Brevet FR2484640A1 — publié le 19811218

Compteur de chaleur La présente invention concerne un compteur de chaleur. Elle concerne en particulier un compteur qui donne une indication de la quantité de chaleur échangée au cours du temps entre un radiateur et le local dans lequel il est situé. Comme on le sait, les difficultés considérables et croissan- tes rencontrées pour se procurer les sources primaires dî'ner gie, telles que par exemple le pétrole, augmentent dé façon continue les dépenses auxquelles l'utilisateur a à faire face. Particulièrement dans le cas o ces sources d'énergie sont utilisées pour chauffer des locaux et, notamment dans le cas dans lequel le coût 'du chauffage dbit être réparti entre plusieurs utilisateurs dans un même bâtiment, la répartition correcte des dépenses sur la base de la consommation effec- tive d'énergie thermique soulève des problèmes. En fait, une répartition correcte devrait éviter de pénaliser injustement un utilisateur absent, ou un utilisateur qui maintient une température basse dans son appartement; en outre, cette répartition correcte inciterait les autres utilisateurs à régler plus soigneusement la température dans leurs apparte- ments, avec des avantages indubitables à la fois du point de vue des économies des sources d'énergie et du point de vue des dépenses. Il existe actuellement sur le marché des dispositifs qui don- nent des indications sur l'énergie thermique dégagée dans un local par un radiateur. Ces dispositifs peuvent être divisés Z484640 pratiquement en deux groupes, à savoir un groupe qui néces- site une énergie d'alimentation électrique pour fonctionner et un groupe qui n'exige pas une telle énergie. Du fait du coût élevé d'installation des dispositifs du premier groupe, seuls sont considérés actuellement ceux du deuxième groupe. Parmi ces derniers, on trouve sur le marché des dispositifs appelés "bougies d'évaporation" qui sont disposés sur le radiateur et sont pratiquement formés par un bulbe ayant un premier volume contenant un liquide prenant la température du radiateur et s'évaporant en fonction de la valeur absolue prise par cette température. En déterminant la quantité de liquide restant dans le premier compartiment, ou en détermi- nant la quantité de liquide évaporée et recueillie dans un deuxième compartiment du dispositif, on obtient une indica- tion pratiquement proportionnelle à l'intégrale, en fonction du temps, de la température atteinte par le radiateur. Bien qu'étant largement utilisé, ce dispositif présente des in- convénients. Tout d'abord, l'évaporation du liquide n'est fonction que de la température atteinte par le radiateur, tandis que la quantité de chaleur que le radiateur transmet - au local dans lequel il est situé dépend de la différence de température entre le radiateur et le local; en conséquence, l'indication donnée par ces dispositifs antérieurs est con- ceptuellement incorrecte. En outre, du fait que la réparti- tion de la température dans le radiateur n'est pas uniforme et du fait que, pour des raisons d'économie, on utilise un seul compteur de chaleur pour chaque radiateur, il est tou- jours particulièrement difficile de déterminer la zone la plus appropriée pour monter le dispositif sur le radiateur. Finalement, l'indication donnée par ces dispositifs est de type classique, car en fait, il est impossible de prévoir pour chaque radiateur un dispositif tenant compte des carac- *téristiques structurales du radiateur, telles que par exem- ple le nombre d'éléments radiants du radiateur. En consé- quence, chaque dispositif doit être fourni avec une table de conversion qui permet d'obtenir pour chaque radiateur la quantité de chaleur dégagée basée sur la connaissance de la quantité de liquide évaporée. L'objet de la présente invention est de procurer un compteur de chaleur qui permette d'éliminer les inconvénients des dis- positifs connus tels qu'indiqués ci-dessus. Ce but est atteint par la présente invention au moyen d'un compteur de chaleur qui mesure la quantité de chaleur déga- yée par un corps radiant dans l'air ambiant d'un local dans lequel il est installé, caractérisé en ce qu'il comporte: - au moins un thermocouple ayant une jonction de mesure dis- posée adjacente au corps radiant de façon à obtenir la tem- pérature de ce corps radiant, et une jonction froide dispo- sée dans le local de façon à obtenir la température ambiante de ce local, le thermocouple étant conçu pour émettre un si- gnal de tension électrique dont l'amplitude dépend de la différence entre la température du corps radiant et la tempé- rature du local; et - un compteur intégrateur de charges électriques conçu pour donner une indication proportionnelle à l'intégrale en fonc- tion du temps de l'énergie électrique associée aux signaux de tension électrique émis par le thermocouple. L'invention sera comprise à la lecture de la description dé- taillée, donnée ci-après à titre d'exemple seulement, d'une réalisation préférée, en liaison avec le dessin joint sur lequel: la figure 1 montre certaines parties du dispositif selon l'invention, installé dans un exemple d'application; et la figure 2 est un schéma électrique fonctionnel du disposi- tif représenté sur la figure 1. On se reporte maintenant à la figure 1 sur laquelle le repère désigne dans son ensemble un radiateur de type connu, formé par une multiplicité d'éléments radiants 11 à l'inté- rieur desquels circule un fluide de chauffage. On installe sur le radiateur 10 une multiplicité de "jonctions de mesure" lb, 2b, 3b, 4b, 5b, 6b, 7b, 8b, de thermocouples respectifs tc 1, tc 2, te 3, tc 4, tc 5, tc 6, te 7, tc 8 représentés sur la figure 2. En particulier, les quatre premières jonc- tions de mesure sont disposées dans la région haute du ra- diateur 10, c'est-à-dire sur le côté par lequel arrive le fluide de chauffage, tandis que les quatre autres jonctions de mesure sont disposées dans la partie basse du radiateur 10. En se reportant particulièrement à la figure 2, chaque ther- mocouple tc 1-tc 8 est équipé d'une jonction froide respec- tive la-8a; celles-ci sont raccordées en série aux jonctions de mesure des thermocouples adjacents et sont disposées à l'intérieur d'un caisson (non représenté) disposé dans une région du local dans lequel le radiateur est installé, de façon à obtenir la température ambiante. Les thermocouples ainsi montés en série forment dans leur ensemble un élément transducteur thermoélectrique actif 15 disposé pour produire à ses bornes 13, 14 un signal électrique fonction de la dif- férence entre les valeurs de température du radiateur 10 et du local dans lequel il est installé. La borne 13 est raccordée à une première borne de résistances réglables 16, 17; la deuxième borne de la résistance 16 est raccordée à une première borne d'un compteur intégrateur de charges électriques repéré dans son ensemble en 18, tandis que la deuxième borne de la résistance 17 est raccordée à la fois à la borne 14 et à la deuxième borne du compteur intégrateur 18. Les résistances 16 et 17 forment ensemble un réseau atté- nuateur passif 20 qui permet de régler la tension et l'inten- sité émises par l'élément transducteur 15 et envoyéesau comp- teur intégrateur 18. Ce dernier est de type connu et comporte pratiquement un cadran rectangulaire 21 ayant une échelle linéaire 22 formée par une multiplicité d'encoches graduées et un tube capillaire (non représenté) àl'intérieur duquel sont contenus deux colonnes de mercure 23a, 23b et un élec- trolyte liquide 24 interposé entre les deux colonnes. De fa- çon plus particulière, le liquide 24 sépare les ménisques des colonnes respectives 23a, 23b tout en assurant la continuité électrique entre eux; il permet en outre de mettre en évi- dence sur l'échelle 22 la position exacte prise par les mé- nisques de chaque colonne 23a, 23b. En service, le déplace- ment de l'électrolyte d'un côté ou de l'autre est proportion- nel à la quantité de charges électriques qui passe dans l'une ou l'autre direction entre les bornes du compteur intégra- teur 18. Un dispositif analogique, extrêmement précis et ex- trêmement sensible également aux valeurs de tension minima- les appliquées sur les bornes, est fourni actuellement par la Société "CURTIS INDACHRON" sous la dénomination de "comp- teur intégrateur électrolytique". Les thermocouples tc 1 à tc 8, le compteur intégrateur 18 et éventuellement le réseau 20 forment un dispositif 25 qui mesure la quantité de chaleur transmise au cours du temps par le radiateur 10 à l'atmosphère environnante. En se reportant aux figures 1 et 2, on va maintenant décrire le fonctionnement du dispositif 25 en supposant que le fluide de chauffage circule à l'intérieur de chaque élément' il du radiateur 10. Dans ces conditions, une différence de tempé- rature apparaTt entre les jonctions de mesure lb-8b (ayant pratiquement la température du fluide de chauffage) et les jonctions froides la-8a (ayant la température ambiante). En conséquence, chaque thermocouple tc 1-tc 8 engendre une force électromotrice proportionnelle à la différence de tem- pérature mentionnée ci-dessus et qui s'ajoute aux forces électromotrices engendrées par les thermocouples adjacents. Ainsi, il existe aux bornes 13 et 14 une tension continue qui entraîne une circulation de courant à l'intérieur du compteur intégrateur 18 de sorte que, en surveillant le dé- placement de l'électrolyte 24 par rapport à l'échelle 22, il est possible d'obtenir une indication de la quantité d'é- nergie thermique que le radiateur 10 à émise dans l'environ- nement. Lorsque l'électrolyte 24 atteint l'une des extrémités de l'échelle 22, il suffit d'inverser le sens d'arrivée du cou- rant, par exemple en intervertissant les bornes 13 et 14, de façon à inverser également le sens de déplacement de l'élec- trolyte lui-même. Il convient d'agir sur le réseau 20 de ma- nièreque chaque période annuelle de chauffage n'exige pas plus d'une inversion de polarité. En analysant les caractéristiques du dispositif 25 selon l'invention, on voit qu'il permet d'éliminer les inconvénients des dispositifs connus cités ci-dessus. Tout d'abord, la mesure de la quantité de chaleur transmise par le radiateur à l'air ambiant s'effectue d'une manière conceptuellement correcte, pour autant que cette mesure tient compte de la différence des températures au lieu de tenir compte de la valeur absolue prise par la température du ra- diateur. En outre, la-combinaison d'un.élément de mesure thermoélec- trique actif extrêmement précis, tel qu'un thermocouple; avec un compteur intégrateur de charges électriques sensible aux valeurs de signaux minimales et également extrêmement précis, tel que le compteur intégrateur électrolytique de. la firme Indachron, permet d'obtenir un compteur de chaleur extrêmement précis qui n'exige par ailleurs aucun raccorde- ment électrique au réseau d'alimentation. Du fait du faible prix des composants utilisés, le dispositif selon la présente invention est extrêmement économique de sorte qu'il peut.être mis en vente à un prix très modéré. L'indication fournie par le compteur intégrateur 18 peut être exprimée à la fois en unités classiques, comme on le voit sur la figure 2, ou en unités thermiques en réglant de façon ap- propriée, dans ce cas, la valeur de chaque résistance 16, 17 formant le réseau 20. Dans le cas o le dispositif 25 est utilisé pour mesurer la quantité de chaleur fournie par des radiateurs dont les struc- tures sont différentes ou dont le nombre d'éléments est dif- férent, il suffit de changer chaque fois le réseau 20. Finalement, il est clair que l'on peut apporter des modifi- cations à la réalisation décrite ici du dispositif 25 sans s'écarter de l'esprit de l'invention. Par exemple, l'échelle 22 du compteur intégrateur 18 peut être déplacée le long du tube contenant le liquide afin de faire coïncider, au début de chaque saison, la position de l'électrolyte 24 avec l'indication "" au début de l'échelle. En outre, tenant compte que le déplacement de l'électrolyte 24 peut s'effectuer dans des directions opposées sur l'échelle 22, on peut prévoir sur celle-ci d'autres graduations qui augmentent dans la direction opposée à celle des graduations représentées sur la figure 2. Finalement, afin de faciliter, dans un appartement, la lec- ture des quantités totales de chaleur transmise à l'air am- biant par les radiateurs installés dans diverses pièces, on peut, de façon appropriée, disposer dans chaque pièce, un transducteur 13 avec le réseau passif respectif 20 et un seul compteur intégrateur électrolytique 18 auquel peuvent être amenés les signaux résultants émis par les divers transduc- teurs et corrigés dans les réseaux passifs respectifs. Dans ce cas, les bornes de sortie de ces réseaux passifs doivent être raccordées en série de manière que les signaux électri- ques respectifs soient en phase les uns avec les autres. Revendications 1. Compteur de chaleur qui mesure la quantité de chaleur transmise par un corps radiant (10) à l'air ambiant d'-un local dans lequel est installé ce corps radiant, caractérisé en ce qu'il comprend - au moins un thermocouple (tc 1) ayant une jonction de me- sure (lb) disposée adjacente au corps radiant de façon à obtenir la température de ce corps radiant, et une jonction froide (la) disposée à l'intérieur du local pour obtenir la température ambiante du local, le thermocouple étant conçu pour émettre un signal de tension électrique dont l'amplitude est fonction de la différence entre la température du corps ambiant (10) et la température du local; et - un compteur intégrateur de charges électriques (18) agencé pour donner une indication proportionnelle à l'intégrale en fonction du temps de l'énergie électrique associée aux si- gnaux de tension électrique émis par le thermocouple. 2. Compteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une multiplicité de thermocouples (tc 1... tc 8) raccordés en série l'un à l'autre. 3. Compteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque thermocouple (tc 1... tc 8) a une jonction de mesure respective (lb... 8b) agencée pour être montée dans une position spécifique sur le corps radiant (10). 4. Compteur selon l'une quelconque des revendications précé- dentes caractérisé en ce que ce compteur intégrateur de char- ges électriques est un compteur intégrateur électrolytique. 5. Compteur selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce qu'il comprend un réseau passif (20) disposé entre chaque thermocouple (tc 1) et le compteur intégrateur de charges électriques (18). 6. Compteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le réseau passif (20) comporte une ou plusieurs résistances réglables (16, 17).