Brevet FR2590017A1 — publié le 19870515

Tous les appareils de contrôles, par construction, sont fragiles ils éxigent des impératifs de transports toujours délicats, les transports entraînent des modifications de réglages ainsi que des manipulations, donc se sont des sources d'erreurs,done de gaspillages de fonds publics ou privés, car les résultats sont, alors, gravement faussés. Ceci est particuliérement vrai pour les appareils électroniques ou faisant appel à l'électronique, ils imposent des montages et des assemblages délicats dont la sensibilité est une des conditions fondamentales de fonctionnement et d'exantitudes des résultats pour lesquels ils sont conçus. Ces constatations s'appliquent aux dispositifs de déterminations des valeurs K des isolations thermiques; ces dispositifs sont destinés, en premier temps à analyser la valeur des isolations thermiques éventuellement éxistantes et, ainsi, permettent de fixer trés éxavtement les améliorations possibles > donc de calculer et de prévoir les économies d'énergie réalisables, par renforcement réalisables, par renforcement des isolations thermiques qui exis- tent des, éventuellement, dans un deuxiéme temps, les dispositifs contrôlent les conformités des travaux et des premiérsopérations de déterùinations du K des isolants thermiques éventuellement éxistants. Ces dispositifs sont donc appelés à subir de constatnts déplacements Ces constatations ont été faites sur les deux dispositifs éxistants de fabrication suisse, ceci dans le monde entier. Force a été de constater que, malgré tous les soins apportés lors des transports - aériens et routiers - par les responsables suisses, de nombreuses mises au point avaient été nécéssaires tant lors de la mise au point et en place des dispositifs à analyser que pendant leurs fonctionnements, fonctionnements faisant appel à de nombreux paramétres dont l'éxactitude est liée à de parfaits réglages. Dans ces dispositifs, éxistants jusqu'alors, les enregistreurs faisaient, sur place, la totaloité des analyses,, un contrôle délicat véritable et réel travail de fourmis, s'imposait, néanmois, trés souvent aprés ces déterminations, certains paramétres, suite à ces défauts de réglages, ayant été mal reçus, mal interprétés. Dans ces dispositifs, utilisés Jusqu'à maintenant, l'éxactitude des résultats dépendent donc de la conscience professionnelle des utilisateurs, de leurs surveillances permanentes des dits dispositifs, d'une trés grande compétence technique. C.'est ce qu'a constaté, entre autre, le Laboratoire National d'Essais dans ses conclusions négatives qu'ils a établi pour l'un de ces dispositifs. I1 fallait donc > suite à ces graves inconvénients, constatations, et à leurs conséquances, trouver une nouvelle procédure de déterminations de la valeur K des isolations thermiques, procédure qui écarte toutes ces sourdes d'erreurs. Cette nouvelle procédure fait l'objet du présent brevet. Elle assure aux déterminations et analyses des résultats,une totale éxactitude et elle élimine tous les risques inhérant aux conditions de transports et d'utilisations, détaullées ci-dessus. La procédure, objet du présent brevet, n'éxige aucune compétence technique, simplement de la précisions dans les poses des divers composants, détaillés dans la description du présent brevet et un contrôle de routine, de simple fonctionnements entre autre des piles, de maintien des conditions impératives de poses conformes des nuxsétres, thermométres de contact et d'ambiance. Le présent brevet constitue une application nouvelle de moyens connus Le dispositif, objet du présent brevet, est constitué par deux ensembles pouvant fonctionner indépendamment (Fig.T# et 2ss. PT.1/4@)- l'un est destiné a etre utilisé"in situ", donc appelé à subir de nombreuses manipulations et déplacements, il doit donc être robuste l'autre, étant fixe, est installé dans un local prévu à cet effet - un Centre de Traitement - et il est destiné à analyser les informations enregistrées par le premier ensemble, a déterminer la valeur K recherchée&num;. Pour la mesure"in situ" il est donc utilisé un systéme autonome d1 acquisition de données, enregistrant tous les paramétres nécéssaires à la détermination du coéficient de transmission surfacique K d'une paroi séparant deux ambiances Ces paramétres sont les suivants (FIG I,PL.i/4') :- flux de chaleur à travers la paroi concernée, - température de surface intérieure de la dite paroi, - température de surface extérieure de la paroi, - températures des deux ambiances que sépare cette paroi. Les températures de surface intérieurs et extérieures de la paroi serviront à déterminer les coéficients d'écahnges superficiels Hi et He de la paroi,afin de les comparer aux valeurs données par les DTU et de faire, éventuellement, les réajustements qui s'imposent. Les valeurs de densité de flux et les températures des ambiances intérieures et extérieures serviront, conjointement, aux valeurs hiet Re à déterminer la valeur du coéficient K. Ce systéme est d'un type nouveau qui n'a jamais été utilisé auparavant pour la détermination du coéficient de transmission surfacique K d' une paroi. I1 convient, pour bien situer le présent brevet, de procéder à la description du kit de mesure"in situ". Le kit de mesure com prend "n" cellules de base avec"n" tel que I #n Chaque cellule de base comporte, - un capteur de flux thermique (1-Pl,2/6), - un capteur de température de surface extérieure (3-Pl.2/6) - un capteur de température intérieure (2-P1.2/6), - un capteur de température d'ambiance intérieure(4-P1.2/6) - un capteur de température d'ambiance extérieure,(5-Pl.2/6) - un ensemble d'acquisition de données autonome pour enregistrer,enre- gistrer les informatioms provenant du capteur de flux-thermique(6-Pl.2/6) - un ensemble d'acquisition de données autonome pour enregister les informations provenant du capteur de température d'ambiance extérieure, (I0-P1.2/6). - un ensemble d'acquisition de données autonome pour enregistrer les informations provenant du capteur de flux-température de surface intérieure (7-P1.2/6), - un ensemble d'acuisition de données autonome pour enregistrer les informations provenant du capteur de température d'ambiance extérieure (I0-P1*2/6) - un ensemble d'acquisition de données autonome pour enregistrer les informations provenant du capteur de température de surface extérieure (8-Pl.2/6) - un ensemble d'acquisition de données autonome pour enregistrer les informations provenant du capteur de température d'ambiance intérieure (9-P1.2/6). I1 est envisageable de n'utiliser qu'un seul ensemble d'acquisition de données autonome (2-P1.2/6) compacttpour enregistrer les valeurs des 5 paramétres considérés, au lieu de 5 ensembles d'acquisitions de données distinctes. L'installation d'une ou plusieurs cellules de base sur la paroi à mesurer n'influence pas le régime thermique de cette derniére. Plusieurs cellules de bases seront placées sur la paroi étudiée afin d'apprécier plus finement son coéficient de transmission surfacique K. Pour les capteurs de flux thermiques,il sera utilisé des fluxmétres qui détermineront les valeurs des gradients de flux thermique traversant la paroi, pendant la durée du temps de mesure-aussi bien en régime transitoire qu'en régime permanent. Le fonctionnement de chaque fluxmétre reposera, par exemple, sur 1 éffet thermoélectrique-effet SEEBECK- la mesure du flux thermique correspondant à l'amplification d'une faible différence de température par un capteur électrique. Un autre Moyen de mesure de flux athermique, reposant sur un autre effet physique, pourra être envi sagé, Il faut, de prime abord, considérer un fluxmétre de faible épaisseur de grande surface, d'une excellente unirormité, d'une grande sensibilité et d'une faible résistance thermique. Les capteurs de températures seront des thermonétres, type sonde de platine ou sonde électrique à transitor ou autre, Ils seront intégrés ou non aux systémes d'acouisitions de données autonomes. Les gommes de températures mesurées, la précision et les erreurs en bout de gamme seront adaptées en fonction des températures mesurees. Le systéme autonome d'acquisition de données est constitué par les boites d'acqusitians de données. Ces boites sont entiérement autre nomes et ne nécessitent aucun couplage avec le secteur - puisqu' alimentées par piles électriques, Elles se présentent sous forme de un boîtier mécanique de taille réduite, approximativement::90 x I50 x 40, dans un premier temps, en métiére rigide,protégées contre les parasites et étanches aux poussiéres et aux ruisselements de li quines Les mesures effectuées,sous formes de signaux électriques, par le fluxmétre et les thermo-sondes,sont envoyées dans chaque boite par un câble blindé (12-Pl.2/6), chaque boîte d'acquisition de données enregistre ces informations qui sont stockées dans des mémoires électroniques, pendant un temps donnée.La capacité d'une boite est dau moins SKocti, soit 8.000 mesures.Le temps entre deux mesures consécutives est réglable par un sélecteur multipo- sitions,intégré à la boite, ce pas de temps conditionne la durée d'enregistrement des mesures du systéme d'acquisition de données. Il peut etre de l'ordre de : la seconde, la durée totale d'enregistrement est alors de l'odre de l'heure; la minute, la durée totale de l'enregistrement est, alors, de l'ordre du jour; enfin de 1'heure, la durée totale de l'enregistrement est alors de l'ordre du sois. Les boites sont munies d'une horloge à quartz qui commande la prise de mesures, permettant, également,une mise à l'heure extérieure et la synchronisation d'un nombre infini de boites entre elles. Diverses boites sont utilisées : I) boites d'acquisition des valeurs dè flux thermique coite FLUX) - 2) boîtes d'acquisition des températures de surface : boite de température de surface intérieure et boite de température de surface extérieure. 3) les boî- tes d'acquisition des températures d'ambiance: boite de température d'ambiance intérieure et boite de température d'ambiance extérieure ce dernier type de boite peut contenir ou non le capteur de temperature ( 9a,Fig.2,Pl.2/6) et (1Oa,Fig.2.Pl.2/6) si le capteur est intégré, 4) boites d'acquisition multientrées pour les valeur de flux et de température. Les capteurs sont les mêmes que ceux indi- qués en (9a,Fig2,Pl.2/6) et (1Oa,Fig.2-Pl.2/6). si le capteur est intégré.L'avantage de ces boites autonomes d'acquisition de données réside dans la possibilité d'effectuer, sur le terrain, des enregistrements électroniques de mesures, pendant une période déterminée à l'avance, de dépouiller et de traiter, ensuite,ces mesures en un lieu pouvant être différent du site de mesures,aprés un laps de temps quelconque, limité seulement par la durée de vie des piles électriques alimentant les boites. D'autre part,ces boites sont petites, autonomes, avec un potentiel de mesures important.E1les ne craignent ni les vibrations, ni les aléas météréologiques. Ces boites sont d'un emploi aisé, il suffit, à l'aide d'un connecteur de remise à zéro de les initialiser en temps et en enregistrements, les boites sont alors prêtes à l'emploi pour être raccordées soit au fluxmétre, soit au thermométres, suivant la nature du signal délivré par ces deux types de capteurs, soit directement aux deux types de capteurs dans le cas de boite multifonction. la période de scrutation sera fonction de la nature de la paroi étudiée et permettra une approche intélligente des régimes. thermiques - transitoires et permanants - de la paroi considérée, donnant ainsi une validité incontestable aux valeurs de coéficients K déterminées. L'enregistrement des données s'effectue de la façon suivante : cha que capteur est appliqué avec soins sur la paroi à mesurer, suivant une démarche particuliére afin de ne pas perturber le continuité du flux thermique entre le fluxmétre et la paroi et d'apprécier au plus juste une température de surface de paroi, par effet ventouse, par expulsion de l'air contenu entre la paroi et le capteur ou produit de contact spécial, par exemple des pâtes à la silicone. - les boites sont initialine6 en temps et en enregistrement, puis sont connéctésaux différents capteurs - l'heure est relevées - une cartographie de l'implantation des différentes cellules de base et de leurs éléments constitutifs est réalisée afin de repérer la position de tous les capteurs sur la paroivtpl*3/6-Flgvunique) - au préalable,un relevé thermique par caméra infra-rouge aura été réalisé pour décéler les éventuelles inhomogénéités de la paroi mesurée,afin de pouvoir placer Judicieusement les différents capteurs utilisés. Le traitement des mesures peut se faire soit "in-situ",soit dans un lieu totalement indépendant, géographiquement, du site de mesure, aprés un. temps indéfini, fonction uniquement de la durée de vie des piles électriques alimentant les boites. Les appareils de traitements des mesures sont : - une"trailleuse",dispositif de dépouillement de boites d'acquisition de données (r-Pl.I/6 - 4/6 - 5/6 et 6/6). - un ordinateur et ses périphériques (unités de disquette,table tra çante, imprimante,ou tous autres procédés aboutissant au même résultat). Le temps de dépouillement des mesures et du calcul du K est fonction des capacités de calcul de l'ordinateur et des périphériques choisis, mais le maximum se situe à quinze(I5) minutes.(Z.Pl.I/6,4/6 5/6,6/6). Le dépouillement des boites autonomes d'acquisition de données s'effectue suivant les processus suivant: une fois le temps de mesures écoulé, les boites sont déconnectées des fluxmétes et des thermométress chaque boîte est repérée par rapport au capteur dont elle a enregistré les mesures et de la cellule de base, auquel appartient ce capteur.Elles sont, ensuite, transportées vers le lieu où se fera le dépouillement et le traitement informatique des mesures. La transcrition des mémoires électroniques des boîtes se fait ainsi: - Les boîtes sont branchées sur une rampe de dépouillewent -trailleuse ou dépouillement modulaire - relié à un ordinateur. La Trailleuse, dépouilleuse modulaire est adaptée au nombre de boites de tout type ayant servies aux mesures.Cette trailleuse, dispositif de dépouillement, est reliée à l'ordinateur par un cordon (13,PI.4,5,6/6) connécté à une interface de lecture de mémoires électroniques.Un logiciel permet de transcrire et de stocker sur une disquette ou une bande magnétique le contenu des mémoires de chaque boîte- cXest-à- dire les mesures réalisées,acqses par chaque capteur de chaque cellule de base - dans différents fichiers. (Pl.4,5,6/6-Pl.2/6). I1 y donc plusieurs fichiers,correspondant aux diverses missions a) le fichier FLUX, qui comporte toutes les mesures de flux enregistrées par toutes les boites type"flux" utilisées, donc par tous les fluxmétres utilisés.Toutes les mesure effectuées par une boite flux sont classées chronologiquement à partir du début de la mesure et sont repérées en fonction de la boite à laquelle elle,appartien-- nent et de la cellule de base correspondante au sein du kit de mesure. b) les fichiers températures de surfacs intérieures, même méthode de classement , également pour les fichiers de surface extérieures, les fichiers de températures ambiante intérieure et les fichiers de température ambiante extérieure, tous ont les mêmes méthodes de classement. La disquette ainsi constituée, appelée disquette de mesures contient donc toutes les mesures de flux et de température d' une même cellule de base. Les mesures étant ventilées dans les différents fichiers décrits précédemment. Le logiciel de calcul permettra,à partir des informations contenues dans les différents gichiers de la disquette-mesures, de calculer la valeur du coefficient K de la paroi.Les dits calculs se feront à partir des éléments suivant - détermination des coéficients d'échange superficiel hi et he, - corrélation avec les coéficients hi et he théoriques,donnés au DTU, - prise en compte des dispersions, des erreurs de mesures des sensibilités des appareils de mesures, - prise en compte des méthodes d'étalonnages des capteurs utilisés - prise en compte de phénoménes parasites et des perturbaticns survenues lors de l'éxécution des mesures. Le calcul pour chaque cellule de base de la valeur de K s'effectue suivant diverses valeurs a) la valeur instantannée: valeur correspondant à la valeur de K, résultante de chaque groupe de mesures réalisé pendant l'unité de temps choisie,lors de chaque prise d'information,par les capteurs et les boites de chaque cellule de base- soit, en moyenne, dans un premier temps, 8.000 valeurs de coéficient K sur l'étendue du temps de mesure par cellule de base mise en jeu -, b) la valeur moyenne : valeur résultant du traitement par la métho- de la moyenne et la méthode des moindres carrés de : I) l'ensemble des informations receuillies par toutes les boites d'une même cellule, dite valeur moyenne"I", 2) l'ensemble des informations receuillies par toutes les boites en valeurs instantanées de coéficient K définie ci-dessus, en a) dite valeur moyenne 2. Puis comparaison entre les valeurs moyenne type"I" et "2". c) la valeur moyenne globale: valeur résultant du traitement par la méthode des barycentres des : I) valeurs intantanées de K de toutes les cellules de base, dite valeur moyenne globale"A't, 2) valeur moyenne,type"I", de K de toutes les cellules de base, dite valeur moyenne globale"B", 3) valeur moyenne, type"2" ,de K de toutes les cellules de base, dite valeur moyenne globale"C".Puis comparaison entre les valeurs moyenne globale,type A.B.C*, chaque valeur moyenne de K, dépendant de chaque cellule de base, étant affectée d'un coéficient défini selon le positionnement de chaque cellule de base sur la paroi mesurée, ainsi que d'un coéficient caractérisant les capteurs de mesures utilisés - appairage des matériels. La méthode est la meme avec les valeurs instantanées de coéficient K, Les résultats de ces calculs seront consignés dans des tableaux et graphiques A : tableau d'évolution- de densité de flux, B : tableau d'évolution des températures de surface intérieure, C : tableau d'évolution des températures de surface extéricure, D : tableau d'évolution des températures d'ambiance intéreiure, E : tableau d'évolution des températures d'ambiance extérieure, F : tableau des valeurs instantanées des valeurs K, G : tableau des valseurs moyennes de K, à chaque tableau défini cidessus sera associé une courbe représentant l'évolution en fonc tios du temps des informations et des valeurs calculées qui y sont consignées. Il y aura autant de tableau de type : A,B;C;D;E;F;G et de courbes d'évolution associées que de cellule de base utilisées. Le tableau des valeurs @oyennes globales de K sera constitué par: - la valeur barycentrique des valeurs moyennes de K, - la valeur barycentrique des valeurs instantanées de K. Enfin les valeurs de K déterminées seront comparées avec les valeurs de K théoriques calculées à partir du DTO THK 77 et ses mises à gour, REVENDICATIONS I.- Dispositif de détermination des saleurs K des isolations thermi ques, caractérisié en ce qu'il est constitué de deux ensembles techni- ques : le premier ensemble technique )oeffectuant les enregistrements "in situ" de toutes les données nécéssaires à la détermination des valeurs K dee isolations thermiques ,constitué d'enregistreurs de données, le second ensemble fixe, totalement indépendant du premier ensemble technique "in situ" ss (Pl.1/6,Fig.1) installé dans un Centre de traitement et de Contrôle technique du cycle complet d'opérations, où les données , enregsi trées par le premier ensemble technique"in situ" &alpha; sont dirigées pour être mises, au préalable en cassettes, disquettes ou bandes magnétiques pour être traitées par un ordinateur 2 (Fig.1,Pl.4/6,5/6,6/6) comportant le logiciel créé pour détermi- ner la valeur R demandée en utilisant ces données enregistrés"in situ" 2* - Dispositif de détermination de la valeur K des isolations thermi ques, selon revendiction I, r caractérisé en ce que les enregistreurs ont une totale autonomie d'intervention (Fig.1.Pl,1/6 et Fig.1.Pl.4/6 6/6.6/6) des diverses données"in situ" nécéssaires à la détermina tison de la valeur K des isolations thermiques et que l'ensemble technique installé au Centre de Traitementss(Fig.2.Pl.1/6 et Fig.I,Pl.4/6 5/6.6/6) reçoit ces diverses données enregistrées"in aitu", les traite et détrmine, ainsi, la valeur K des isolations thermiques. 3.- Dispositif de détermination de la valeur K des isolations thermiquels, selon revendication I, caractérisé en ce que les enregistrements des températures de contacts et d'ambiances des parois concernées, qui constituent des données impératives pour les détrminations du K, utilisent avec plusieurs fluxmétres un seul Jeu de sondes thermiques. 4.- Dispositif de détermination de la valeur K des isolations thermiques, selon revendications I et 3, caractérisé en ce que les enregistrements des données nécéssaires au calcul de la valeur K par les enregistreure (Fig.1,Pl.1/6,Fig.1,2,3,) s'effectuent par l'intermédiaire d'un réglage préalable des enregistrements avec un espacement qui restera le mème pendant toute la durée des dits enregistrements, durée correspondant au régime permanent et se situant entre 5 et 8 Jours, selon les conditions climatiques (Fig.1,2,3,Pl.2/6). Cet espacexent, qui est le même pour tous les enregistrements des diverses données nécéssaires au calcul du K, s'effectue, se rêgle sur une horloga ( Fig,1,2,3 Pl.2/6) dont chacun de ces récepteurs est muni; récépteurs, entre autre, reliés aux fluxmétres, (Fig.I,2 3 "1", Pl.2/6) et aux sondes thermiques (2,3,4,5 fig.1,2,3,PL.2/6 1,2,3.. TI, M, Fig.1,Pl.1/6). 5*- Dispositif de détermination de la valeur K des isolations thermiques, selon revendications 1,3, et 4 , caractérisé en ce que les enregistreurs de données émises par, entre autre les fluxmétres et les sondes thermiques, sont équipés d'amplifieateurs destinés à amplifier les données, signaux émis afin qu'ils soient ntilisables pour les calcula des valeurs K, au Centre de Traitement, ceci pour, éventusllement, pallier aux poses des dits émetteurs, ausceptibles de subir des variations dans leurs adhérences aux parois sur lec- quelles ils sont disposés - C I,Fig.I,2,3,pl.2/6 ,fluxmétres) et pour les sondes thermiques t 2,3,4,5,Fig.I,2,3,Pl.2/6), ces ampli- ficateurs doivent être réglables en fonction des structures es parois, donc assurer, toujours, un enregistrement assez puissant. 6.- Dispositif de détermination de la valeur K des isolations thermique, selon revendications I,2,5, caractérisé en ce que - quelque soit le nombre d'enregistreurs de données nécéssadres à une détermination précise du K - l'ensemble de ces enregistreurs de données peut être raccordé à une seule source d'alimentation -pile ou batterie- limitant ainsi les risques de pannes d'alimentation des ré cepteurs de données plus important quand chaque enregistreur est équipé de sa propre alimentation (batterie,pile), ce raccordement s'effectue par le montage d'une prise de courant sur ces récépteurs qui sont, néanmoins, montés avec leurs piles ou batteries, ce qui réduit encore tous risque d'arret d'alimentation en courant. 7.- Dispositif de détermination de la valeur K des isolations thermiques, selon revendications I,2t5 et 6, caractérisé en ce que cette centralisation de l'alimentation -par piles ou batteries- de courant est liée avec une seul horloge qui assure unr espacement rigoureusement le même des enregistrements de données par les enregistreurs de données, et garantit, ainsi, une calcul trés précis des valeurs K recherchées. 8.- Dispositif de détermination de la valeur K des isolations thermiques, selon revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le traitement des donnéss enregistrées"in situ" s'effectue aprés acheminement des enregistreurs de données - après expiration du délai fixé pour le régime permanent, au Centre de Traitement indépendant du site où ont été effectués les dits enregistrements de données (Z,Y - Fig.2 Pl.1/6 - Z,Y, Fig 1,Pl.4/6,5/6,6/6). Le centre de Traitement ,aprés mises en cassettes, disquettes on bamdes magnétiques des données enregistrées"1n situ" traite les données sur un ordinateur équipé d'un logiciel créé pour effectuer la déter libation de la saleur K en fonction des divers paramétres enregistrés et suivant l'importance de chacun dans ce calcul du K. Logiciel propre à la détermination du K, selon le dispositif objet du présent brevet, et protégé, selon les disposition de la Loi du 3/7/85. 9.- Dispositif de détermination de la valeur K des isolations thermi ques > selon revendications It4,5 et 8, caractérisé en ce qu' tout moment il est possible de contrôler - pendant toute la durée du régime permanent - les évolutions en émissions enregistrées et ceci pour chacune des données (1,2,3,4,5-Fig.1,2 - 1,2,3..mI,M.. fig I Pl.1/6) . Ceci assure un contrôle permanent de la conformité des émis- sions, et au Centre de Traitement une analyse complète des évolutions des divers émettreurs, également de pallier à des incidents de poses. 10.0 Dispositif de détermination de la valeur K des isolations ther tiquez, selon revendications 1 > 2, 3, 6 et 9, caractérisé an ce les enregistreurs des données des fluxmétres, sondes thermiques et autre signaux impératifs pour déterminer une solide valeur K, sont reliés au émetteurs (fluxmétres, sondes thermiques) soit par des cordons, soit par un systéme de commandes électroniques à distance, type Rita, qui élimine toutes les non-conformités de branchements ou incidents en cours d'enregiatrements, les signaux émis par les émetteurs étant codés pour correspondre exclusivement au seul recepteur concerné.