Brevet FR2497326A1 — publié le 19820702

DESCRIPTION L'invention a pour objet le comptage de l'énergie électrique d'appoint dans un chauffage mixte, aux fins de repartition équitable des dépenses correspondantes dans un même ensemble immobilier. On sait qu'un système de chauffage dit "mixte" assure le maintien des températures d'ambiance dans les locaux chauffés, par emnloi simultané ou alternatif de deux procédés différents. Le premier procédé, dit "chauffage de fond" ou "chauffage de base", est collectif ; par l'intermédiaire d'un certain fluide chauffant - qui peut être par exemple, de l'eau chaude ou de l'électricité -, il assure une température intérieure "de base" ou "de fond", généralement inférieure à la température souhaitée. Le second procede, dit "chauffage d'appoint", ou "chauffage de complement",ou encore "chauffage d'ajustement" est individuel, c'est-à-dire que la mesure de sa consommation d'énergie est comptabilisée - en même temps, le plus souvent, que la mesure de consommations étrangères au chauffage -, pour un même groupe de locaux ; dans le cas qui nous occupe, ce second.procédé utilise des convecteurs ou radiateurs électriques directs qui chauffent par effet-Joule (avec ou sans interposition d'un fluide intermédiaire, avec ou sans interposition de matériaux accumulant la chaleur) et qui permettent de combler l'écart eventuel entre la température intérieure assurée par le premier procédé et la temperature intérieure souhaitée. Pour simplifier la suite de l'expose, nous n'emploierons plus désormais que les termes de "chauffage de fond" pour le premier procédé et de "chauffage d'ajustement" pour le second. On sait également que les déperditions d'un local ou d'un groupe de locaux sont exactement caractérisées par leur coefficient "G" ou coefficient de déperdition volumique, exprimé en watts par mètre cube et par Kelvin d'écart entre température extérieure et température intérieure (W/m3.K). Ce "G" peut être extrêmement variable d'un local ou d'un groupe de locaux a l'autre. On sait enfin que la température intérieure n'est pas assurée par le chauffage seul, qu'il soit mixte ou non, mais aussi par des apports externes ou internes (ensoleillement, éclairage, machines domestiques, métabolisme des occupants, etc.). L'on enregistre donc des disparités sensibles, et de plus en plus souvent considérées comme injustes entre tels et tels locaux bénéficiant d'apports différents (selon leur exposition, leur situa tion ou leur occupation) et très variables dans le temps. Par ailleurs la plupart des procédés de chauffage ne disposent pas des régulations fines qui permettraient d'assurer (aux tolérances d'usage près) la même température dans tous les locaux chauffés et d'adapter au mieux les émissions de chaleur aux variations des apports externes et/ou internes. Seuls les convecteurs électriques equipes de régulations précises et sans inertie, permettent cet ajustement. Les systèmes de chauffage par l'eau chaude, en particulier, peuvent être à peu près correctement équilibrés sur des hypothèses fixes de températures extérieure et intérieure, non sans grandes difficultés, mais s'adaptent d'autant plus malaisément aux variations aléatoires des ap- ports qu'ils sont calculés avec imprécision ou trop inertes.Ainsi les chauffanes par radiateurs ou convecteurs à eau chaude équipés de robinets thermostatiques pourront être consicerés coite satisfaisants, de ce point de vue, mais non pas les chauffages à eau chaude par panneaux enrobés, dits "par le soi", non plus que la plupart des chauffages par câbles électriques chauffants enrobés. C'est donc plus particulièrement à ces deux derniers systemes que s adapte le oix le chauffage électri que d0^ustement. Cependant le fait de "chauffer juste" c' est-à-dire d'assurer la même température dans tous les locaux, bien ou mal exposés, favorisés ou défavorisés, n'est pas suffisant. Dans un même ensemble immobilier, selon la situation de tel ou tel local et selon les apports incertains et différents dont bénéficient les un cu les autres, il faudra de plus ou moins grandes quantités de chaleurs d'appoint pour porter à la même température un meme volume chauffé. Dans la mesure où les locaux n'auront pas été choisis en toute connaissance de cause, l'inégale répartition des dépenses qui s'ensuivra obligatoirement sera mal perçue, consideree conne injuste, et d'autant plus que les prix de l'énergie croîtront.C'est la raison pour laquelle la réparti- tion des frais de chauffage par le seul comptage des quantités de chaleur consommées (même atténuée par un terme fixe plus ou moins important) ne pourra être unanimement admise, puisque ces quantités varieront, pour un même volume chauffe et pour une même température intérieure, sel on des conditions de situation et d'expo.ition qui n'auront pas été voulues dans tous les cas, et dont les consequences sur les frais de chauffage auront éte le plus souvent ignorées. L'invention vise à remédier aux inconvénients réels qui ont été exposés en pue mettant de repart,r, dans tous les cas de chauffas électrique d'ajustement, les quantités d'energie consommées par l'appoint en fonction des volumes chauffés (ou des surfaces si la hauteur des locaux est une constante), pour les quantités d'énergie utilises pour atteindre une température intérieure de réference (t') identique pour tous les locaux ;; en fonction des températures supérieures (t) quelles qu'elles soient, choi sies par tel ou tel occupant, et du volume ou de la surface), mais sans tenir compte des inégalités de situation ou d'exposition, pour les quantités d'énergie utilisées pour passer de (t') à (t), dites quantités d'énergie excédentaires ; sans faire participer à la repartition des quantités d'énergie excédentaires, destinees à passer de (t') à (t), ceux qui auront choisi de ne pas dépasser (t'). Les caractéristiques de l'invention résulteront de la description qui suivra, en référence à la figure unique annexée, qui est un schéma partiel, nullement limitatif, du principe de l'invention. Une ou plusieurs resistances electriques chauffantes 1 sont commandées par un thermostat reglable 2 à la disposition de l'usager. L'énergie consommée est mesurée par un compteur 3 et par un compteur 5 qui peuvent etre effectivement des compteurs d'energie électrique, mais plus simplement des compteurs de temps de fonctionnement gradues en heures ou en kilowatts-heure. En effet, la puissance totale de la resistance ou des résistances étant fixe, la consommation est donnée indirectement par le calcul du produit "puissance x temps de fonctionnement "ou directement par lecture du cadran si celui-ci est destine à accompagner une ou des résistances de puissance totale préfixee et donc gradué en kilowatts-heure. Le compteur 3 est commandé par un dispositif thermostatique 4 qui ouvre son circuit d'alimentation lorsqu'une température d'ambiance prédétermi- nee (t') est dépassée. Le dispositif thermostatique 4 doit être réglable de façon que l'ouverture du circuit corresponde à une température d'air prise au milieu du local ; le réglage étant fait, il doit demeurer inaccessible à l'utilisateur et non modifiable au gré de celui-ci. Le compteur 3 mesure ainsi les quantités d'énergie utilisées pour maintenir des températures d'ambiance inférieures ou égales à (t'), selon le réglage du dispositif 2. Le compteur 5 est alimenté en permanence quand la ou les résistances 1 sont en service. Il mesure ainsi les quantités totales d'énergie utilisees pour maintenir des températures d'ambiance (t) superieurs à (t'), selon le réglage du dispositif 2 Les quantites d'énergie utilisées pour maintenir des températures d'ambiance comprises entre (t') et (t) sont donc connues par l'écart entre l'index du compteur 5 et celui du compteur 3, compte tenu - le cas échéant des index affichés lors des relevés précédents. Les compteurs peuvent entre soit incorporés aux convecteurs, soit regroupes à distance des convecteurs, par exemple par appartement, soit regroupés pour tout un ensemble immobilier, soit agencés de façon à permettre-la lecture directe de Q (t') et de Q (t) - Q (t') soit enfin associés à des calculateurs exécutant toutes les opérations de repartition. EXEMPLES D'APPLICATIONS Le procédé s'applique d'abord aux installations de chauffage dites "mixtes" (base ou fond collectif utilisant une énergie quelconque et appoint ou complément ou ajustement électrique raccordé sur un compteur dit "indivi duel"). Le procédé peut s'appliquer également aux installations de chauffage électri que dites "par bi-jonction", dans lesquelles les convecteurs sont équipés d'une resistance alimentée par le système collectif de distribution d'éner gie et d'une résistance raccorde sur le comptage individuel. Il ne concerne dans ce cas que la seconde resistance. Le procédé peut s'appliquer également aux installations de chauffage électri que direct dans des ensembles immobiliers, que les corps de chauffe electri ques soient raccordés sur des compteurs individuels ou sur un compteur general. Le procédé peut s'appliquer également en n'utilisant qu'un seul compteur (3) pour les quantités d'énergie utilisées pour atteindre et maintenir la tempe rature de réference. Dans ce cas, la répartition de l'énergie n'est faite que pour la fraction correspondante, au prorata des volumes chauffés ou des surfaces. L'energie excédentaire demeure entièrement à la charge des usagers, sans possibilité de compensation. Le procede peut s'appliquer enfin à la mesure des "G" en chauffage permanent, par addition d'un second dispositif thermostatique 4 commandant le compteur 5 et calé à une valeur (t) > (t'), ces deux valeurs restant fixes. G est déduit des consommations par les degrés-heures (ou degres-jours) étant calculés ou mesurés par ailleurs. JUSTIFICATION ET PROCEDURE DU SYSTEME DE REPARTITION Apports externes et/ou internes Pour un local donné (ou un ensemble de locaux donnés) et dans un intervalle de temps déterminé, la quantité de chaleur Q (A) fournie par les apports externes et/ou internes, est une constante. Quantité de chaleur nécessaire pour maintenir une température intérieure Q (t) = G.V.i. DH (t) - Q (A) avec Q (t) = Quantité de chaleur necessaire pour maintenir la temperature inté rieure (t) exprimee en ("C). V = Volume chauffé en (m3). i = Coefficient d'intermittence à ne pas confondre avec un coefficient incluant à la fois une intermittence ET des apports gratuits. Ceux-ci sont exprimés par Q (A) -. Il s'agit là uniquement d'une intermittence éventuelle dans l'utilisation des convecteurs électriques. DH (t) = Degrés-heures de base (t) G = Coefficient volumique de déperdition exprimé en (W/m3.K). Q (t) est donc exprimé en (W/h). Nous utilisons la notation (DH) de préférence à (24.DJ) où DJ représentent les degrés-jours, afin de simplifier les expressions. Les deux notations (DH) ou (24.DJ) peuvent cependant être utilises l'une ou l'autre selon le degré de precision souhaité. Pour maintenir une température interieure (t') plus faible que (t), il faudra, dans le même laps de temps Q (t') = G.V.i.' DH (t') - Q (A). Il n'est pas certain en effet, que le coefficient d'intermittence soit le même dans les deux cas. Quantite de chaleur nécessaire pour passer de (t') à (t) Avec (t')c c (t), l'on a Q (t) - Q (t') = G.V. (i. DH (t) - i'. DH (t')) Pour le local ou l'ensemble de locaux (n), l'on écrira i. DH (t) - i'. DH (t') = D (n), d'où Q (t) - Q (t') = G.V. D (n) Q (t) et Q (t') sont. respectivement donnés par les compteurs 5 et 3. Procédure de répartition Pour chaque local ou ensemble de locaux, on calcule G selon le Document Technique unifié en vigueur. Il est essentiel, s'agissant de répartition, que ce calcul soit mené de façon homogène. Les volunies chauffés V (n) sont identifiés. On calcule . Pour la totalité des locaux, on calcule rM ( pondére selon les volumes et les D (n) ) . La température (t') étant la même pour l'ensemble des locaux, la somme des compteurs 3 (compte tenu des index précédents") sera répartie selon la clé Ainsi sont compenses les anomalies de situations et de consommations qui font que certains - bénéficiant de moins d'apports que d'autres - ont besoin d'une plus grande quantité d'énergie d'appoint pour atteindre (t'). La température (t), ainsi que les durees de maintien de cette temperature, peuvent être extrêmement variables selon les locaux. Ces différences seront correctement prises en compte, y compris celles sur G ou sur Q (A), par la clé de répartition Q 2 (n) = V (n) . GM. D (n)J REVENDICATIONS 1. Procéde de comptage et de répartition des consommations d'énergie d'un chauffage électrique de complément, caractérisé en ce que la consomma tion d'énergie électrique totale et la consommation d'energie électrique nécessaire pour atteindre et maintenir une température de référence du local chauffe identique pour tous les locaux équipés de corps de chauffe d'appoint d'un même ensemble immobilier sont décomptées séparement, corps de chauffe par corps de chauffe > par deux compteurs. 2. Procéde suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les compteurs sus-vises sont des compteurs de temps. 3. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les compteurs sus-visés sont des compteurs d'énergie. 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'un des compteurs sus-visés est asservi à un dispositif ther mostatique le mettant hors circuit lorsque la temperature d'ambiance depasse la température de référence. 5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérise en ce que le compteur décrit dans la revendication 4 demeure unique. 6. Procédé suivant l1une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les deux compteurs sont chacun asservi à un dispositif thermos tatique le mettant hors circuit lorsque la température d'ambiance dépasse une valeur préfixiez différente pour chaque compteur. 7. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les deux compteurs sont incorporés à chaque corps de chauffe. 8. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les compteurs sont regroupes à distance des corps de chauffe, soit par logement, soit par groupes de logements. 9. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la soustraction des index des deux compteurs de chaque corps de chauffe est automatisée. 10. Procédé suivant l'une quelconque des. revendications 1 à 9, caractérisé en ce que tous les compteurs sont associes à un calculateur qui exécute auto matiquement toutes les operations de répartition de l'énergie consommée et/ou des dépenses correspondantes.