Brevet FR2618533A1 — publié le 19890127

La presente invention a pour objet un appareil pour le reglage automatique de la température de locaux équipés d'une installation de chauffage central. Deux systèmes de régulation sont actuellement utilisés 1) Réglage de la température des locaux au moyen d'un thermostat d'ambiance, placé dans une pièce témoin et qui agit sur le fonctionnement de la chaudière par "tout ou rien". Ce procédé a l'avantage de ne pas être coûteux, nais se heurte a des inconvénients majeurs. Le premier réside dans le choix de la pièce témoin. Quel que soit ce choix, il ne sera jamais très bon car il ne régulera, en fait, que la température de cette pièce témoin. Par exemple, si l'on a choisi la salle & manger, le jour où plusieurs invités sont réunis, la température normale sera augmentée par l'apport de calories des personnes presentes lui-meme réglera le fonctionnement de la chaudière d'une façon normale pour la pièce témoin, mais au détriment du chauffage des autres pièces de la maison. En fait, ce système agit sur la surchauffe des locaux. Par ailleurs, l'utilisateur est contraint de régler la température de sortie de l'eau de la chaudière, en fonction de la température extérieure, pour diminuer 11 écart de fonctionnement du thermostat, entre les températures de marche et d'arrêt. En résume, ce systeme consiste à corriger un excès de température des locaux. 2) La deuxième solution consiste & réguler la température de l'eau au départ de la chaudière, en fonction de la température extérieure du moment. Ce système est preeque parfait, car il anticipe, a tout instant, sur la quantité de chaleur nécessaire au chauffage de toute la maison. L'inconvénient de ce deuxième procédé réside dans le prix élevé du dispositif permettant sa mise en oeuvre, augmenté du coût des transformations éventuelles a exécuter sur l'installation existante de chauffage central, si celle-ci n'a pas été conçue pour une telle régulation : par exemple, l'adjonction prés de la chaudière d'une dérivation entre départ et retour de l'eau de circulation et pose d'une vanne à trois voies motorisée. La présente invention apporte une solution qui donne le meme résultat, pour un prix très inférieur. Pour bien comprendre l'intéret du nouveau diApositifw quelques notions élémentaires de la technique du chauffage doivent être rappelées : 1'/ Les déperditions de chaleur des pièces chauffées sont calculées paroi extérieure par paroi extérieure, en tenant compte du coefficient de transfert de chaleur K résultant de la nature du matériau de ladite paroi, d'une part, et de la différence entre la température des pièces chauffées et la température extérieure, d'autre part. Exempie l'une des parois extérieures de la pièce est de 4m x 3m = 12m2 avec un coefficient K de 1,5 pour une température extérieure de -5'C et une température intérieure de 20'C 25 C). La déperdition calorifique de cette paroi sera dans ces conditions de 12 x 1,5 x 25 = 450 calories/heure 2'S Autre observation importante et souvent ignorée du profane les déperditions calorifiques, ainsi que les puissances des appareils de chauffage, exprimées en calories ou en KW équivalents, sont comptabilisées pour une heure. D'après le rappel ci-dessus l'on observe que les consommations de calories ou de KW équivalents, pour assurer le chauffage d'une maison, sont proportionnelles, à l'instant considéré, a la différence des températures régnant entre l'intérieur et l'extérieur. Etant donné que la température intérieure est fixée a l'avance et ne doit pas varier, seule la température extérieure agit sur la quantité de chaleur a fournir a l'intallation, d'où la nécessité d'une sonde extérieure de prise de température. Pour régler la quantité de chaleur a fournir a l'installation, on abandonne, suivant la présente invention, la solution du réglage de la température de l'eau de circulation au départ de la chaudière, au bénéfice d'une quantité de chaleur globale à fournir à l'installation et variant selon la température extérieure. -En résumé, aucun apport de chaleur ne sera nécessaire pour une température extérieure dépassant par exemple 18'C et, au contraire, un apport maximum de chaleur sera nécessaire quand la température extérieure descendra au- dessous du minimum prévu par les calculs. En conclusion, il faut utiliser un dispositif qui permettra d'apporter à l'installation, et a chaque instant, une quantité de chaleur équivalente aux déperditions de calories. Cette quantité, provenant de la chaudière, sera obtenue en faisant fonctionner celle-ci pendant un pourcentage de temps calculé, au cours d'un cycle répétitif, qui sera de préférence un cycle d'une heure. On a constaté, en pratique, que la regularité de la température ambiante dans les pièces chauffées est assurée avec un tel cycle, qui est donc tout à fait favorable au point de vue thermique. En résumé, la notion de température de l'eau de circulation est remplacée par une notion de temps de fonctionnement de la chaudière. Par hypothèse et pour un.cycle d'une heure, s'il fait 15'C l'extérieur, la chaudière devra fonctionner 5 minutes dans l'heure et, s'il fait 3 a l'extérieur, elle devra fonctionner 40 minutes dans l'heure, en supposant que cette chaudière fournisse sa puissance maximale pendant la durée de fonctionnement. Si l'on divise la journée de 24 heures par exemple en 24 séquences d'une heure, une sonde extérieure calculatrice devra délivrer, au debut de chaque heure, une impulsion électrique, dirigée vers la chaudière, dont la durée sera proportionnelle a la température extérieure du moment. Ce résultat est obtenu avec une came tournant & la vitesse d'un tour par heure et une bilame déformable selon la variation de la température extérieure. La présente invention a pour objet un dispositif régulateur de température de ce type, mais perfectionne. Ce dispositif, qui comprend une sonde extérieure de prise de température et un circuit électrique de raccordement de la sonde d'une part au secteur et d'autre part aux organes électriques de contrôle du fonctionnement de la chaudière de l'installation, est caractérisé en ce que la sonde extérieure de prise de température est une sonde calculatrice du temps de fonctionnement de la chaudière comprenant, montées dans un boîtier étanche, une came entraînée en rotation par un moteur, et une bilame fixée par l'une de ses extrémités sur un axe lié au boîtier et dont l'autre extrémité est solidaire d'un microcontact muni d'un poussoir et d'un levier susceptible de presser sur le poussoir pour fermer le micro-contact, l'ensemble de la bilame et du micro-contact étant disposé par rapport a la came de telle manière que ledit levier, qui se déplace en même temps que la bilame en fonction des variations de température, soit écarté de la came lorsque la température extérieure est élevée, soit en contact permanent avec la came, lorsqu'il fait très froid au-dehors, et soit en contact pendant un temps variable avec la came, au cours d'un tour de celle-ci, pour des températures extérieures intermédiaires; et en ce que ledit circuit électrique de raccordement comprend des fils de liaison du moteur au secteur et des fils de liaison du microcontact au secteur en passant par les organes électriques de contrôle du fonctionnement de la chaudière, afin que ce fonctionnement soit sous le contrôle de la sonde. Une forme particulière d'exécution du présent dispositif est décrite ci-après à titre d'exemple purement indicatif et nullement limitatif, en référence au dessin annexé sur lequel: la figure 1 est un schéma électrique montrant le raccordement de la sonde extérieure calculatrice au secteur et la chaudière et illustrant le fonctionnement du dispositif régulateur. La figure 2 est une vue schématique en plan de la sonde extérieure calculatrice du temps de fonctionnement de la chaudière. Le courant électrique du secteur arrive en 1 avec un fil neutre N et un fil de phase P (figure 1). Il alimente, d'une part, une chaudière 20 (et plus précisément un moteur 2 enclenchant l'alimentation en combustible du brûleur de la chaudière) et, d'autre part, un moteur électrique 3, placé dans une sonde extérieure 21. Un contact 4 également placé dans la sonde extérieure est contrôlé par une came entraînée par le moteur 3, qui tourne à la vitesse d'un tour par heure, par l'intermédiaire d'un réducteur. Ce contact contrôle a son tour le fonctionnement de la chaudière 20. Le moteur 3 et le contact 4 représentent schématiquement sur le circuit électrique la sonde exterieure 21 du présent dispositif régulateur. La chaudière comporte un thermostat de réglage 5 limitant la température du fluide caloporteur genéral eau ou eau additionnée d'un antigel). Un contact 6 Un contact 7 est celui d'une horloge, qui permet de supprimer le chauffage pour une durée prédéterminée. Sur la figure 1, la chaudière 20 et la sonde 21 sont représentées par des enceintes en tirets. La sonde extérieure calculatrice 21 suivant l'invention 2 > est décrite plus en détail ci-après. A l'intérieur d'un boîtier étanche 8, une came 9 est calée sur l'axe 10 d'un petit moteur électrique non représenté d'un réducteur non représenté. Une bilame spiralée 11 est fixée sur un axe 12, lui-meme solidaire du boîtier étanche. Elle est spiralée en vue de réduire l'encombrement du boîtier. Cette bilame est solidaire d'un micro-contact 13, dont le levier 14, lorsqu'une pression s'exerce sur lui, agit sur le poussoir 15. du micro-contact 13 pour fermer celui-ci. Suivant la présente invention, l'association de la bilame 11 et du micro-contact 13 remplit la fonction du contact 4 précité, avec les avantages qui seront indiqués plus loin. Cet ensemble de la bilame et du micro-contact est monté de telle sorte dans le boîtier 8 que le poussoir 14 soit situé en face de la came 9. De préférence, une plaquette 24 fixée dans le boîtier sépare le moteur et le réducteur de vitesse qui lui est associé des autres éléments de la sonde. L'axe 10 d'entraînement de la came 9 traverse la plaquette, d'un côté de laquelle se trouve la came et est fixé l'axe 12 portant l'ensemble de la bilame et du micro-contact et de l'autre côté de laquelle sont situés le réducteur et le moteur. Te fonctionnement du dispositif sera maintenant expliqué. La température déforme la bilame, ce qui provoque le déplacement du micro-contact 13. L'appui du levier 14 sur la came 9 est fonction de la déviation imprimée au levier par la position de l'extrémîte de la bilame spiralée 11. Si la température exterieure est élevée, le levier se trouve très écarté de la came, le micro-contact n'est pas actionné et le circuit alimentant le brûleur est par suite ouvert, ce qui met la chaudière à l'arrêt. Au contraire, s'il fait très froid, le levier 14 se rapproche de la came 9, avec laquelle il restera en contact en permanence. Le courant passera en permanence dans le microcontact et le brûleur de la chaudière fonctionnera sans interruption. D'après la description ci-dessus, l'on voit que la rotation de la came, conjuguée avec la déformation de la bilame, opère une durée de contact qui correspond à la température extérieure: par temps très froid, le levier et la came sont en contact permanent et ferment par l'intermédiaire du microcontact le circuit du brûleur, d'où un fonctionnement permanent du brûleur. Si la température extérieure est élevée, la bilame éloigne le levier de la came, ce qui ouvre le circuit électrique du bru leur et arrete celui-ci en permanence. Entre ces deux positions extremes, toutes les températures extérieures seront prises en compte par la durée des contacts entre levier et came, le profil de celle-ci ayant été calculé en conséquence. Pour changer le réglage etabli, il suffit de déplacer la came par rapport au micro-contact a l'intérieur de la sonde 21. L'interrupteur 6 permet d'annuler l'automaticité de la régulation et d'agir manuellement sur le thermostat 5 de la chaudière. Durant le fonctionnement en automatique, le thermostat de la chaudière est réglé sur la chauffe maximale, si la puissance de la chaudière correspond bien aux déperditions des locaux s chauffer. Si ce n'est pas le cas, l'utilisateur règle une fois pour toutes ledit thermostat, pour ajuster la puissance de la chaudière à celle nécessitée par l'installation Il agira de la même façon quand il voudra faire fonctionner son installation au ralenti, d'autant plus facilement qu'il règlera les temps de chauffe avec le contact 7 de l'horloge placée en amont du système. L'intérêt majeur du présent dispositif réside dans l'utilisation d'un micro-contact, qui est un élément sensible permettant un contact franc et d'une précision exceptionnellement fiable, le poussoir zut du micro-contact fonctionnant sous une pression très faible. Un déplacement de seulement quelques dixièmes de millimètres du micro-contact par rapport a la came permet d'établir ou de couper le contact. Ce micro-contact supprime l'emploi d'un frotteur électrique sur la came ainsi que l'emploi d'un relais, d'où une grosse économie. Le contacteur 6 est un interrupteur classique, permettant de court-circuiter, lorsqu'ii est fermé, le circuit de contrôle du brûleur et de faire travailler l'ensemble hors régulation automatique, c'est-à-dire hors du contrôle de la sonde extérieure. Le réglage devient alors manuel en positionnant d la température voulue le thermostat de chaudière 5. L'.utilisation du thermostat de chaudière 5, par l'utilisateur, conjuguée avéc l'adjonction facile d'une horloge 7 placée en amont, permet d'ajuster la température des locaux selon le désir de l'utilisateur. L'automaticité peut aussi être assurée par le raccordement du présent dispositif régulateur sur la pompe de circulation du fluide caloporteur au lieu de l'être sur le brûleur. Ce cas peut se présenter lorsque la chaudière doit assurer un service d'eau chaude sanitaire a température constante élevée. Le chiffre 2 sur la figure 1 représente alors le moteur de la pompe. Il est également possible de raccorder le présent dispositif a la fois au brûleur et a la pompe de circulation. La sonde 21 est accrochée au-dehors, face au nord. Son raccordement électrique, par exemple au brûleur de la chaudière 20 peut se faire par l'intermédiaire d'un coffret 22 (représenté en tirets sur la figure 1), que l'on branche sur une prise de courant dans la chaufferie. De ce coffret partent trois fils, que l'on relie à la sonde extérieure, c'est- & dire au moteur 3 (fils 16 et 23) d'une part et au micro-contact d la terre, relie le boîtier de la sonde 21 au coffret 22, comme cela est imposé par les règlements de sécurité. On relie le coffret 22 par deux fils 18 et 19 å la chaudière 20, par exemple et plus précisément au dispositif électrique 2 (tel qu'une électrovanne) commandant l'arrivée du combustible dans le brûleur. Une horloge 7 peut être branchée sur la prise de courant dans la chaufferie, ledit coffret 22 étant alors branché sur l'horloge. Des modifications de détail du domaine des équivalents techniques peuvent être apportées au dispositif décrit cidessus, sans que l'on sorte pour cela du cadre de l'invention. PPVEND CATTONS .- Dispositif régulateur de température pour installation de chauffage central, comprenant une sonde extérieure de prise de température et un circuit électrique de raccordement de la sonde d'une part au secteur entralnée en rotation par un moteur (3), et une bilame C12) lié au boîtier et dont l'autre extrémité est solidaire d'un microcontact muni d'un poussoir (15) et d'un levier (14? susceptible de presser sur le poussoir pour fermer le microcontact, l'ensemble de la bilame (11 > et du micro-contact de telle manière que ledit levier (14), qui se déplace en méme temps que la bilame en fonction des variations de température, soit écarté de la came lorsque la température extérieure est élevée, soit en contact permanent avec la came lorsqu'il fait très froid audehors, et soit en contact pendant un temps variable avec la came, au cours d'un tour de celle-ci, pour des températures extérieures intermédiaires; et en ce que ledit circuit électrique de raccordement comprend des fils de liaison du moteur (4, 13 > au secteur (1) en passant par les organes électriques de contrôle du fonctionnement de la chaudière (20), afin que ce fonctionnement soit sous le contrôle de la sonde (21 > . 2.- Dispositif suivant ia revendication 1, caractérisé en ce que ledit moteur 3.- Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'ensemble moteur-réducteur entraîne la came (9 > à la vitesse d'un tour par heure. 4. - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la bilame est spiralée. 5.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 & 4, caractérisé en ce que le circuit électrique de raccordement comprend un interrupteur (6) de mise hors circuit de la sonde extérieure. 6.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 a 5, caractérisé en ce que le circuit électrique de raccordement comprend un thermostat de chaudière 7.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le circuit électrique de raccordement comprend une horloge permettant de supprimer le chauffage pour une durée prédéterminée.