Brevet FR2695987A1 — publié le 19940325

La présente invention concerne un procédé pour la régulation d'une installation de chauffage comprenant une source de chaleur avec brûleur, et un dispositif régulateur permettant de définir un temps de blocage du brûleur après son arrêt en fonction des besoins en chaleur de l'installation, ainsi que des dispositifs pour l'application dudit procédé. Les sources de chaleur à faible inertie thermique exigent une base de temps pour limiter le nombre des commutations et imposer des pauses de fonctionnement du brûleur On connaît des appareils par exemple de DE-OS 37 18 653 qui comprennent une base de temps réglée à l'usine sur un temps de blocage fixe d'env 5 min Dans un appareil, objet de EP-PS 8 461, il est prévu à cet effet un dispositif régulateur avec une base de temps dont le temps de blocage fixe prend successivement effet à différentes reprises tant qu'il n'y a pas d'appel de chaleur Ce temps de blocage mini comporte l'inconvénient, notamment dans des installations travaillant avec un faible volume d'eau, par exemple en cas d'utilisation de radiateurs à éléments plats, que le temps de blocage est éventuellement trop long Après la mise en marche du brûleur, la température augmente rapidement et dépasse la consigne de température de départ Le brûleur s'arrête peu de temps après de sorte que le temps de blocage qui suit peut donner lieu à un refroidissement sensible du système La conséquence en sont de fortes fluctuations de température qui donnent souvent lieu à des réclamations C'est pourquoi, la base de temps d'un chauffe-eau à circulation connu est dotée d'un potentiomètre qui permet de corriger le temps de blocage Mais une réduction du temps de blocage demande l'intervention du service après- vente, opération ayant cependant pour conséquence une diminution de la durée de vie de l'appareil en fonction du nombre des commutations Une augmentation du nombre des commutations, c'est-à- dire de la fréquence des mises en et hors marche du brûleur, se traduit d'autre part par de plus fortes émissions durant la mise en marche du brûleur. De DE-OS 39 08 136 et DE-PS 34 26 937, on connaît des dispositifs permettant de déterminer le temps de blocage en fonction de la durée de marche précédente du brûleur, ou du nombre des récepteurs en circuit Ces dispositifs ne sont cependant utiles que pour des installations de chauffage déterminées De plus, ils exigent des montages compliqués avec des sondes thermométriques sensibles. La présente invention a pour but d'indiquer un procédé universel et des dispositifs relativement simples pour la régulation d'une installation de chauffage du type sus- mentionné, qui profitent au confort de conduite, au nombre des commutations et à l'émission au démarrage de l'installation. Ce but est atteint conformément à l'invention par ce que le temps de blocage peut être varié à l'aide d'un paramètre représentant les besoins en chaleur en ce sens que le temps de blocage du brûleur diminue avec l'augmentation de la valeur du paramètre Par l'application d'un temps de blocage variable optimisé automatiquement, le nombre des commutations est adapté aux besoins en chaleur donnés D'une façon générale, des besoins en chaleur élevés, notamment à des températures extérieures très basses, se traduisent par des temps de blocage courts, et des besoins en chaleur faibles, par des temps de blocage longs. Le paramètre représentant les besoins en chaleur est de préférence ou une température de départ de consigne V Tcons OU une inverse de la vitesse à laquelle augmente la température de départ effective V Tff pendant la marche du brûleur avant l'arrêt Pour ce qui est de cette dernière variante, l'inverse de ladite vitesse est prise pour paramètre parce qu'une augmentation rapide de la température équivaut à un faible besoin en chaleur, ce qui permet un temps de blocage relativement long La vitesse à laquelle la température Dispositif pour l'exécution du procédé suivant la revendication 9, caractérisé par le fait que pour produire la première et la deuxième fréquence, il est prévu un commutateur de fréquence ( 26) alimenté par un oscillateur ( 24) par l'intermédiaire d'un diviseur de fréquence ( 25) et commandé par les signaux de sortie d'une bascule de Schmitt ( 23) réagissant sur l'appel de chaleur donné. 11 Dispositif pour l'exécution du procédé suivant la revendication g ou 10, caractérisé par le fait qu'il est prévu un contact électronique ( 18) commandant l'alimentation en combustible du brûleur ( 4), dont la ligne de commande ( 31) est reliée, par l'intermédiaire d'un circuit ET ( 30), à la sortie Q d'un flip-flop ( 28) et à la sortie d'un composant réagissant sur llappel de chaleur donné, par exemple une bascule de Schmitt ( 23), l'entrée S du flip-flop ( 28) étant connectée également à la sortie dudit composant, et l'entrée R du flip-flop ( 28), à la sortie du compteur ( 27). 12 Dispositif pour l'exécution du procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le paramètre est une température de départ effective V Teff au moment o l'appel de chaleur est terminé. 13 Dispositif pour l'exécution du procédé suivant la revendication 12, caractérisé par le fait qu'il est prévu un thermostat d'ambiance tout ou rien dont le point d'action est régi par la température de départ effective V Teff comme paramètre. 14 Dispositif pour l'exécution du procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la source de chaleur chauffée par un brûleur est un brûleur précédant l'arrêt sert de paramètre, est caractérisé par une base de temps comprenant un compteur mis en route avec la mise en marche du brûleur et commandé par une première fréquence durant la mise en marche, et, après l'arrêt du brûleur, par une deuxième fréquence moins élevée, jusqu'à une position maximale du compteur Pour produire la première et la deuxième fréquence, il peut être prévu un commutateur de fréquence alimenté par un oscillateur par l'intermédiaire d'un diviseur de fréquence et commandé par les signaux de sortie d'une bascule de Schmitt réagissant sur l'appel de chaleur donné Dans cet exemple de réalisation, il est prévu de préférence un contact électronique commandant l'alimentation en combustible du brûleur, dont la ligne de commande est reliée, par l'intermédiaire d'un circuit ET, à la sortie Q d'un flip-flop et à la sortie d'un composant réagissant sur l'appel de chaleur donné, par exemple une bascule de Schmitt, l'entrée S du flip- flop étant connectée également à la sortie dudit composant, et l'entrée R du flip-flop, à la sortie du compteur. Sur un autre exemple de réalisation pour la variation du temps de blocage du brûleur, le paramètre représentant le besoin en chaleur est une température de départ effective V Teff au moment o l'appel de chaleur est terminé L'avantage particulier de cette solution réside dans son utilisation même en combinaison avec des thermostats d'ambiance tout ou rien dont le signal d'action dépend de la température de départ préréglée Il peut être prévu un thermostat d'ambiance tout ou rien dont le point d'action est régi par la température de départ effective V Teff comme paramètre Si le thermostat d'ambiance se met hors circuit aux températures de départ effectives basses, les temps de blocage sont longs; autrement, ils sont courts. L'invention s'utilise avantageusement sur une installation de chauffage avec un chauffe-eau à circulation comme source de chaleur chauffée par un brûleur Son 2695987 efficacité est très nette dans des installations équipées de radiateurs à éléments plats qui ne contiennent que relativement peu d'eau En cas d'appel de chaleur important, il faut s'attendre à un refroidissement rapide des radiateurs auquel s'opposent des temps de blocage de peu de longueur. Des perfectionnements avantageux de l'invention font l'objet des sous-revendications ou sont décrits ci-après, ensemble avec la description de réalisations préférées de l'invention, avec les figures du dessin à l'appui, qui montrent: Fig 1, un schéma de montage d'un premier exemple de réalisation de l'invention; Fig 2, un schéma de montage d'un autre exemple de réalisation; Fig 3, un schéma fonctionnel d'un troisième exemple de- réalisation, et Fig 4, un diagramme temps/température de départ concernant le troisième exemple de réalisation. La fig 1 concerne le fonctionnement d'une base de temps pour le blocage de la remise en marche d'un brûleur d'une installation de chauffage en fonction de la température de départ de consigne actuelle V Tcons' Une source de chaleur chauffée par un brûleur comprend essentiellement un échangeur de chaleur 1 sur lequel sont branchés un tuyau de retour 2 et un tuyau de départ 3, et qui est chauffé par un brûleur 4 alimenté en combustible par une conduite 6 dotée d'une électrovalve 5 Le tuyau de départ 3 est muni d'une sonde thermométrique 7 qui peut, par exemple, être une résistance en fonction de la température Les tensions appliquées à la ligne 8 varient donc avec la température du tuyau de départ 3 De plus, il est prévu un thermostat d'ambiance en continu 9 qui est relié par une ligne 10 à un amplificateur différentiel 11. La deuxième entrée dudit amplificateur il est formée par la ligne 8 de la sonde thermométrique 7 Le thermostat 9 comprend un régulateur de consigne 12 et une sonde thermométrique d'ambiance 13 dont les signaux de sortie sont combinés ensemble par un autre amplificateur différentiel 14 Le signal de sortie dudit amplificateur 14 est appliqué à la ligne 10 qui est reliée par une ligne 15 à une base de temps 16 Cette base de temps 16 agit, par l'intermédiaire d'une ligne 17, sur un contact électronique 18 qui est incorporé dans une branche qui relie l'amplificateur différentiel il à la bobine 19 de l'électrovalve 5 En aval du contact 18 est prévu un amplificateur 20 Un montage 21 qui comprend des organes pour activer la base de temps et réaliser un temps de blocage mini et un temps de blocage maxi, tmon et tax, agit sur la base de temps 16. L'ensemble fonctionne de la façon suivante: Le thermostat d'ambiance en continu indique une température de départ de consigne V Tcoes qui est comparée à la température de départ effective V Teff sur la ligne 8, par l'amplificateur différentiel 11 En cas de dépassement d'une différence minimale, c'est-à-dire d'un écart de réglage minimal, il y a appel de chaleur Le signal de sortie de l'amplificateur il est assez élevé de sorte que, au cas o le contact 18 serait fermé, l'électrovalve 5 soit immédiatement ouverte, et le brûleur 4, mis en marche Il y a blocage de la remise en marche du brûleur, si le contact 18 est ouvert Par l'action de la base de temps 16, le contact 18 est ouvert pour un certain temps après chaque arrêt du brûleur, ce qui fait diminuer le nombre des commutations La base de temps 16 n'est pas réglée sur un temps déterminé, mais reçoit, par l'intermédiaire de la ligne 15, la consigne de température de départ VTC, ,5 ce qui garantit que le temps de blocage du brûleur 4 diminue avec une consigne de température de départ V Tcons croissante Cela évite d'importantes variations de température, notamment en présence de besoins importants en chaleur. La fig 2 montre sous la même forme que la fig 1, un autre exemple de réalisation dans lequel ce n'est pas la température de départ de consigne V Tcons qui détermine la variation du temps de blocage, mais une durée de marche du brûleur avant son arrêt La conception et la disposition des composants 1 à 8 de la source de chaleur, et 9 à 14 du thermostat d'ambiance en continu sont les mêmes que dans la fig 1 De même, la branche entre l'amplificateur différentiel il et l'électrovalve 5 avec le contact 18, l'amplifcateur 20 et la bobine 19, est la même que dans la fig 1 La sortie de l'amplificateur il est reliée outre au contact 18, à une bascule de Schmitt 23 par une ligne 22 Un oscillateur 24 génère une fréquence de base appliquée à un diviseur de fréquence 25 dont les sorties sont reliées à un commutateur de fréquence 26 sur lequel agit le signal de sortie de la bascule de Schmitt La sortie du commutateur de fréquence 26 forme l'entrée d'un compteur 27 dont la sortie est reliée à l'entrée R d'un flip-flop 28 La sortie de la bascule de Schmitt 23 est, de plus, reliée à l'entrée S dudit flip-flop 28 Sur la sortie de la bascule de Schmitt 23 est, de plus, branchée une ligne 29 qui se termine à un circuit ET 30 La deuxième entrée du circuit ET 30 est formée par la sortie Q du flip-flop 28, le signal résultant du circuit ET étant appliqué au contact 18, par l'intermédiaire d'une ligne 31. Ce montage fonctionne de la façon suivante. La fréquence générée par l'oscillateur est divisée par le diviseur de fréquence 25 en deux fréquences différentes, à savoir une première fréquence élevée pour la fonction de mise en marche, et une deuxième fréquence plus basse pour le temps de blocage du brûleur, ce qui permet de réaliser de longs temps de blocage Au moment d'un appel de chaleur, la sortie de la bascule de Schmitt passe au niveau H, ce qui fait actionner le commutateur de fréquence 26 de sorte que la fréquence élevée se trouve à sa sortie Mais le niveau H à la sortie de la bascule de Schmitt 23 prend également effet à l'entrée du flip-flop 28 de sorte à actionner celui-ci Le niveau H de sortie du flip-flop 28 agit de son côté sur le contact électronique 18 Par l'action de l'amplificateur 20 et de l'électrovalve 5, il y a déblocage du gaz Parallèlement, le compteur 27 avec la fréquence plus élevée enregistre la durée de marche L'appel de chaleur terminé, la bascule de Schmitt est mise à zéro Par l'action du circuit ET 30, le contact électronique 18 est ouvert, et l'alimentation en gaz est coupée En même temps, le commutateur de fréquence 26 envoie alors la fréquence plus basse au compteur 27 Au moment o le compteur 27 atteint son maximum, un signal de remise à zéro est envoyé au flip-flop 28, ce qui termine le temps de blocage du brûleur Pour réaliser un temps de blocage minimal et maximal, il faut une logique supplémentaire non représentée, par exemple des comparateurs digitaux. Dans l'exemple de réalisation, objet des fig 3 et 4, la vitesse à laquelle augmente la température de départ effective V Teff pendant la marche du brûleur précédant son arrêt, est la grandeur de référence pour la variation du temps de blocage du brûleur Les fonctions nécessaires à cet effet sont exécutées par le logiciel, raison pour laquelle une représentation du matériel sous forme d'un schéma comme aux fig 1 et 2, n'est pas indiquée Le programme logiciel commence par mettre le brûleur 4 en marche ( 33), au moment de l'appel de chaleur ( 32) Une première base de temps 34 réglée sur le temps de démarrage du brûleur, est activée Cette mise en marche terminée, le temps de mise à température peut déjà être terminé, ce qui signifie que la modulation ( 35) du brûleur 4 commence Cet état se manifeste par ce que la chaleur produite est inférieure à sa valeur maxi possible Dans ce cas, un signal est généré qui active, après l'arrêt suivant du brûleur 4, le temps de blocage maximal ( 36) Le temps de blocage peut être court, si, après la mise en marche du brûleur, le chauffage maxi continu Seulement si la modulation ( 35) n'a pas commencé immédiatement après ou pendant le temps de démarrage, il faut des temps de blocage courts A cet effet, une première valeur de la température de départ V Teff est mesurée et emmagasinée ( 36) Au même moment, une deuxième base de temps 37 est mise en route. La modulation ( 38) est scrutée jusqu a ce qu'elle prenne effet En même temps, l'état de fonctionnement ( 39) du brûleur est contrôlé Dès que la modulation commence et la température de départ V Teff augmente moins rapidement voir fig 4 -, une deuxième valeur de la température de départ V Teff est mesurée et emmagasinée ( 40) Le compteur de temps faisant partie de la deuxième base de temps 37 est stoppé ( 41) La vitesse à laquelle augmente la température de départ peut alors être établie à partir de la différence entre la deuxième valeur de la température de départ VT 2 et la première valeur VT 1 et le temps nécessaire à cet effet, relevé par le compteur de temps de la deuxième base de temps Après le calcul de la vitesse d'augmentation ( 42), il y a établissement du temps de blocage. ( 43) en fonction de ce paramètre Si le brûleur est remis en marche, ce programme recommence à se dérouler. L'invention ne se limite pas dans sa réalisation aux exemples préférés sus-mentionnés Au contraire, nombre de variantes sont possibles qui utilisent la solution représentée, même si les réalisations sont tout autres. Notamment, la réalisation ne se limite pas à l'utilisation de composants logiques discrets, mais est également possible avantageusement avec une logique programmée de préférence un microprocesseur. R E V E N D I C A T I O N S 1 Procédé pour la régulation d'une installation de chauffage comprenant une source de chaleur avec brûleur, et un dispositif régulateur permettant de définir un temps de blocage du brûleur après son arrêt en fonction des besoins en chaleur de l'installation, caractérisé par le fait que le temps de blocage peut être varié à l'aide d'un paramètre représentant les besoins en chaleur en ce sens que le temps de blocage du brûleur ( 4) diminue avec l'augmentation de la valeur du paramètre. 2 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le paramètre est une température de départ de consigne VT,,,,. 3 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le paramètre est une inverse de la vitesse à laquelle augmente la température de départ effective V Teff pendant la marche du brûleur ( 4) avant l'arrêt, la vitesse à laquelle la température augmente étant relevée après un temps de démarrage du brûleur ( 4). 4 Procédé suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que le temps de démarrage du brûleur est préréglé (par exemple 1 ou 2 minutes) et constant. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que le temps de démarrage du brûleur est variable en fonction de l'évolution de la différence entre la température de départ V Teff et la température Tw à proximité d'un échangeur de chaleur ( 1), le démarrage Jî étant terminé lorsque Tu V Teff = const. 6 Dispositif pour l'exécution du procédé suivant la revendication 5, caractérisé par le fait qu'une sonde thermométrique pour la mesure de la température TWT est disposée au centre d'un échangeur de chaleur en forme de bloc de lamelles. 7 Dispositif pour l'exécution du procédé suivant la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il est prévu un thermostat d'ambiance en continu ( 9) dont le signal de sortie est appliqué à un amplificateur différentiel ( 11) coopérant aussi avec la sonde thermométrique ( 7), et à la base de temps ( 16), l'amplificateur ( 11) et la base de temps ( 16) asservissant un contact électronique ( 18) qui coupe ou non l'alimentation en combustible du brûleur ( 4). 8 Dispositif pour l'exécution du procédé suivant la revendication 7, caractérisé par le fait qu'un circuit ( 21) pour l'activation de la base de temps et pour le préréglage d'un temps de blocage mini et maxi ton et t Mx est connecté à la base de temps ( 16). 9 Dispositif pour l'exécution du procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le-fait que la durée de marche du brûleur ( 4) précédant l'arrêt sert de paramètre, une base de temps ( 16) comprenant un compteur ( 27) mis en route avec la mise en marche du brûleur ( 4) et commandé par une première fréquence durant la mise en marche, et, après l'arrêt du brûleur, par une deuxième fréquence moins élevée, jusqu'à une position maximale du compteur. augmente est relevée de préférence après le temps de démarrage du brûleur, temps qui est ou préréglé (par exemple 1 ou 2 minutes) et constant, ou variable en fonction de l'évolution de la différence entre la température de départ V Teff et la température T Wt à proximité d'un échangeur de chaleur, le démarrage étant terminé lorsque TX V Teff = const Grâce à la détermination de la durée exacte du démarrage, on évite d'une part des erreurs dans la détermination de la vitesse à laquelle augmente la valeur effective de la température de départ VT 8 ff, lesquelles apparaissent lorsque la durée du démarrage est choisie trop courte, et de l'autre, le temps disponible pour la détermination de la vitesse d'augmentation n'est pas inutilement réduit, ce qui peut se produire avec une durée de démarrage longue prévue par précaution. Suivant un perfectionnement avantageux, une sonde, thermométrique pour la mesure de la température TWT est disposée au centre d'un échangeur de chaleur en forme de bloc de lamelles La comparaison entre la température relevée par ladite sonde et la température de départ mesurée par une autre sonde peut être faite de façon simple à l'aide d'un amplificateur approprié La condition Twt V Teff = const est remplie si le signal de sortie de l'amplificateur ne varie plus guère. Un mode d'utilisation avantageux de la température de départ de consigne V Tc O ns comme paramètre est caractérisé par ce qu'il est prévu un thermostat d'ambiance en continu dont le signal de sortie est appliqué à un amplificateur différentiel coopérant aussi avec la sonde thermométrique mesurant la température de départ, et à la base de temps, l'amplificateur et la base de temps asservissant un contact électronique qui agit sur l'alimentation en combustible du brûleur Il peut à ce propos être prévu un circuit pour l'activation de la base de temps et pour le préréglage d'un temps de blocage mini et maxi tmin et t x, connecté à la base de temps. Un autre exemple de réalisation o la durée de marche du chauffe-eau à circulation. Fic 3 32 Début programme 33 Brûleur marche non / oui 34 Base de temps 1 marche Modulation non / oui 36 Première valeur Mesurer et emmagasiner VT 37 Base de temps 2 marche 38 Modulation non / oui 39 Brûleur marche oui / non Deuxième valeur Mesurer et emmagasiner VT 41 Compteur de temps stop 42 Calcul vitesse d'augmentation 43 Calcul temps de blocage Temps de blocage maxi Fic 4 Vorlauf Départ Brenner Brûleur Zeitglied Base de temps Sperrzeit Temps de blocage