Brevet FR2506937A1 — publié le 19821203

PROCEDE ETAPPAREIL POUR ANALYSER LA CONSOMMATION ENERGETIOUE D'UN BATIMENT La présente invention concerne un procédé d'analyse de la consommationénerrétique d'un Bâtiment, ainsi qu'un appareil pour la mise en oeuvre de ce prot On connaît déjà des appareils permettant de mesurer le temps de fonctionnement d'une installation de chauffage alimentée par le réseau électrique. Ces appareils sont soit des compteurs à rouleaux permettant des relevés mensuels, soit des compteurs équipés d'une sortie pouvant être connectée à un enregistreur à bande magnétique ou à un enregistreur pourvu d'une bande de papier et d'un stylet inscripteur. Les compteurs à rouleaux doivent être relevés mensuellement ce qui nécessite la mise à disposition d'un personnel important et compétent. Les compteurs à enregistreurs, qui suppriment cet inconvénient, sont par contre des appareils coûteux. La présente invention se propose de pallier les inconvénients susmentionnés en mettant à disposition un procédé et un appareil entièrement automatique, et en fournissant des indications précises qui permettent d'établir une signature énergétique d'un bâtiment. Dans ce but, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que l'on effectue régulièrement pendant au moins un intervalle de temps déterminé, des mesures simultanées de la température extérieure au bâtiment et du temps de fonctionnement du système de chauffage de ce bâtiment, et en ce que l'on enregistre en mémoire soit les résultats de ces mesures soit des données extrapolées à partir de ces résultats. Dans le but de permettre d'établir la relation existant entre la température intérieure et la température extérieure du bâtiment, on mesure également au moins une température intérieure au bâtiment. Selon une forme de réalisation préférée, on effectue lesdites mesures tous les intervalles de temps Lt et l'on procède automatiquement au calcul d' une moyenne des résultats de mesure tous les n tt,où n représente un facteur multiplicateur > 1, et l'on enregistre en mémoire lesdites moyennes calculées. Sur cette base, on peut par exemple effectuer une mesure toutes les minutes puis calculer et enregistrer en mémoire les moyennes horaires de ces mesures. L'appareil de mesure pour la mise en oeuvre de ce procédé ,est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour effectuer régulièrement et simultanément pendant au moins un intervalle de temps déterminé, des mesures de la température extérieure au bâtiment et du temps de fonctionnement du système de chauffage de ce bâtiment et des moyens de mémorisation pour enregistrer en mémoire soit les résultats de ces mesures soit des données extrapolées à partir de ces mesures. Pour permettre la mesure d'au moins une température intérieure au bâtiment, l'appareil comporte au moins une sonde de température disposée à un endroit prédéterminé de ce bâtiment. L'appareil comporte des moyens pour effectuer automatiquement lesdites mesures pendant des intervalles de temps prédéterminés,et des moyens pour effectuer automatiquement des moyennes de ces résultats de mesures à des intervalles de temps prédéterminés n t où n est un facteur multiplicateur 1. Cet appareil comporte au moins un microprocesseur agencé pour effectuer ces mesures et calculer ces moyennes pendant des périodes fixées à l'avance. Cet appareil est conçu de manière compacte et comporte dans un même boîtier au moins un microprocesseur, au moins une mémoire, des moyens de raccordement pour adapter au moins une sonde de la température extérieure, des moyens de raccordement pour adapter au moins un organe de mesure du temps de fonctionnement du système de chauffage du bâtiment, et au moins un organe de raccordement pour connecter un appareil de lecture agencé pour lire et/ou interpréter les données mémorisées. En outre, cet appareil peut comporter un ou plusieurs organes de raccordement destinés à raccorder des sondes de mesure de la température intérieure du bâtiment. La présente invention sera mieux comprise en référence à la description d'un exemple de réalisation et du dessin annexé dans lequel: La figure 1 représente un schéma-bloc de l'appareil selon l'invention, La figure 2 représente un graphique illustrant la puissance consommée en fonction de la température extérieure au bâtiment, La figure représente graphiquement la puissance consommée en fonction de la température extérieure au bâtiment pour un régime de fonctionnement discontinu du système de chaufage, La figure 4 représente graphiquement la signature énergétique du bâtiment avant et après assainissement thermique et, La figure 5 représente graphiquement l'efficacité de l'assainissement thermique en fonction de la température extérieure au bâtiment. En référence à la fig. 1, l'appareil selon l'invention comporte un boîtier isolant 1, par exemple en une matière synthétique tel que le polystyrène, à l'intérieur duquel sont montés les principaux composants. L'appareil est équipé d'un bloc d'alimentation 2 connecté au réseau en 3, qui comprend notamment un accumulateur, de préférence au cadmiumnickel, destiné à conserver le données mémorisées, en particulier en cas de panne du réseau électrique. Le bloc 2 comprend également un dispositif de détection des coupures de courant du réseau, ce dispositif étant connecté à la mémoire 4 à travers le microprocesseur 5 pour enregistrer en temps réel l'heure et la durée de la panne. Une ou plusieurs sondes de température extérieure 6, reliées à un convertisseur analogique-numérique 7 fournissent au microprocesseur 5 la mesure de la température extérieure en un ou plusieurs points extérieurs au bâtiment.On peut également prévoir d'équiper l'appareil d'une ou plusieurs sondes de température 8 raccordées à un conveKisseur analogique-numérique 9, pour fournir au microprocesseur des mesures de la température intérieu- re en différents points du bâtiment analysé. Un système intermédiaire 10 peut être raccordé par sa sortie 11 à un dispositif de lecture et/ou d'interprétation (non représenté), pour lire et/ou analyser les données enregistrées en mémoire. Une ou plusieurs sondes 12 sont connectées au travers d'un adaptateur 13 au microprocesseur 5 pour permettre l'enregistrement du temps de fonctionnement du système de chauffage. Le procédé selon l'invention, bien que reflètant le lieu commun "plus il fait froid à I'extérieur, plus il faut chauffer à l'intérieur afin de maintenir un certain confort", va toutefois plus loin en permettant de chiffrer pour un bâtiment donné, le surplus de consommation consécutif à un abaissement de la température extérieure. En termes plus techniques, la quantité dite :"signature énergétique" est définie par une relation sensiblement linéaire qui existe entre la puissance dissipée et la température extérieure.De manière plus raffinée, la connaissance heure par heure de cette dépendance entre consommation et température extérieure, permet un suivi de la vie dynamique d'un bâtiment qui débouche sur l'évaluation de certaines propriétés thermiques de la consommation (coefficient global de pertes, inertie, utilisation de l'énergie gratuite) ou de l'installation de chauffages (dimensions, pertes de maintien en température, fonctionnement de la régulation). Les avantages supplémentaires d'une telle méthode sont d'une part de pouvoir isoler certains jours critiques tels que week-ends, vacances, et d'autre part de pouvoir considérer n'importe quel intervalle de temps, depuis l'heure jusqu'à plusieurs jours,et ce dans le but d'obtenir les valeurs moyennes les plus significatives. L'appareil décrit mémorise heure par heure la consommation énergétique ainsi que la température extérieure moyenne, par exemple pendant une période de trois semaines. Ce délai écoulé, les mesures enregistrées sont lues à l'aide d'un microordinateur,afin d'être interprétées grâce à une infrastructure adaptée pour effectuer le dépouillement des mesures. La fig.2 représente graphiquement la courbe de la consommation de l'installation de chauffage en kW, en fonction de la température en degrés C. L'équation de la droite moyenne est la suivante P = - 3,27 T + 62,0 L'interprétation de ce graphique montre que - la puissance installée du système de chauffage est telle que le bâtiment considéré peut supporter une température extérieure mqyenne journalière de - 300C sans que le niveau de confort intérieur n'en soit affecté. - la valeur de la températyre extérieure moyenne journalière au-dessus de laquelle il n'est plus nécessaire de chauffer ce bâtiment est de 190C. Cette température est dénommée température de base et constitue un indicateur d'utilisation par ce batiment de l'énergie gratuite, telle l'énergie solaire ou l'utilisation d'appareils électriques. En ce qui concerne la construction elle-même, la faible dispersion des points de mesure autour de la droite indique que l'on a affaire à une construction de faible inertie thermique, bien étanchéifiée vis-à-vis des infiltrations d'air (influence du vent négligeable, correspondant aux points A et B), et peu sensible aux apports solaires (influence de l'ensoleillement non perceptible, correspondant aux points C et D). Connaissant la température extérieure moyenne T sur l'ensemble de la saison de chauffe, il est alors possible à partir de ce graphique de déterminer la puissance moyenne P dissipée au cours de cette même période, ce qui permet de déduire la consommation énergétique pour la période de chauffe, et donc l'indice d'énergie du bâtiment examiné. Dans le cas oli les bâtiments considérés sont soumis à différents régimes de fonctionnement tout au long de la journée, par exemple suite à un abais- sement noctumede la température dans les locaux, il est possible grâce à cette méthode de visualiser la marche de la régulation et d'en déterminer ainsi son efficacité. Sur le graphique de la figure 3, on a représenté un bâtiment pour lequel - de 23 h à 6 h (régime de nuit), le chauffage est coupé, la consommation durant cette période ne servant qu'au maintien en température de la chaudière. (Voir droite N). - de 6 h à 7 h (régime de relance), le chauffage est relancé fortement afin de compenser rapidement les chutes des températures intérieures des locaux dues à l'abaissement nocturne. On voit alors que la chaudière doit marcher à plein régime pendant cette période dès que la température extérieure descend au-dessous de - 4 C (voir la droite R). - de 7 h à 23 h (régime de jour), le chauffage est normalement enclenché afin d'assurer le niveau de confort requis dans les locaux (droite J). Sur la base de ces renseignements, il est alors possible de chiffrer l'économie réalisée grâce à cet abaissement nocture de la température, ou si besoin est, de trouver la régulation optimale pouvant apporter le maximum d'économies. Dans l'exemple donné,l'économie réalisée au cours de la période considérée peut être évaluée à 15%. Lorsque le bâtiment a subi une amélioration thermique, il est possible par comparnson des signatures énergétiques avant l'amélioration et après l'amélioration de chiffrer l'efficacité réelle de l'intervention effectuée, et si celle-ci n'est pas satisfaisante de trouver certains remèdes. La figure 4 représente des droites Q et S correspondant respectivement aux signatures énergétiques d'un bâtiment après et avant les transformations destinées à améliorer l'isolation thermique de ce bâtiment. La courbe de la figure 5 illustre l'efficacité d'un assainissement thermique en fonction de la température extérieure. L'appareil décrit s'adapte à tous les systèmes de chauffage conventionnels, notamment aux systèmes de chauffage central alimentés en combustible liquide ou gazeux, aux chauffages électriques ou chauffages a distance. Dans la pratique l'appareil est installé pour une période donnée pendant laquelle il effectue la mémorisation de la date, la mémorisation du temps de marche du système de chauffage, par exemple en effectuant une détection toutes les cinq secondes, la mémorisation de la moyenne horaire de la température mesurée toutes les minutes. Après le débranchement de l'appareil, celui-ci peut être raccordé au dispositif d'analyse qui permet de dépouiller les données enregistrées. Bien que la présente invention ait été décrite en référence à un mode de réalisation particulier de l'appareil et du procédé, ceux-ci peuvent subir différentes modifications et se présenter sous différentes variantes évi dentes pour l'homme de l'art. En particulier dans certains cas, il peut être intéressant de disposer d'une analyse plus fine du bâtiment, par exemple de connaître les températures intérieures pièce par pièce. Dans ce cas, il est possible de disposer dans chaque pièce ou dans un nombre déterminé de pièces du batiment,des sondes de température prélevant les températures intérieures. Par ailleurs il serait possible d'envisager d'utiliser l'appareil selon l'invention directement avec le micro-ordinateur permettant d'effectuer l'analyse et le dépouillement des données enregistrées. REVENDICATIONS 1. Procédé d'analyse de la consommation énergétique d'un bâtiment, caractérisé en ce l'on effectue régulièrement pendant au moins un intervalle de temps déterminé, des mesures simultanées de la température extérieure au bâtiment et du temps de fonctionnement du système de chauffage de ce bâtiment, et en ce qu on enregistre en mémoire soit les résultats de ces mesures, soit des données extrapolées à partir de ces résultats. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on mesure également au moins une température intérieure au bâtiment. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on effectue lesdites mesures tous les intervalles de temps en en ce que l'on procède automatiquement aux calculs d'une moyenne des résultats des mesures tous les nht, où n représente un facteur multiplicateur 21, et en ce que l'on enregistre en mémoire lesdites moyennes calculées. 4. Appareil de mesure pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour effectuer régulièrement et simultanément pendant au moins un intervalle de temps déterminé, des mesures de la température extérieure au bâtiment et du temps de fonctionnement du système de chauffage de ce bâtiment et des moyens de mémorisation pour enregistrer en mémoire soit les résultats de ces mesures,soit des données extrapolées à partir de ces mesures. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte également des moyens pour mesurer au moins une température régnant à l'intérieur de ce bâtiment. 6. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour effectuer automatiquement lesdites mesures à des intervalles de temps t prédéterminés,et des moyens pour effectuer automatiquement des moyennes des résultats de ces mesures à des intervalles de temps prédéterminés n t où n est un facteur multiplicateur 2 1. 7. Appareil selon la revendication 6. caractérisé en ce qu'il comporte au moins un microprocesseur. 8. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte, montés dans un même boîtier, au moins un microprocesseur, au moins une mémoire, des moyens de raccordement pour adapter au moins une sonde de mesure de la température extérieure, des moyens de raccordement pour adapter au moins un organe de mesure du temps de fonctionnement du système de chauffage du bâtiment, et au moins un organe de raccordement pour connecter un appareil de lecture agencé pou lire et/ou interpréter les données mémorisées. 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte des organes de raccordement pour connecter au moins une sonde de mesure de la température intérieure au bâtiment.