissant un signal d'autorisation lorsque le signal de température intérieure (Ti) est inférieur à un seuil, - un circuit de sortie (IS) recevant le signal d'autorisation du comparateur de consigne (Cc) et le signal de température extérieure (15-Te) et fournissant un signal "de marche" seulement quand deux conditions sont vérifiées à la fois, une première étant que le comparateur de consigne (Cc) fournit un signal d'autorisation, la deuxième condition étant que le signal de température extérieure (Te) présente une valeur d'autorisation correspondant à une température extérieure (Te) inférieure à un seuil prédéterminé (15), caractérisé par le fait qu'il comporte en outre - un sommateur (S) faisant la somme du signal de température de consigne (Tc) et d'un signal "fractionnaire" P(15-Te) égal à une fraction du signal de température extérieure (15-Te) pour fournir un signal "coubine" représentatif de cette sonne, (Tc + P(15-Te), ledit comparateur de consigne (Cc) recevant le signal de température de consigne (Tc) par 1' intermédiaire de ce sommateur (S), et comprenant le signal de température intérieure (Ti) et le signal combiné (Tc + P(15-Te)) pour fournir ledit signal d'autorisation lorsque le signal de température intérieure est inférieur au signal combine. 2/ Régulateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre un dispositif de réglage de pente (RP) recevant le signal de température extérieure (15-Te) et fournissant ledit signal fractionnaire P(15-Te) avec rme valeur de ce signal fractionnaire égale à une fraction réglable de celle de ce signal de température extérieure. 3/ Régulateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre - un dispositif de réglage de température maximale (Rm) fournissant un signal "de température maximale" (Tm) réglable, - et un comparateur "de limitation" (Cm) comparant le signal de température intérieure (Ti) avec le signal de température maximale (Tm) et fournissant un signal d'autorisation lorsque le signal de température intérieure (Ti) est inférieur au signal de température maximale (Ta), - le circuit de sortie (IS) fournissant ledit signal de marche seulement quand trois conditions sont vérifiées à la fois, ces conditions étant lesdites première et deuxième conditions et une troisième condition qui est que le comparateur de limitation (Cm) fournisse lui aussi un signal d'autorisation. 4/ Régulateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte deux ensembles de réglage colportant chacun: - un dispositif de réglage de température de consigne, - un dispositif de réglage de température maximale, - un dispositif de réglage de pente, - et des moyens de co lutation colpplandés de l'extérieur et permettant d'utiliser soit l'un, soit l'autre de ces deux ensembles de réglage et dirigeant ledit signal de marche soit sur une première borne de sortie soit sur une seconde. 5/ Régulateur selon la revendication I, caractérisé par le fait qu'il comporte une borne de-sortie coudée par ledit cooparateur de limitation et permettant d'autoriser le fonctionnement de convecteurs d'appoint seulement lorsque la telpérature intérieure atteint ou dépasse la température maximale.