Brevet FR2552546A1 — publié le 19850329

La présente invention a trait à un appareil de comptage de l'énergie thermique cédée par un fluide traversant une partie de conduite relative, en particulier, à un seul utilisateur d'installations centralisées de chauffage. On sait quelle est l'importance fondamentale, aux fins de la limitation des consommations d'énergie, d'une comptabilisation correcte de l'énergie thermique effectivement utilisée par les divers usagers, au point que l'absence de systèmes de comptabilisation peut rendre totalement vains les avantages de la centralisation des installations de chauffage, tant au niveau d'un bâtiment qu'au niveau d'un quartier. Cette exigence se retrouve également dans le domaine industriel où une comptabilisation fiable de l'énergie thermique permettrait de rationnaliser les consommations d'énergie.On a, par conséquent, développé des systèmes de mesure indirecte , basés sur une comptabilisation des temps d'ouverture de vannes thermostatiques com mandées par un "local échantillon", ou faisant appel à des capteurs de référence situés en un "mur échantillon", dont la limite est évidemment déterminée par la qualité de 1' "échantillon" ainsi que par une grande possibilité de fraude de la part de l'usager, et des systèmes de mesure directe , basés sur la détection du débit volumétrique du fluide, dont la limite est inhérente à l'impossibilité d'obtenir, même en faisant appel à des méthodologies non traditionnelles et donc coûteuses, de grandes précisions (supérieures à 2-3%). La présente invention a pour objet la réalisation d'un appareil de mesure directe de l'énergie thermique cédée par un fluide traversant une partie de conduite, relative à un usager, qui permette de nettement améliorer le rapport précision/prix, afin d'en permettre une large diffusion sur le marché des utilisateurs potentiels. Sur la base de la présente invention, on réalise un appareil de comptage de l'énergie thermique cédée par un fluide traversant une partie de conduite, caractérisé par le fait qu'il comporte un premier dispositif de mesure du débit massique dudit fluide, délivrant un premier signal, y relatif, de sortie ; des deuxièmes dispositifs de mesure de la température dudit fluide à l'entrée et à la sortie de ladite partie de conduite, délivrant un deuxième signal, y relatif, fonction de la différence de température ; un troisième dispositif de traitement desdits premier et deuxième signaux, délivrant un troisième signal, fonction de la puissance thermique instantanée cédée par ledit fluide durant la traversée de ladite partie de conduite ; et un quatrième dispositif de traitement dudit troisième signal, fournissant une indication de la quantité d'énergie thermique cédée par ledit fluide durant la traversée de ladite partie de conduite. Aux fins d'une meilleure compréhension de la présente invention, nous décrirons ci-dessous, uniquement à titre d'exemple non limitatif, un de ses modes possibles de réalisation, en nous référant aux dessins joints, où: la figure 1 représente un schéma sous forme de blocs d'un appareil de comptage réalisé selon la présente invention ; et la figure 2 représente un schéma de réalisation de l'appareil de la figure 1. En nous référant aux figures 1 et 2, la réféence 1 indique une tuyauterie (reliée à une installation centralisée de chauffage, non illustrée) destinée au passage (dans le sens indiqué par les flèches) d'un fluide de chauffage traversant une partie de conduite 2, en série, appartenant à un appareillage d'usager 3 utilisateur d'énergie thermique, constitué, à volonté, d'un ou plusieurs radiateurs de chauffage de locaux. A la tuyauterie 1 est relié en série, au moyen par exemple de brides d'attache 4, un appareil 5 de mesure de débit massique (m) qui comporte, en tant qu'élément sensible, un tube 6, courbé en forme de U , monté de façon parfaitement libre c'est-à-dire exempt d'obstructions ou d'organes internes, et à parois lisses.Tandis que les extrémités du tube 6 sont fermement ancrées à la base de l'appareil 5, du coté des brides 4, sa partie courbe peut vibrer librement à sa fréquence naturelle, sous une action de pilotage engendrée par un électro-aimant 8. Le fluide qui circule dans le tube en U 6 exerce, sur ce dernier, une série de forces transversales engendrées par la combinaison de l'oscillation forcée du tube et de la vitesse propre du fluide qui le parcourt. L'action de ces forces, qui s'exerce dans des directions opposées sur les deux bras du tube, provoque une torsion de ce tube, torsion dont l'angle, plus accentué du côté de l'extrémité libre, est linéairement proportionnel à la messe en mouvement qui, à chaque instant, traverse le tube 6. Deux capteurs électromagnétiques de position 10 sont montés des deux côtés du tube en U 6, et mesurent avec précision l'angle de torsion.On obtient, en exploitant le principe du déphasage des signaux entre les deux bobinages et à travers un circuit 11, un signal électrique 12, proportionnel au débit massique du fluide traversant la partie de conduite 2. En amont, et en aval, de l'appareil 5, sont disposés, sur la tuyauterie 1, deux robinets 14. A l'entrée et à la sortie de la partie de conduite 2, sont disposées, sur la tuyauterie 1, deux sondes de température, 15 et 16 respectivement, qui délivrent deux signaux électriques, 17 et 18, respectivement proportionnels aux températures T1 et T2 du fluide, qui sont appliqués à un circuit 19 qui délivre un signal électrique de sortie 20, proportionnel à la différence bT entre les températures T1 et T2. Les signaux analogiques 12 et 20 sont appliqués à deux convertisseurs analogique -numérique 22 et 23 qui délivrent des signaux 24 et 25, respectivement, qui parviennent à un circuit de traitement 26, comprenant, à volonté, un microprocesseur, qui délivre un signal de sortie 27, proportionnel à la puissance thermique instantanée cédée par le fluide durant la traversée de la partie de conduite 2, selon la formule H = m' dT Cp où Cp représente la chaleur spécifique moyenne dans la plage de température T1-T2. Le signal 27 est utilisé pour la commande d'un instrument de visualisation 29, numérique ou à aiguille mobile, à volonté, étalonné en Watts, indiquant cette puissance thermique. Ce meme signal est en outre appliqué à un instrument de visualisation 31, à indication à volonté mécanique ou numérique, étalonné en Watts/heure, indiquant l'énergie thermique cédée par le fluide, durant la traversée de la partie de conduite 2, à l'installation d'utilisateur 3. Cet instrument 31 est commandé par un circuit in tégrateur 32, à volonté électromécanique, doté par exemple d'un moteur pas à pas qui commande un indicateur à plusieurs disques décimaux, ou électronique , qui traite le signal 27 selon la formule pour obtenir la quantité d'énergie thermique cédée durant l'intervalle de temps t2-t1. Les avantages présentés par l'appareil de comptage de la présente invention résultent clairement de la ds- cription qui précède ; en particulier, l'énergie thermique cédée par le fluide durant l & traversée de la partie de conduite 2 est mesurée à travers l'appareil 5 de mesure du débit massique et à travers Bes- aonde- de température 15 et 16, de façon fort prédise et pratiquement indépendante des variations de densité, dir température, de pression, de viscosité et de tout autre paramètre généralement quelconque, selon une réalisation fort simple et donc d'un coût réduit. La comptabilisation de l'énergie thermique effectivement utilisée par les divers utilisateurs d'installations de chauffage centralisées est donc rendue possible par l'utilisation d'un appareil de comptage distinct p.o-w chaque installation d'usager 3, montée en dérivation sur la tuyauterie principale 1. I1 est enfin clair que des modifications et v-a- riantes peuvent être apportées à la forme de réalisation, décrite, de l'appareil de comptage selon la présente inven- tion, sans sortir pour cela du cadre de cette deraiere. REVENDICATIONS 1. Appareil de comptage de l'énergie thermique cédée par un fluide traversant une partie de conduite (2), caractérisé par le fait qu'il comporte un premier dispositif (5) de mesure du débit massique dudit fluide, délivrant un premier signal, y relatif, de sortie (12) ; des deuxièmes dispositifs (15, 16, 19) de mesure de la température dudit fluide, à l'entrée et à la sortie de ladite partie de conduite (2), délivrant un deuxième signal, y relatif, (20), fonction de la différence de température; un troisième dispositif (26) de traitement desdits premier (12, 24) et deuxième (20, 25) signaux, délivrant un troisième signal (27), fonction de la puissance thermique instantanee cédée par ledit fluide durant sa traversée de ladite- partie de conduite (2 > ; et un quatrième dispositif (31) de traitement dudit troisième signal (27), fournissant une indication de la quantité d'énergie thermique cedée par ledit fluide durant la traversée de ladite partie de conduite (2). 2. Appareil, selon la revendication 1, caractérisé par Le fait que le premier dispositif (5) prend un dispositif capteur de débit massique, du type com poerLant un tube courbé (6) et branché en série sur ladite Partie de conduite (2), ledit dispositif étant doté de dEsposit-is de pilotage (8) destinés à provoquer une vibration dudit tibe courbe, de dispositifs capteurs (fO) destimes à deteater la torsion, en résultant, dudit tube et de dispositifs de traitement (11 > destinés à fournir ledit premier signal de sortie (12), fonction dudit débit massique. 3. Appareil, selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé par le fait que lesdits deuxièmes dispositifs comportent des sondes de température (15, 16), destinées à détecter la température, respective, dudit fluide à l'entrée et à la sortie de ladite partie de con duite, (2) et des dispositifs, constitués de circuits, (19) recevant les signaux (17, 18) desdistes sondes (15, 16) et délivrant ledit deuxième signal (20), fonction de ladite différence de température. 4. Appareil, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que, entre lesdits premier (5) et deuxièmes (15, 16, 19) dispositifs et ledit troisième dispositif (26), sont disposés des convertisseurs correspondants de signal analogique en signal digital (22, 23). 5. Appareil, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le dit troisième dispositif (26) comprend un microprocesseur. 6. Appareil, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit troisième signal (27) commande un instrument de visualisation numérique (29), indiquant ladite puissance thermique. 7. Appareil, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit quatrième dispositif comprennent un instrument de visualisation (31) mécanique de ladite quantité d'énergie thermique cédée 8. Appareil, selon la revendication 7, caractérisé par le fait que ledit instrument de visualisation (31) est commandé par des dispositifs mécaniques (32) intégrateurs, commandés par ledit troisième signal (27). 9. Appareil, selon la revendication 7, caractérisé par le fait que ledit instrument de visualisation (31) est commandé par des dispositifs électromécaniques intégrateurs commandés par ledit troisième signal (27). 10. Appareil, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite partie de conduite (2) où se produit ladite cession d'énergie thermique, est constituée d'au moins un appareil (3) utilisateur d'énergie thermique. 11. Appareil, selon la revendication 10, caracté risé par le fait que ledit appareil (3) comporte une installation de chauffage d'un local au moins.