Brevet FR2461297A1 — publié le 19810130

La présente invention concerne les systèmes à commande de température, du type thermopompe, utilisés pour le chauffage et le refroidissement et, en particulier, la dé- tection de défaut dans ces systèmes. Ces systèmes sont utilisés pour établir une commande de température. Un problème important avec ces sys- tèmes du type thermopompe est que le thermostat d'ambiance dans la pièce à chauffer et/ou à refroidir par la thermopom- pe commande le fonctionnement du compresseur de manière à chauffer ou refroidir la pièce mais le compresseur ne fonc- tionne pas et, dans certains cas, ne passe pas de l'état de marche à l'état d'arrêt de façon cyclique. Un autre défaut de ces systèmes est que lorsque le compresseur est alimenté et fonctionne, il ne comprime pas le réfrigérant; cela s'ex- plique par des défauts de clapet de compresseur et/ou par la perte du réfrigérant. Ces défauts peuvent ne pas être évi- dents pour une personne près du thermostat car le compresseur est généralement éloigné du thermostat. Cela peut alors si- gnifier, pour beaucoup de systèmes, (quand le thermostat de- mande un chauffage du bâtiment), qu'un système auxiliaire de chauffage par résistance électrique auxiliaire est automati- quement utilisé pour chauffer le bâtiment; il en résulte gé- néralement un coût de chauffage beaucoup plus élevé. Différentes solutions ont été envisagées pour essayer de détecter si le compresseur fonctionne ou non, ou s'il fonctionne sans réfrigérant dans le système, mais tous les dispositifs connus ont un ou plusieurs défauts. Par exemple, une solution connue consiste à détecter la pression du réfrigérant du côté décharge du compresseur; cependant, cela ne fournit pas un signal assez fiable. Aussi, on a pro- posé de contrôler la valeur ou grandeur du courant électri- que et/ou de la tension électrique alimentant le moteur qui commande le compresseur; cependant, cela indique seulement que le moteur est alimenté et ne confirme pas que le compres- seur est alors en train de pomper le réfrigérant. L'objet de la présente invention est un dis- positif de contrôle perfectionné pour ces systèmes. Selon la présente invention, un système de commande de température est caractérisé en ce qu'il comprend une boucle de circulation de fluide, un compresseur pour com- mander la circulation du fluide dans la boucle et un moyen pour commander le compresseur et lesens de circulation du fluide dans la boucle conformément à une demande de chauffa- ge ou de refroidissement, et un moyen de contrôle pour con- trôler le système, le moyen de contrôle comprenant un détec- teur de fluide qui détecte la température du fluide déchargé à partir du compresseur, et un circuit de commande qui déter- mine si la température détectée par le détecteur de fluide baisse d'au moins une quantité prédéterminée pendant un inter- valle de temps prédéterminé mesuré à partir du démarrage du compresseur, et empêche le fonctionnement du compresseur si la baisse de la température est insuffisante. Le système qui vient d'être défini inter- vient pour le contrôle du démarrage correct du système de commande de température quand un changement de température est demandé. Le système peut également être conçu pour contrô- ler le fonctionnement en continu du système par l'un ou les deux tests supplémentaires dont l'un consiste à contrôler que les températures extérieures et du fluide sont suffisam- ment éloignées et l'autre consiste à contrôler que la tempé- rature du fluide change suffisamment dans des intervalles successifs. Un système de commande de température selon la présente invention va maintenant être décrit, à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: Fig. 1 est un schéma fonctionnel d'un sys- tème selon la présente invention, et Fig. 2A et 2B forment ensemble un organi- gramme du programme utilisé par le système. La figure 1 représente une structure phy- sique et une disposition du système. Le fluide circule dans un enroulement intérieur 10 et dans un enroulement extérieur 12, connectés à une soupape de détente 20 et à une soupape d'inversion 16 connectée à un compresseur 14. Pour le chauf- fage, le fluide est comprimé, envoyé dans l'enroulement 10, dilaté et envoyé dans l'enroulement 12 pour l'échauffer à nouveau; pour le refroidissement, la circulation dans les en- roulements 10 et 12 est inversée. Trois détecteurs de température sont utili- sés pour contrôler la température du système. Un détecteur extérieur 31 détecte la température extérieure, et un détec- teur de température de fluide 34 détecte la température du fluide circulant. Ces deux détecteurs alimentent un multi- plexeur 40 qui alimente à son tour un convertisseur analogi- que-numérique 54. Un thermostat intérieur 42 a deux sorties dont l'une est connectée à la soupape d'inversion 16 pour commander dans le cas d'une demande de chauffage ou de re- froidissement et dont l'autre est connectée à un dispositif de commande 15 du compresseur 14 pour commander dans le cas d'une demande de réglage de température ou non. Le système est contrôlé et aussi commandé par un microprocesseur 50 qui est alimenté à partir du con- vertisseur analogique-numérique 54 et du thermostat 42, et commande le multiplexeur 40, le convertisseur analogique- numérique 54,un relai 46 reliant la seconde sortie du ther- mostat 42 au dispositif de commande 15, et à la soupape d'in- version 16. Le microprocesseur 50 est également relié à un indicateur de défaut 63 et à un commutateur d'annulation de défaut 65. En cours de fonctionnement normal, le relai 46 est maintenu fermé, et le thermostat d'ambiance 42 comman- de le système, en demandant un chauffage ou un refroidisse- ment. Le reste des circuits électroniques interviennent pour le contrôle du système pour s'assurer que le système a un fonctionnement correct. Ce contrôle est effectué sous la commande d'un programme mémorisé dans le microprocesseur 50, ce programme étant expliqué dans la suite en référence à l'or- ganigramme de la figure 2. Le programme commence au point 101. La pre- mière opération est un contrôle pour vérifier si le thermostat 42 demande le fonctionnement du dispositif de commande 15, dans le bloc 102, c'est-àdire, si le système est au repos ou si une demande de chauffage (ou de refroidissement) est faite. Des cycles de programme dans le bloc 102 sont effec- tués jusqu'à ce que le fonctionnement du système soit deman- dé, auquel cas le programme progresse jusqu'au bloc 105. Dans le bloc 105, le temps est enregistré dans le microproces- seur comme temps Tl. Ensuite, dans les blocs 107 à 109, le détecteur 31 est connecté au convertisseur analogique-numé- rique 54, le convertisseur est utilisé pour mesurer la tem- pérature du fluide, et cette valeur de température est enre- gistrée dans le microprocesseur comme température e2. Dans le bloc 111, le temps présent est enregistré comme temps T2, et dans le bloc 112, le temps passé depuis que le système a commancé à fonctionner (avec la demandé de fonctionnement du dispositif de commande 15 par le thermostat 42) est contrô- lé. Si le temps passé est inférieur à une limite prédéter- minée (5 minutes est une valeur commode), le programme se dé- roule du bloc 112 au bloc 81 et du bloc 111 au bloc 112. Le bloc 81 sert à contrôler que le thermostat 42 demande encore le fonctionnement du dispositif de commande 15. Quand-le temps passé dépasse la limite pré- déterminée, le programme progresse jusqu'aux blocs 114 et 115, dans lesquels le détecteur 34 est à nouveau connecté au con- vertisseur 54, et la température du fluide est enregistrée comme température e'2. Ensuite,dans le bloc 116, la varia- tion de température du fluide est contrôlée. Si la variation de température, e2- e2'' produite pendant l'intervalle de temps prédéterminé est inférieure à une valeur prédéterminée, cela indique alors que le système ne fonctionne pas correc- tement; par exemple, que le compresseurl4 ne fonctionne pas. En conséquence, si le contrôle fait apparaître un défaut, le programme progresse jusqu'au bloc 131, o le microprocesseur fait fonctionner le dispositif avertisseur 63. Le bloc sui- vant est le bloc 132, qui empêche le dispositif de commande de fonctionner en ouvrant le relai 46. Le programme pro- gresse ensuite au bloc 134 qui permet le contrôle de la mise en fonctionnement du commutateur d'annulation 65, et il pro- gresse dans les blocs 131, 132 et 134 de façon cyclique jus- qu'à ce que le commutateur fonctionne, la remiseà zéro du commutateur faisant revenir le programme au point de début 101. On suppose maintenant que le contrôle du bloc 116 donne un résultat satisfaisant. Dans ce cas, le programme progresse jusqu'auxblocs 120 et 150 o le temps présent est enregistré comme temps T3 et la température en- registrée par le détecteur de température 34 est enregistrée par le microprocesseur comme température e2". Le bloc 152 suit o un contrôle est effectué à nouveau pour vérifier si le thermostat 42 demande le fonctionnement du dispositif de commande 15. En supposant que ce contrôle est satisfait, le programme progresse jusqu'aux blocs 160 à 163. Dans ces blocs, le détecteur de température de fluide 34 est à nouveau con- necté au convertisseur analogique-numérique 54, sa tempéra- ture est enregistrée comme température e2"', le détecteur extérieur.31 est connecté au convertisseur analogique-numé- rique, et la température extérieure est enregistrée comme température Ge. Le programme permet alors de contrôler dans le bloc 164 si la différence de température entre la tempé- rature extérieure et la température du fluide est inférieu- re à une valeur prédéterminée. Si cette différence est trop petite, elle indique un défaut du système et le programme se branche au sous-programme de défaut des blocs 131, 132 et 134. En supposant que le contrôle effectué dans le bloc 164 est satisfaisant, le temps présent est enregis- tré comme temps T4, dans le bloc 170. Ensuite, le temps pas- sé depuis que le bloc 116 a été passé est contrôlé dans le bloc 171, et le programme progresse de façon cyclique dans la suite des blocs 152, 160 à 164, 170 et 171 jusqu'à ce que le temps passé dépasse une valeur prédéterminée.Le pro- gramme progresse alors jusqu'au bloc 176 qui permet de con- trôler si la température du fluide a changé d'une quantité prédéterminée pendant l'intervalle de temps déterminé par le bloc 171. Si la température a varié suffisamment, le pro- gramme revient au bloc 120 o commence la mesure d'un nou- vel intervalle de temps par le bloc 171; autrement, si la température du fluide n'a pas varié de la quantité voulue, le programme se branche au sous-programme de défaut des blocs 131, 132 et 134 pour indiquer un défaut de système. REVENDICATIONS 1. Système de commande de température com- prenant une boucle de circulation de fluide (10, 12, 16, 20) un compresseur (14) pour faire circuler le fluide dans la boucle, et un moyen (42) pour commander le compresseur (14) et le sens de circulation du fluide (par 16) dans la boucle conformément à une demande de chauffage ou de refroidisse- ment, et un moyen de contrôle pour contrôler le système, ca- ractérisé en ce que ledit moyen de contrôle comprend un dé- tecteur de température de fluide (34) qui détecte la tempé- rature du fluide déchargé à partir du compresseur (14), et un circuit de commande (50) qui détermine (bloc 116) si la température détectée par le détecteur de température de flui- de baisse d'au moins une quantité prédéterminée (K2) pendant un intervalle de temps prédéterminé (Kl) mesuré à partir du démarrage du compresseur, et empêche (en 46) le fonctionne- ment du compresseur si la baisse de température est insuf- fisante. 2. Système selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le circuit de commande contrôle également par des moyens appropriés (bloc 76) le rythme de variation de la température détectée par le détecteur de température de fluide et empêche le fonctionnement du compresseur si le rythme de variation décroît au-dessous d'une valeur prédé- terminée. 3. Système selon l'une quelconque des reven- dications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un détecteur de température extérieure (31), le circuit de commande déterminant également par des moyens appropriés (bloc 164) si la différence de température entre la tempéra- ture mesurée par les deux détecteurs est au moins égale à une quantité prédéterminée et empêche le fonctionnement du compresseur si la différence est inférieure à cette quanti- té. 4. Système selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre 2 461297 un thermostat d'ambiance (42) qui engendre des signaux indi- quant une demande de changement de température et, si le chan- gement de température correspond à une demande de chauffage ou de refroidissement,le signal de demande de changement étant envoyé au compresseur par l'intermédiaire d'un relai (46) qui est commandé par le circuit de commande (50).