Brevet FR2582788A1 — publié le 19861205

La présente demande de brevet d'invention concerne les modalités conceptuelles et constructives des commande et régulation de charge, tant aux "heures creuses" qu'en relance partielle aux "heures pleines" lorsque celle-ci s'avère momentanémen* nécessaire, d'un hydro-accumulateur a réchauffage uniquement électrique avec utilisation quasi-totale d'électricité "heures creuses". La figure 1/2 représente la courbe de pilotage automatique du réchauffage électrique ( P = puissance totale des résistances) aux "heures creuses" et en relance aux "heures pleines" en fonction de la température extérieure de base du site (-10 C par exemple); 3 cas de relance y sont représentés chacun par leur palier de limitation maximale: 1/3, 1/2 et 2/3. La courbe en pointillés (1 9-C) représente la sollicitation theorique des résistances de charge dans l'intervalle de variation de la température extérieure de +19 OC (O) à -io0c (100'Jo), pris comme exemple. Chaque période de charge aux "heures creuses" étant destinée à couvrir les besoins de chauffage de la période "heures pleines" postérieure, la courbe (l9-C) doit être corrigée afin de prendre en compte la variation statistique de la température moyenne de 2 jours consécutifs, en supposant cet écart systé- matiquement positif (Tmj1) Tmj2); ltétude statistique des tem pôratures moyennes journalières montre que cet écart diffère selon que l'on considère les périodes situées à une extrêmité ou à l'autre de l'abscisse (Te); par exemple, pour un climat donné: - Pour Tmj voisine de +150C, le Tmj 2 = 60C environ - Pour Tmj voisine de -100C, le Tmj 2 = 40C environ. La courbe de réglage du régulateur devient donc (25,B). Enfin, compte tenu des apports de chaleur gratuite dans les locaux d'habitation, il est d'usage d'admettre que le maintien d'une température intérieure de confort de 19 C nécessite la mise en service du chauffage vers 160C de température extéri- eure; la courbe réelle de régulation de charge devient donc (16,A,B,C). L'hydro-accumulateur ainsi régulé anticipe systématiquement la variation statistique à la baisse de la température moyenne entre 2 jours consécutifs. La figure 2/2 représente le schéma électrique qui permet d'obtenir le fonctionnement exposé ci-dessus; il est établi appareil en ordre de marche, en position d'arrêt en "heures pleines" et relance non sollicitée, et supposé équipé de 2 résistances identiques de réchauffage, à raison d'une par réservoir; ce schéma intègre puissance, régulation de puissance, asservissement, commandes et tklécommande, signalisation. Dans le circuit de puissance (supposé triphasé), la rési- stance (1) est sous la dépendance du contacteur (N-R); elle est sollicite tant en "heures creuses" (N= nuit) qu'en relance aux "heures pleines" (R = relance); ce contacteur comporte un contact auxiliaire faisant auto-alimentation de la bobine en période de relance. La résistance (2) est sous la dépendance du contacteur (N) et n'est sollicitée qu'en "heures creuses"; ce contacteur comporte un contact auxiliaire pour signalisation lumineuse de l'utilisation en relance du contacteur précédent (N-R). Au travers des contacteurs (N) et (N-R), les résistances (1) et (2) sont sous la dépendance d'un triac commun (3) pilote en fonction de la température extérieure par un régulateur automatique (non représenté) dont le signal de commande agit en (tri). Ce régulateur est en service continu et délivre sur le triac le signal correspondant à la température extérieure instantanée, 24 heures sur 24; en outre le triac reçoit entre ses bornes P et 0, soit un shunt (pilotage exclusif par le régulateur), soit un potentiom & re de réglage à distance dont le signal se superpose à celui du régulateur (signal de commande du régulateur majoré de l'affichage nanuel au potentiomètre); le relai (n) permet, par son contact inverseur, le passage automatique de l'un à l'autre. A noter que le triac commun pourrait être remplacé par 2 triacs correspondant ciiacun aux résistances (1) et (2). L'ensemble du circuit de commande est sous la dépendance de l'interrupteur général (4), que nous basculons de l'arrêt (A) vers la marche (M). Le contact (5) de- l'horloge chanse-tarif EDF est ouvert et le reste (nous sommes en "heures pleines"). Les chaînes électriques de contrôle et sécurité (6) et (7) des 2 réservoirs sont alimentées; nous supposons que tous les contacts des thermostats et pressostats reliés en strie sur chacune d'elle sont fermés; les contacteurs (N) et (N-R) et les relais (A) et (B) restent ouverts. Effectuons une relance par une impulsion manuelle sur le bouton-poussoir (8); la fermeture du contact entraine au travers de la chaîne de sécurité (7) et du second contact du relai (A), la mise sous tension des bobines du contacteur (N-R) et du relai (n) dont les contacts basculent; ces bobines restent sous-tension par leurs contacts d'auto-alimentation, après relachement et ouverture du bouton-poussoir (); la résistance (1) chauffe à puissance modulée en fonction de la température extérieure, et le triac inclus entre ses bornes P et 0 le potentiomètre (9) en position 0%. Le signal de mesure délivré par le régulateur sur la borne (';) du triac peut être amplifié par action nanuelle sur ce potentiomètre (9) et ce signal porté jusqu'à 1040; la rô- sistance (1) chauffe alors à pleine puissance; cette position maximale correspond su palier Y de la figure 1/2. La relance aux "heures pleines" s'effectue donc à puissance modulable entre les valeurs du signal correspondant d la température extérieure instantanée et le signal maxinouln (100-;) afficliable i.lanuellement sur le potentiomètre (9). Lorsque les valeurs limites dans la chaîne de sécurité (7) sont atteintes, cette chaîne s'ouvre et les bobines du contacteur (N-R) et du relai (B) ne sont plus alimentées; il en est de mCie en cas de coupure de secteur; Les contacteur et rlai reviennent A leur position de la figure 2/2; agrès retablissement du secteur, la relance doit être réenclenchée par action sur le houton-poussoir (8). Une relance en cours peut être effacée par ouverture de l'interrupteur général (4), suivie de sa referîneture autorisant la poursuite du fonctionnement automatique. L'interrupteur général (4) fermé, le contact horloge (5)(ou télécommande quelconque) se ferme au retour de la période "heures creuses"; le relai (A) bascule ses 4 contacts; les contacteurs (N) et (N-R) se ferment et leurs bobines sont sous-tension au travers des chaînes de sécurité (6) et (7) correspondantes, le basculement du dernier contact du relai (A) efface le relai (3) et le potentiomètre (9) est supprimé entre les bornes P et O du triac, remplacé par le s:iunt; le triac retrouve son pilotage intégral en fonction de la température extérieure par le régulateur automatique. Une coupure secteur en "heures creuses" sera suivie d'une reprise de la marche normale, au retour. Le retour de la période "heures pleines" entraîne ltouerture du contact (5) et les 4 contacts du relai (A) reprennent la position de la figure 2/2; nous revenons à la possibilité de relance expo sée ci-avant. Le bouton-poussoir (8) qui con mande une relance "heures pleines1,, le voyant (10) qui signale une relance "heures pleines" en cours, peuvent être implantés en façade de coffret électrique, à distance dans l'un des locaux chauffes, ou répétés à distance. Le potentiomdtre (9) ne peut être qu'unique et implanté soit en façade de coffret, soit à distance. Si nous avions 3 résistances au lieu de 2, nous aurions alors 2 possibilités de relance plafonnées l'une au 1/3 correspondante au palier X de la figure 1/2, l'allure aux 2/3 correspondante au palier Z. Enfin, si l'hydre-accumulateur était doublé d'un réchauffage par câbles électriques noyés dans le sol de la construction, se servant de celui-ci comme accumulateur compltei;:elltaire en "heures creuses", il serait adjoint au schéma de la figure 2j2 un ou plusieurs contacteurs cte co.mmantie du type (: Dans ce cas, la relance en "heures pleines" du sol ii'a pas d'intérêt compte tenu de l'inertie d l'émission de la chaleur. Revendications 1 - Dispositif de pilotage de la charge électrique d'un hydro accumulateur caractérisé en ce que le réchauffage de l'ac cumulateur est constamment soumis, tant en "heures creuses" qu'en relance aux "heures pleines", à un régulateur auto matique agissant, d'une manière constamment progressive et inversement proportionnelle aux variations de la tempéra ture extérieure seule ou de l'action conjointe de la tem pôrature extérieure et du vent. 2 - Dispositif selon revendication 1 ci-dessus caractérisé en ce que l'accumulation en "heures creuses" anticipe systé matiquement la baisse de la température moyenne de la période de décharge posterieure, ceci étant obtenu pan l'affichage sur le régulateur d'une pente prenant un compte la variation statistique à la baisse de la température moyenne journalière de 2 jours consécutifs. 3 - Dispositif selon revendication 2 ci- dessus caractérisé en ce que l'enclenchement de la relance aux "heures pleines" a pour effet de solliciter le relai B qui entraine l'inclu sion du potentiomètre (9) dans la commande du triac (3), lequel potentiomètre permet d'appeler jusqu'en totalité la puissance de la résistance de relance, ce qui fait qu'une relance aux "heures pleines" autorise un réchauffage manus ellement ajustable, variant de la puissance imposee dans l'insbantané par le régulateur à la puissance de cette résistance de relance. 4 - Dispositif selon revendication 3 ci-dessus caractérisé en ce qu'une relance aux "heures pleines" s'efface manuelle ment par action sur l'interrupteur général (4) et automa tiquement au retour de la période "heures creuses" qui suit, par la fermeture du contact (5) de l'horloge change-tarif EDF, avec dans les 2 cas, effacement du potentiomètre (9) et retour à l'action du régulateur seul agissant en fonction de la température extérieure. 5 - Dispositif selon revendication 4 ci-dessus caractérisé en ce que le pilotage du réchauffage électrique "heures creuses" de I'hydro-accumulateur s'applique simultanément sur un plancher chauffant électrique lequel constitue ainsi un accumulateur de complément.