Brevet FR2576121A1 — publié le 19860718

APPAREIL PERMETTANT DE COMMANDER LE FONCTIONNEMENT D'UNE INSTALLA- TION DE CHAUFFAGE ET/OU DE CLIMATISATION ET VENTILATION COMPORTANT EVENTUELLEMENT PLUSIEURS GENERATEURS FONCTIONNANT AVEC DES ENERGIES DIFFERENTES. La présente invention a trait à un nouveau type d'appareil permettant de commander le fonctionnement (mise en route et arrêt) d'une installation de chauffage et/ou climatisation et ventilation comportant éventuellement plusieurs générateurs fonctionnant avec des énergies différentes. On entend par générateur : une chaudière à gaz,à fuel ou électrique; une résistance électrique ; un ventilateur ; un compresseur frigorifique...etc, tout appareil produisant et provoquant un transfert de chaleur. Dans la suite de la description, l'appareil conforme à l'invention sera désigné par l'expression "régulateur de chauffage". Les installations de chauffage central, de climatisation, qu'elles soient du type centralisé commun, chaudières + radiateurs à eau, générateurs d'air chaud ou froid avec gaines d'air, pompes à chaleur à eau ou à air réversibles ou non, comportent toutes des moyens permettant de les réguler en fonction des besoins. En général, ces moyens sont constitués par un thermostat d'ambiance commandant la mise en route ou l'arrêt du générateur. S'il est relativement facile de réguler et piloter une installation de chauffage central ne comportant qu'un seul générateur d'énergie, il n'en n'est pas de même lorsque ladite installation est équipée, comme cela est de plus en plus fréquent de nos jours, de plusieurs générateurs de chauffage fonctionnant avec des énergies différentes, soumises à des priorités d'utilisation qui peuvent être liées aux prix des différents combustibles et qui débitent dans le même circuit de chauffage (radiateurs à eau, planchers chauffants à eau, réseaux de gaines d'air..). En effet, de telles installations nécessitent pour leur régulation des systèmes très complexes comportant un grand nombre de conducteurs de liaison entre le boitier thermostat et le ou les différents générateurs. I1 n'est pas rare de dépasser dix conducteurs rien que pour commander par exemple une pompe à chaleur air/air réversible assurant les besoins-de chauffage et de climatisation. De ce fait, l'installation est compliquée et onéreuse. Or on a trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, un nouveau type de régulateur de conception particulièrement simple qui, non seulement, peut être utilisé pour commander le fonctionnement d'une installation de chauffage ne comportant qu'un seul générateur mais également peut être adapté pour des installations comportant plusieurs générateurs fonctionnant avec des énergies différentes et ne nécessitant pour son fonctionnement qu'une seule ligne de liaison entre les moyens de contrôle d la température d'ambiance et les moyens de commande proprement dits de mise en route et d'arrêt du ou des générateurs de chauffage, lesdits moyens de contrôle et de commande étant par ailleurs alimentés directement par le courant électrique du secteur. D'une manière générale, le régulateur de chauffage conforme à l'invention se compose essentiellement d'un ensemble alimenté en courant continu basse tension à partir du secteur alternatif, cet ensemble étant composé : a) d'un-boitier de contrôle de la température d'ambiance comportant essentiellement un contact électrique pouvant prendre deux états, un ouvert, un fermé, en fonction des variations de température du lieu à contrôler, b) un boitier de commande du générateur de chaleur proprement dit, ledit boitier comportant - un contact électrique de commande dudit gé nérateur, - une résistance, - un comparateur détectant la présence ou l'ab sence de courant à l'intérieur de la résistance précitée, lesdits boitiers de contrôle et ae commande étant reliés par une ligne à deux conducteurs qui trans met au boitier de commande du générateur l'état du con tact du boitier de contrôle sous la forme d'un courant qui, lorsqu'il traverse la résistance que comporte le boitier de commande provoque l'actionnement du contact électrique commandant la mise en marche du générateur de chaleur. Si un tel appareil peut être utilisé pour commander une installation ne comportant qu'un seul générateur, il peut être facilement adapté pour commander une installation comportant une pluralité de générateurs, le boitier de contrôle comportant alors autant de contacts électriques qu'il y a de générateurs à commander. L'invention et les avantages qu'elle apporte seront cepEndant mieux compris grâce aux exemples de réalisa tion donnés ci-après à titre indicatif mais non limita tif et qui sont illustrés par les schémas annexés dans lesquels - les figures 1 et 2 illustrent respectivement les schémas de principe du boitier de contrôle (figure 1) et du boitier de commande (figure 2) d'un appareil conforme à l'invention permettant de commander le fonctionnement d'une installation de chauffage comportant un seul générateur - les figures 3 et 4 illustrent respectivement les schémas de principe du boitier de contrôle (figure 3) et du boitier de commande (figure 4) pour une installation comportant une pluralité de générateurs de chaleur (trois dans le cas présent). Si l'on se re-porte aux schémas annexés, l'appareil- lage conforme à l'invention se compose essentiellement dun boitier de contrôle de la température d'ambiance (voir figure 1) a e. boitier de commande proprement dits de mise en action du générateur. Ces deux éléments (boitier de contrôle (1) et boitier de commande (2)) sont reliés entre eux par l'intermédiaire d'un câble (3) du type téléphonique à deux conducteurs. Le boitier de contrôle (1) est chargé, par exemple, de détecter les besoins en chauffage, par exemple du local à chauffer ou bien la satisfaction d'énergie calorifique de ce local si l'élément sensible est placé dans l'ambiance. Le boitier de contrôle d'ambiance (1) se compose essentiellement - d'un élément (4) sensible à la température à contrôler tel que bilame, bulbe, capillaire, thermocouple, thermistance.. , - d'un afficheur de consigne (5) propre à l'élément sensible - d'un contact électrique (6) (interrupteur mécano~ que ou semi-conducteur), lié à l'élément sensible (4) et à sa consigne (5). Ce contact électrique (6) possède deux états ouvert ou fermé1 - d'une résistance-R montée en série avec le contact électrique (6) et dont la valeur peut être ajustée afin de régler le courant la traversant, - d'un pont redresseur (7) à quatre diodes, - d'un bornier (8) comportant deux bornes A et B auxquelles sont raccordésle câble téléphonique de liaison (3) avec le boîtier de commande proprement dit (2). (voir figure 2). Le boitier de commande du générateur de chauffage proprement dit (voir figure 2) se compose essentiellement - dun système d'alimentation en courant continu (9) relié directement au secteur alternatif ; cette alimentation donne une tension électrique entre les bornes A et B du bornier (8) de faible valeur (inférieure à 48 volts), - d'un relai (10) commandé par un comparateur (11) et qui permet d'actionner le générateur de chauffage proprement dit non représenté, - d'un comparateur (11) permettant de détecter la présence ou l'absence de courant dans une résistance r, courant qui indique que le contact électrique (6) du boitier d'ambiance (1) est fermé alors que l'absence de courant indique que le contact électrique (6) est ouvert, - d'un bornier à deux bornes (a,b) relié, comme dit précédemment, aux bornes A et B du boitier de contrôle (1) par l'intermédiaire d'un câble téléphonique à deux conducteurs. Le fonctionnement d'un tel appareillage est le suivant. Soit U la tension continue générée par le système d'alimentation continu. Lorsque le contact électrique (6) du boitier d'ambiance (1) est fermé, le courant i traversant la résistance r est : i = U avec U R+r r i ^J Le réglage de R permet de régler i et, en consé- quence, la tension v -- ri aux bornes de r branché entre le pôle négatif (par exemple) et l'entrée + (par exemple) du comparateur (11). L'autre entrée du comparateur (11) est soumise à une tension par rapport au pôle -, légèrement inférieure à la tension v . Ainsi, grâce à une telle réalisation, la ligne (3) à deux fils entre le boi- tier de contrôle (I) et le boitier de commande (2) ne transmet que l'état du contact électrique (6) situé dans ledit boitier de contrôle (1).Cette transmission d'état est matérialisée par la valeur du courant circulant dans cette ligne (3). Un tel appareillage peut facilement être adapté pour assurer la commande du fonctionnement (mise en route et arrêt) d'une installation de chauffage central comportant une pluralité de générateurs fonctionnant avec des énergies différentes. Une telle adaptation est illustrée par les figures 3 et 4 illustrant un mode de réalisation permettant de commander trois générateurs, une telle adaptation pouvant être généralisée à .. générateur en cascade. Dans ces figures 3 et 4, les mêmes moyens que ceux décrits aux figures 1 et 2 pour la commande d'un seul générateur ont été désignés par les mêmes références affectées d'un indice (1,2 ou 3) correspondant aux générateurs en question. Si l'on se reporte à la figure 3, on remarque que dans le boitier de contrôle (1) permettant de commander dans le cas présent trois générateurs Gl,G2,G3 - l'élément sensible (4) à la température est unique, - la consigne (5) est également unique, - les contacts (61,62,63) seront distincts et seront décalés d'une valeur fixe quelque soit la consigne ; par exemple, si la consigne est placée à 20"C, le contact (6l) est fermé si la température mesurée est de 19,80C et est ouvert si la température mesurée est de 20,2"C, le contact 62 ayant quant à lui des valeurs de fermeture et d'ouverture décalées de 0,5"C en-dessous par rapport au contact 61 alors que le contact 63 a ses valeurs décalées de 1"C en-dessous par rapport au contact 61. Le tableau ci-dessous indique la valeur du courant i circulant dans r. Dans ce tableau, t désigne la temple. rature mesurée. On suppose que R1 = R9 = RR = R. t 1(18,8 -119,1 (t(19;3 119,7(t(19,8 )20,2 :ontact 61 fermé fermé fermé ouvert :ontact 62 fermé ferBé ouvert ouvert :ontact 63 eermé ouvert ouvert ouvert Jaleur du 3U 2U U C Valeur du 3U 2U U t courant i P. R Dans un tel mode de réalisation le boitier de commande (2) est du type illustré à la figure 4 et comporte autant de comparateurs (11) (trois dans le cas présent) commandant chacun leur propre relai (10) que le boitier de contrôle (1) comporte de contacts électriques (6).Chaque relai actionne bien entendu un générateur de chauffage Gl,G2, G3 indépendant mais débitant dans le même réseau de chauffage et/ou de climatisation et ventilation. Si l'on se reporte à cette figure 4, dans ce mode de réalisation - le comparateur (11)1 ferme le relai de commande du générateur Gl si i est supérieur ou égal à U - le comparateur (li)2 ferme le relai de R commande du générateur G2 si i est supérieur ou égal à 2U R - le comparateur (11)3 ferme le relai de commande du générateur G3 si i est supérieur ou égal à 3U De même ;R De même - le comparateur (ll)l ouvre le relai de commande du générateur G si i est inférieur à U R - le comparateur (11)2 ouvre le R relai de com- mande du générateur G2 si i est inférieur à 2U - le comparateur (11)3 ouvre le relai R de commande du générateur G3 si i est inférieur à 3U R Par suite, il est donc facile de commander autant de générateurs G qu'on le souhaite. Ces générateurs sont asservis à une consigne uniqué avec un décalage par rapport à celle-ci, décalage qui est fixé en fonction des priorités de fonctionnement. Ce décalage peut être ajusté au moyen d'un réglage par axe à ressort antagoniste, résistance ajustable.. La température à contrôler est toujours mesurée par un seul élément sensible (4). La ligne (3) reliant le boitier de contrôle (1) au boitier de commande (2) peut être très longue car il est facile d'antiparasiter la mesure de i par un condensateur branché aux bornes de r. La manoeuvre des relais de commande --(10) des générateurs G ne dépend que des niveaux du courant i qui peuvent être ajustés par la valeur des résistances R en série avec les contacts électriques (6) du boitier de contrôle (l). On peut commander par l'intermédiaire des relais aussi bien des générateurs de chaud que des générateurs de froid en utilisant dans ce cas le contact inverseur du relais. La température à contrôler peut être une température ambiante, une température d'eau du réseau de chauf fage ldépart ou retour), une température d'air du réseau de chauffage (départ ou retour) etc. Par ailleurs, dans un tel appareil, la variation de consigne au niveau du boitier de contrôle (1) peut être modifiée en tournant l'axe de réglage ou le potentiomètre (le décalage entre contacts étant conservé). On peut utiliser également une horloge de program matin qui permet de faire varier automatiquement la consigne. Dans ce cas, le moteur de l'horloge de programmation ou le compteur (dans le cas d'une horloge électronique) peut être alimenté à partir de la tension disponible entre les bornes A et B du boitier. La fermeture ou l'ouverture du contact de l'horloge permet la variation automatique de la consigne. Dans un tel cas, il convient évidemment de tenir compte du courant consommé par l'horloge au niveau de la tension v obtenue aux bornes de la résistance r . En effet, au lieu d'avoir v=o lorsque tous les contacts du boitier de contrôle sont ouverts, on : v = r.iH avec iH correspondant au courant N espondant au courant permanent consommé par l'horloge et/ou les circuits électroniques que comporte ledit boitier de contrôle. Les exemples qui précèdent montrent bien les avantages apportés par l'invention. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à ces exemples de réalisation mais elle en couvre toutes les variantes réalisées dans le même esprit. Ainsi, l'invention couvre également le cas où un programmateur automatique est incorporé au boitier de contrôle et/ou l'alimentation électrique de ce programmateur est directement réalisé par la même ligne (3). De même, l'appareil selon l'invention permet de commander aussi bien des générateurs de chauffage que des appareils de climatisation et ventilation devant appartenir à la même installation ou au même local. REVENDICATIONS 1/ Appareil permettant de commander le fonctionnement d'une installation de chauffage et/ou de climatisation et ventilation comportant éventuellement plusieurs générateurs G fonctionnant avec des énergies différentes, caractérisé par le fait qu'il se compose essentiellement d'un ensemble alimenté en courant continu basse tension à partir du secteur alternatif, cet ensemble étant composé a) d'un boitier de contrôle (1) de la température comportant essentiellement un contact électrique (6) pouvant prendre deux états, un ouvert, un fermé, en fonction des variations de température du lieu à contrôler, b) un boitier de commande (2) du générateur de chaleur proprement dit, ledit boitier comportant un un contact électrique (10) de commande du générateur G, - ure résistance r, - un comparateur (11) détectant la présence ou l'absence de courant à l'intérieur de la résistance r précitée, lesdits boitiers de contrôle (1) et de commande (2) étant reliés par une ligne (3) à deux conducteurs qui transmet au boitier de commande (2) du générateur G l'état du contact (6) du boitier de contrôle (1) sous la forme d'un courant qui, lorsqu'il traverse la résistance r que comporte le boitier de commande (2), provoque l'actionnement du contact électrique (10) commandant la mise en marche du générateur de chaleur G. 2/ Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est adapté pour commander une installation comportant une pluralité de générateurs Gl, G2, G3, le boîtier de contrôle (1) comportant alors autant de contacts électriques (6l, 62, 63) et de résistances Rl, R2, R3 qu'il y a de générateurs Gl, G-2, G3 à commander. 3/ Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le'fait que la ligne à deux conducteurs est du type à basse tension continue et permet l'utilisation d'une paire téléphone. 4/ Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un programmateur automatique peut être incorporé au boitier de contrôle et que l'alimentation électrique de ce programmateur est directement réalisé par la même ligne (3). 5/ Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il permet de commander aussi bien des générateurs de chauffage que des appareils de climatisation et ventilation. 6/ Appareil selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'il peut commander des générateurs de chauffage et/ou de climatisation et ventilation appartenant à la même installation ou au même local.