Brevet FR2475699A1 — publié le 19810814

Partant de générateurs d'eau chaude utilisant par exemple com me combusible soit le gaz, soit le fuel, il est courant de rencontrer une régulation qui s'opère par tout ou rien, à l'aide d'un thermostat situé dans le local chauffé. Le dit thermostat par un contact électrique alimente ou non le moteur du circulateur d'eau chaude du circuit de chauffage. Ces thermostats connus utilisent comme organe actif capteur de température, soit un bilame soit un ensemble à tension de vapeur. Or, l'écart d'action de ces dispositifs appelé "différentiel du thermostat" et inhérent au principe de détection est de l'ordre de plusieurs degrés c. .C'est à dire, qu'ayant affiché un réglage à 190c., il n'est pas rare de rencontrer des thermostats à bilame qui coupent l'alimentation du moteur à 210c. et la rétablissent à 170 c. I1 s'ensuit qu'en général, l'utilisateur réglera son thermostat pour son confort à 21"c. de manière à ne point descendre en dessous de 190 c. Dès lors, l'ensemble fonctionnera de 23 à 190c. dans l'exemple choisi. D'où gaspillage important d'énergie. Enfin, sur le plan du con fort il devra néanmoins subir des trains de chaleur alternés avec des trains de coupure totale du chauffage de durées importantes et trés ressenties par le corps humain, malgré une moyenne centrée par exemple sur 210c. Une solution semble donc s'imposer : réduire le différentiel du thermostat. La technologie "électronique" associée à une résistance variant fortement en fonction de la température peut effectivement résoudre ce problème puisqu'on peut atteindre un " différentiel" de l'ordre de + 0,2 0c. Malheureusement cette caractéristique entraine des démarrages trop fréquents des moteurs de circulateur d'où destruction des bo binages de ceux - ci par effet Joule. Ceci explique pourquoi malgré l'important développement de l'électronique de tels thermostats tout ou rien n'ont pas été créés pour cette application. Par contre, des thermostats électroniques agissant par "angle de phase", c'est à dire en faisant varier la vitesse de rotation, donc le débit de la pompe du circulateur, ont été décrits.Ils n'ont un effet proportionnel que dans une plage réduite de vitesses de rotation et doivent entre appropriés à chaque construction de circulateur. De plus, ils sont par principe plus onéreux à construire que celui objet de l'invention, d'autant qu'il faut les antiparasiter car le contrôle par angle de phase génère des para sites radioélectriques importants. Le dispositif objet de l'invention qui sera décrit ci - après permet de s'affranchir de ces inconvénients car il donne un effet proportionnel quasi total pour un faible cotit de construction. Pour la description on se reportera au schéma figuré sur la planche 1/1 donné à titre indicatif et de manière non limitative. "1" figure l'élément sensible à la température, par exemple : résistance OTN - "2" représente la résistance variable éventuelle autorisant, associé au contact "3", l"abaissement réglable. "3" figure un contact d'horloge intégrée ou non à l'appareil: : "3" fermé, abaissement du point de consigne. "2" peut être gradué en degrés c. d'abaisse ment par rapport au potentiomètre "'4" de point de consigne gradué en degré c. de fonctionnement normal. "6" représente une résistance qui lorsqu'elle est shuntée par le contact "5", simple interrupteur intégré ou non à l'appareil par exemple, donne la position : fonctionnement normal. "5" étant ouvert, on obtient la position: hors gel, "6" étant calculée pour obtenir une température réglée de 5 à 8 Oc., fonction de la position du potentiomètre "4". Ce réseau est connecté suivant une configuration : pont de Wheatstone de manière évidente pour l'homme de l'art. La partie purement électronique est représentée sous forme d'un schéma "bloc". Elle peut être réalisée à partir d'éléments discrets et ou intégrés de manière connue par l'homme de l'art . telle est cons tituée par une alimentation générale courant continu "8". Avantagez sement pour les coûts, vu la faible consommation de l'ensemble, on pourra se passer de transformateur, l'impédance "7", résistance ou capacitance jouant le rôle de chutrice. On trouve un comparateur "9" recevant plusieurs informations, soit : tension contrôlée par la ré sistance de mesure "1", tension contrôlée par le potentiomètre de consigne "4" avec éventuellement les corrections assurées par "2" et "3" abaissement de température d'une part, d'autre part par "6" et "5" position "hors gel".Enfin, le comparateur est contrôlé par le généra teur de rampes "11" qui lui distribue des "dents de scie" à partir d'une charge et décharge a courant constant de la capacitance " "10". . Cette dernière est dimensionnee de manière a obtenir des périodes de durée telle, qu'on ne puisse détruire en final, par échauffement, le moteur du circulateur. Cette destruction intervient a la suite de fréquences de démarrage trop grandes. Par exemple il convient d'adapter, pour de petits circulateurs, un maximum de 12 démarrages dans l'heure, soit une période de l'ordre de 5 a 8 minutes ce qui est tout à fait compa tible avec les installations de chauffage et les constantes de temps thermiques des locaux chauffés .Le comparateur contrôle un amplificateur de sortie "12" approprié à l'interrupteur de puissance " 13 Ce dernier peut dire constitué par un Triac ou un relais vu la faible fréquence de manoeuvre et suivant la puissance du moteur du circulateur contrôlé "15". Une protection "14", fonction du type d'interrupteur "13" choisi, pourra être nécessaire, ceci de manière classique et évidente pour l'homme de l'art. Sans entrer dans la constitution détaillée du bloc électronique qui peut Entre réa lis n de multiples manières connues, nous donnerons sur la planche 1/2 quelques diagrammes de fonctionnement, tous établis en fonction du temps. La figure 1 y représente une chute liné aire, arbitraire, de température. La figure 2 montre la variation corrélative de tension V1 observée aux bornes de la résistance sensible "1". Ici donc une CTN par exemple. Sur la figure 3 on a porté en traits pleins forts: la somme V1 + tension de rampe. En pointillé la tension résultant du point de consigne. La sortie du comparateur ne sera validée que durant les instants ou la somme des tensions V1 + tension de rampe dépasse la tension de consigne. I1 en résulte, figure 4, que le moteur du circulateur ne sera alimenté, à l'intérieur de chaque période, que durant le temps porté en "hachuré" mais par tout ou rien, c'est à dire à pleine tension. Il en résulte qu'on obtientun effet proportionnel puisque ce temps d'alimentation est d'autant plus court qu'on se rapproche de la température de consigne, ou plus long qu'on s'en éloigne. Des expérimentations en vraie grandeur avec enregistrement en appartements, ont donné des variations totales de température de + 0,30c. autour du point de consigne affiché. Ce, pour des varia tions de températures extérieures importantes (- 12 à + 100c.) Un calcul montre qu'indépendamment du grand confort obtenu, ltéconomie d'énergie qu'on peut en attendre est au moins de 5 à 9% . Etant donné la modicité du prix de l'appareil, son amortissement est assuré au bout de quelques mois d'utilisation. REVENDICATIONS 1 - Dispositif électronique de régulation thermique à effet tout ou rien, de durée proportionnelle à l'écart entre la température à régler et la température de consigne préaffichée, caractérisé par une constitution sim ple comprenant essentiellement un comparateur et un générateur de ram pe et par l'adaptation de la période du dit générateur de rampe aux exi gences de fréquences maximales de démarrage des moteurs électriques de circulateur. 2 - Dispositif selon revendication "1" caractérisé en ce qu'il peut aisément être programmé à distance ou non, à l'aide d'horloges, en fonction de l'heure et ou du jour de la semaine, aussi bien en abaissement qu'en surélévation momentanée de la température. 3 - Dispositif selon revendications "1" et "2" caractérisé en ce qu'il peut aisément etre réglé, à distance ou non, sur une position hors gel.