Brevet FR2560671A1 — publié le 19850906

Installation de chauffage avec pompe à chaleur. L'invention concerne une installation de chauffage avec une pompe à chaleur, des radiateurs comprenant des soupapes et un dispositif de commande comportant un générateur de valeur de consigne destiné à la température de départ, qui fournit une valeur de consigne commandée en tant que valeur de consigne effective, déterminée en fonction d'une grandeur de commande telle que la température extérieure et/ou la température d'une pièce de référence. Selon une installation de chauffage connue de ce type (Manuel DANFOSS " Heat pump control type ECA 5166" de février 1983, pages 4 et ), la pompe à chaleur peut être rendue active quand l'installation de chauffage est soumise à une faible charge, et une chaudière brûlant du mazout peut être rendue active quand l'installation de chauffage est soumise à une sollicitation plus importante. Les radiateurs sont munis de soupapes thermostatiques. La valeur de consigne active de la température de départ est fonction de la température extérieure et peut être en outre influencée par la température d'une pièce de référence. La pompe à chaleur est mise hors circuit quand la température de retour dépasse une valeur maximale prédéterminée qui est réglée en particulier entre 50 et 55 C. Lorsqu'apparaissent des températures de retour élevées de cet ordre de grandeur, la quantité d'eau traversant le condenseur de la pompe à chaleur est faible et la température du condenseur prend des valeurs élevées, ce qui a une influence négative sur le rendement et la durée de vie de la pompe à chaleur. Ce phénomène apparaît en particulier quand on demande d'une part une température de départ élevée, soit parce que la température extérieure est basse soit du fait que la pièce de référence est trop froide, et d'autre part quand les soupapes des radiateurs sont totalement ou largement fermées, soit du fait du rayonnement solaire ou de toute autre "chaleur gratuite", d'une baisse de température désirée pour la nuit ou lorsqu'il y a eu un mauvais réglage. L'invention a pour but de proposer une installation de chauffage du type mentionné dans le préambule, dans laquelle le rendement et la durée de vie de la pompe à chaleur sont améliorées. Selon l'invention, ce but est atteint du fait que le dispositif de commande comprend un comparateur qui compare la valeur de consigne commandée à une valeur limite variable située autour d'une différence de température prédéterminée au-dessus de la température de retour, et que le générateur de valeur de consigne réduit la valeur de consigne effective au moins jusqu'à la valeur limite variable quand- cette dernière est dépassée par la valeur de consigne commandée. Lorsque la quantité d'eau chaude qui circule dans l'installation de chauffage est faible parce que les soupapes sont totalement ou largement fermées, il en résulte un refroidissement d'importance correspondante, ce qui fait que la température de retour est faible. De grosses différences entre la température de. départ et la température de retour caractérisent de ce fait une faible quantité d'eau en circulation. Quand la différence entre la valeur de consigne commandée, c'est-à-dire la valeur désirée pour la température de départ, et la valeur réelle de la température de retour est supérieure à la différence de température prévue pour la formation de la valeur limite, la valeur de consigne effective baisse. Avec le réglage fourni par les soupapes, les pièces individuelles reçoivent donc moins de chaleur qu'auparavant. La conséquence est que les soupapes s'ouvrent automatiquement quand il s'agit de soupapes thermostatiques, ou à la main quand les habitants ressentent l'abaissement de la température des locaux. De ce fait, la quantité d'eau chaude en circulation augmente et la différence entre la température de départ et la température de retour baisse. Comme le condenseur de la pompe à chaleur est traversé par des quantités d'eau plus importantes, la température différentielle baisse et de ce fait la température de départ actuelle. Le rendement et la durée de vie augmentent. Dans l'ensemble, la température de départ ne peut jamais être de ce fait supérieure à celle correspondant à la vAleur de consigne commandée. Mais lorsque le courant devient trop faible, la valeur de consigne effective baisse de manière que la température du condenseur puisse être maintenue à un faible niveau par amenée d'une quantité d'eau suffisante. Le générateur de valeur de consigne peut faire baisser la valeur de consigne effective d'autant plus fortement au-dessous de la valeur limite que la valeur de consigne commandée dépasse plus la valeur limite. La différence de température prédéterminée peut être fonction de la température de retour. Mais l'installation est particulièrement simple quand la différence de température prédéterminée peut être réglée sur une valeur fixe. Un dispositif de mise hors circuit qui répond quand la valeur réelle de la température de départ dépasse une valeur maximale prédéterminée est également avantageux. Ainsi, la pompe à chaleur peut être mise hors circuit quand la température de départ est trop élevée, en dépit de la commande par la valeur limite. L'invention va maintenant être expliquée plus en détail à l'aide d'un mode de réalisation et en référence au dessin annexé dans lequel: la figure 1 est un schéma d'un circuit d'une installation de chauffage bivalente selon l'invention, et la figure 2 est un schéma d'un circuit d'un dispositif de commande convenant à cette installation. L'installation de chauffage selon la figure 1 comprend plusieurs radiateurs 1, 2, qui sont reliés chacun par l'intermédiaire d'une soupape thermostatique 3, 4 à une conduite d'amenée 5 et à une conduite de retour commune 6. La source de chaleur est constituée par une pompe à chaleur 7 dont on n'a représenté que le condenseur 8, et par une chaudière brûlant du mazout 9, dont l'échangeur de chaleur 10 est représenté plus en détail. En outre, l'installation comprend une pompe de mise en circulation 11, une soupape mélangeuse à trois voies 12 et une soupape de dérivation 13. Un détecteur de température de départ 14 mesure la température de départ T de la pompe à chaleur, et un détecteur de température de v retour 15 mesure la température de retour Tr de l'installation. Un détecteur de température extérieure 16 mesure la température extérieure T et un détecteur de température d'ambiance 17 mesure la température a T. d'une pièce de référence. Un dispositif de commande 18 sert à la 1i mise en circuit et hors circuit de la pompe à chaleur 7 et du br leur de la chaudière 9 au moyen de conducteurs de commande correspondants 19 ou 20. Les valeurs de mesure des détecteurs de température 14 à 17 sont transmises au dispositif de commande 18 par des conducteurs de signaux 21 à 24. En outre, le dispositif de commande présente des entrées 25 à prévues pour y appliquer des grandeurs réglables. Comme le montre plus en détail la figure 2, les détecteurs de température 14 à 17 sont chacun associés à un pont de mesure 31 à 34. Chaque entrée de réglage est reliée à un dispositif de réglage, se présentant sous la forme de potentiomètres 35 à 40. Grace à ces potentiomètres, on peut régler les valeurs suivantes: avec le potentiomètre 35, une température extérieure minimale Tamin, avec le potentiomètre 36, l'inclinaison K de la ligne caractéristique de commande, avec le potentiomètre 37 une valeur de consigne de la température Tis d'une pièce de référence, avec le potentiomètre 38 une différence de température zà T, avec le potentiomètre 39 une température inférieure Tiu des pièces et avec le potentiomètre 40 une température de départ maximale T vmax Les éléments individuels coopèrent de la manière suivante: un comparateur 41 compare la température extérieure mesurée T à la a température extérieure minimale réglée Tamin et fournit par l'intermédiaire de sa sortie 42 une commande de mise hors circuit S appliquée à la pompe à chaleur 7 quand la température extérieure passe audessous de la valeur minimale réglée pour laquelle la pompe à chaleur ne peut plus fonctionner. La valeur minimale est située par exemple, pour les pompe à chaleur dont le condenseur est exposé à l'air de l'extérieur ou à l'eau, à environ -3 C. Une température de départ désirée T est obtenue dans un circuit vg de commande 43 à l'aide du facteur d'inclinaison K et de la température extérieure Ta, température de départ qui augmente quand la température extérieure baisse et qui reste à une valeur supérieure constante quand les températures extérieures sont très basses. Cette valeur désirée Tg vg de la température de départ est corrigée dans un dispositif de correction 44 à l'aide de la déviation de réglage entre la température des pièces T. et la valeur de consigne réglée Tis, ce qui fait que l'on :1 obtient une valeur de consigne commandée T de la température de vs départ. Cette valeur est fournie par l'intermédiaire d'un générateur de valeur de consigne 45 normalement en tant que valeur de consigne effective Ts Dans un circuit auxiliaire 46 est ajoutée à la température de retour T une différence de température A T, d'oh découle une valeur r limite G. Cette valeur limite est comparée dans un comparateur 47 avec la valeur de consigne commandée T. Quand cette dernière dépasse la vs valeur limite G, le générateur de valeur de consigne 45 est commandé de manière que la valeur de consigne effective T' s soit maintenue à une vs valeur égale ou plus faible que la valeur limite G. La valeur de consigne effective T prélevée à la sortie 48 est vs envoyée à un régulateur 49 et comparée dans ce dernier à la valeur réelle T de la température de départ, ce qui fait que l'on peut v obtenir à la sortie 50 un signal de régulation correspondant R pour le fonctionnement de la pompe à chaleur. Un comparateur 51 détermine si la valeur réelle Tv a atteint la valeur de consigne effective T' s. Si cela n'est pas le cas pendant une vs durée prolongée, de par exemple 45 minutes qui a été déterminée à l'aide d'une minuterie 52, un inverseur 53 est actionné et il inverse le fonctionnement avec la pompe à chaleur seule sur un fonctionnement en parallèle de la pompe à chaleur et d'une source de chaleur alternative, c'est-à-dire la chaudière 9. La même inversion a lieu quand la valeur réelle Ti de la température de la pièce de référence est passée au- dessous d'une valeur inférieure Tiu de la température des locaux pendant une durée prolongée, qui peut être déterminée à l'aide d'un comparateur 54. Il est souvent avantageux de relier logiquement les deux conditions d'inversion susmentionnées non pas selon une fonction OU mais selon une fonction ET. Un autre comparateur 55 fournit à sa sortie 56 un signal de mise hors circuit Q quand la valeur réelle Tv de la température de départ a dépassé une valeur maximale Tvmax réglée. Les états de commutation individuels peuvent être affichés par des signaux, en particulier des signaux lumineux. Dans une installation de ce type, on est assuré que la température de départ n'est pas supérieure à celle qui est absolument nécessaire, c'està-dire qu'il n'est pas produit plus de chaleur qu'il n'en est fourni. Si le courant baisse quand les température de départ sont élevées, par exemple du fait d'une fermeture partielle des soupapes des radiateurs, la température de retour T baisse également, et de ce fait r la valeur limite G. La valeur de consigne effective T's de la vs température de départ est alors réduite par rapport à la valeur de consigne Tvs commandée. Ceci peut être souhaitable, par exemple pour réduire la température pendant la nuit. Mais il n'est pas possible qu'un utilisateur économise ainsi de la chaleur quand la température des locaux baisse. S'il désire maintenir la température des locaux, il doit ouvrir plus fortement les soupapes des radiateurs. Il en résulte un courant plus important et un température plus faible du condenseur dans la pompe à chaleur, c'est-à-dire un rendement plus élevé. Une valeur avantageuse pour le réglage de la différence de température à T est d'environ 15 C. Selon'la température de retour, la valeur limite variable G peut alors être située sensiblement entre 35 et 45 C. En réduisant la valeur de consigne effective, on peut amener la différence entre la température de départ et la température de retour à des valeurs inférieures à 15 C. REVENDICATIONS 1. Installation de chauffage avec une pompe à chaleur, des radiateurs comprenant des soupapes et un dispositif de commande comportant un générateur de valeur de consigne destiné à la température de départ, qui fournit une valeur de consigne commandée en tant que valeur de consigne effective, déterminée en fonction d'une grandeur de commande telle que la température extérieure et/ou la température d'une pièce de référence, caractérisée en ce que le dispositif de commande (18) comprend un comparateur (47) qui compare la valeur de consigne commandée (T s) à une valeur limite variable (G) située autour d'une vs différence de température prédéterminée (ZT) au-dessus de la température de retour (T), et en ce que le générateur de valeur de r consigne (45) réduit la valeur de consigne effective (T' s) au moins vs jusqu'à la valeur limite variable quand cette dernière est dépassée par la valeur de consigne commandée. 2. Installation de chauffage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le générateur de valeur de consigne (45) fait baisser la valeur de consigne effective (T' vs) d'autant plus fortement au-dessous de la valeur limite (G) que la valeur de consigne commandée (Tvs) dépasse d'autant plus la valeur limite. 3. Installation de chauffage selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la différence de température prédéterminée (eaT) peut être réglée sur une valeur fixe. 4. installation de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par un dispositif de mise hors circuit (55) qui réagit quand la valeur réelle (Tv) de la température de départ dépasse une valeur maximale prédéterminée (T vmax).