Brevet FR2711775A1 — publié le 19950505

Dispositif de contrôle et de mesure énergétique. L'invention est relative à un dispositif de contrôle et de mesure énergétique, notamment dans un ou plusieurs appartements d'immeuble. Dans les immeubles pourvus d'un système de chauffage centralisé, la circulation d'eau chaude est assurée au moyen de conduites centrales disposées dans une gaine technique verticale. La conduite centrale d'amenée d'eau chaude est généralement appelée "colonne montante" et la conduite centrale de retour d'eau tiède est généralement appelée "colonne descendante", en raison du sens de circulation adopté. Sur ces systèmes de chauffage centralisé, il est maintenant fréquent de disposer des compteurs individuels de consommation d'énergie, de manière à individualiser les charges économiques correspondant au chauffage et à inciter les utilisateurs de chauffage à économiser l'énergie. Les dispositifs comprenant ces systèmes additionnels de comptage de calories sont plus coûteux que les dispositifs anciens, et les branches d'arrivée et de départ de ces dispositifs ne sont pas totalement isolées l'une de l'autre, ce qui a pour inconvénient de permettre une circulation d'eau non désirée à l'intérieur du dispositif. Cette circulation d'eau non désirée correspond à un débit passant à travers le compteur individuel de calories, qui compte une consommation d'énergie supplémentaire facturée indûment à l'utilisateur de chauffage. De plus, ces systèmes peuvent, s'ils ne sont pas réglés, perturber les autres débits des autres appartements. Ces systèmes nécessitent une pompe par appartement et une vanne d'équilibrage côté secondaire. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients en permettant - un comptage d'énergie, - la régulation de la température ambiante, - l'interruption totale de la circulation à travers un compteur individuel d'énergie et d'éviter ainsi toute facturation non désirée d'énergie à l'utilisateur, au moyen d'un nouveau dispositif de contrôle énergétique économique et facile à mettre en oeuvre, - d'éviter l'installation d'une pompe par appartement côté secondaire, - d'éviter l'installation d'une vanne d'équilibrage côté secondaire. L'invention a pour objet un dispositif de contrôle et de mesure énergétique pour le chauffage de locaux, du type comportant un compteur intégrateur d'énergie calorifique, une vanne d'équilibrage et deux instruments de prise de température transmettant des signaux représentatifs de températures d'arrivée d'eau chaude et de retour d'eau tiède audit compteur intégrateur, ainsi qu'un tronçon de court-circuit assurant la recirculation de l'eau chaude, caractérisé en ce que le dispositif comporte sur l'arrivée d'eau chaude une vanne de régulation du débit d'eau en fonction de la température de consigne demandée dans lesdits locaux, et sur le tronçon de court-circuit, une vanne de bipasse apte à imposer le sens de circulation de l'eau et s'ouvrant après dépassement d'une pression différentielle prédéterminée. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - la vanne de régulation est une vanne pilotée par un moyen d'actionnement électrique recevant un signal de commande en provenance d'un thermostat situé dans lesdits locaux; - la vanne de bipasse est du type soupape à ressort ajustable qui régule le débit la traversant en fonction de la pression différentielle entre l'amont et l'aval; - dans le cas où les locaux comportent des zones de chauffage ou appartements séparés, le nombre des vannes de régulation correspond au nombre de zones de chauffage ou d'appartements séparés; - dans le cas où les locaux comportent des zones de chauffage ou appartements séparés, la vanne de bipasse sur le tronçon de court-circuit est unique. L'invention sera mieux comprise à l'aide des dessins ci-annexés, dans lesquels La figure 1 représente schématiquement un dispositif de l'art antérieur; La figure 2 représente schématiquement un premier mode de réalisation de dispositif selon l'invention; La figure 3 représente schématiquement un deuxième mode de réalisation de dispositif selon l'invention. En référence à la figure 1, un appartement présentant une surface habitable schématisée par le contour 1 en traits interrompus est muni de radiateurs 2 alimentés en eau chaude par l'intermédiaire d'un dispositif 3 raccordé à une colonne montante A et une colonne descendante B en deux points 4 et 5. La différence de pression entre les points 4 et 5 est habituellement exprimée en mètres de colonne d'eau, et la valeur de cette différence de pression est usuellement comprise entre 1 et 3 m d'eau (0,1 bar et 0,3 bar). Le dispositif 3 comporte sur la branche d'arrivée d'eau une pompe 6 et un instrument 7 de prise de température, un tronçon de court-circuit 8 ou de recirculation reliant la branche d'arrivée d'eau et la branche de retour d'eau, et sur la branche de retour d'eau un compteur individuel d'énergie 9, un instrument 10 de prise de température et une vanne d'équilibrage 11. Le compteur individuel de calories 9 reçoit par chaque liaison filaire 12 et 13 un signal électrique représentatif de la température de l'eau en 7 et en 10, respectivement, et comporte un débimètre interne fournissant la valeur du débit d'eau qui le traverse. Sur la base de ces informations, le compteur intégrateur 9 additionne des quantités correspondant au produit du débit instantané par la différence des températures prises au point 7 et au point 10. La vanne 11 est une vanne d'équilibrage comportant de préférence deux prises de pression pour la mesure, l'étalonnage et l'équilibrage de l'installation de chauffage. Lorsque l'utilisateur du chauffage souhaite arrêter le chauffage de l'appartement, il commande l'arrêt de la pompe 6, du type circulateur entraîné par un moteur électrique, par simple manipulation d'un interrupteur électrique ou d'un thermostat. Dans ces conditions, on constate que l'aspiration induite par le tronçon de court-circuit 8 provoque un débit d'eau à travers le compteur intégrateur 9 et l'intégration d'une quantité correspondant à ce débit d'eau, alors que l'utilisateur souhaitait un arrêt total du compteur intégrateur 9. De plus, si la vanne d'équilibrage 11 n'est pas réglée, le court-circuit 8 est parcouru par un surdébit qui provoque une chute de la pression différentielle entre 4 et 5, ce qui rend impossible l'alimentation avec une pression suffisante des autres locaux. En référence à la figure 2, les repères identiques à ceux de la figure 1 désignent des éléments identiques ou similaires aux éléments de la figure 1. Le dispositif 20 selon l'invention comporte sur la branche d'arrivée d'eau chaude : une vanne de régulation 21 et une prise de température 7 ; sur la branche 8 de court-circuit : une vanne de bipasse 22 à pression de fonctionnement réglable du type soupape à ressort ajustable pour obtenir une ouverture de vanne lorsqu'une pression différentielle prédéterminée est atteinte et imposant le sens de circulation de l'eau qui la traverse ; sur la branche de retour d'eau tiède : un compteur intégrateur 9, une prise de température 10 et une vanne d'équilibrage 11. La vanne de régulation 21 est une vanne de régulation pilotée par un moyen d'actionnement électrique qui reçoit un signal de commande en provenance d'un thermostat T situé dans l'appartement 1 et commandable manuellement par l'utilisateur. Ainsi, il suffit que l'utilisateur affiche sur le thermostat T la consigne "arrêt" ou la consigne "antigel", pour que la vanne de régulation 21 se ferme totalement ou ne s'ouvre qu'en cas de température d'air dans l'appartement 1 inférieure à la température correspondant au risque de gel. La mise en oeuvre du dispositif selon l'invention s'effectue de la manière suivante, lorsque l'installation de chauffage comprend une pluralité de dispositifs reliés aux colonnes montante A et descendante B a) après avoir effectué un réglage individuel au niveau de chaque radiateur, on ouvre à fond les robinets de radiateur; b) on ferme à fond la vanne 22 de pression différentielle de manière qu'aucun débit ne la traverse; c) on règle la vanne d'équilibrage 11 des dispositifs de la pluralité jusqu'à ce que la somme des débits nominaux des radiateurs alimentés, augmentée de 5 litres/h soit atteinte en observant les indications du compteur de débit. Si cela est nécessaire pour atteindre le débit souhaité, on ferme sur la colonne les autres vannes du type 11 alimentant les autres appartements; d) on règle la vanne 22 de pression différentielle pour qu'elle soit parcourue par 5 litres/h, ce qui signifie que la mesure affichée par le compteur 3 est égale à la somme des débits nominaux des radiateurs alimentés. On plombe éventuellement la vanne 22 de pression différentielle pour préserver le réglage. e) on procède de la même manière pour tous les dispositifs selon l'invention; f) on équilibre ensuite toutes les vannes d'équilibrage 11 entre elles selon la méthode d'équilibrage dite méthode compensée. Lorsque l'utilisateur arrête le fonctionnement de la vanne de régulation 21 à commande électrique, celle-ci s'oppose au passage d'eau à travers les radiateurs 2 et à travers le compteur intégrateur 9. En raison de ce que la vanne de bipasse 22 et la vanne d'équilibrage 11 sont réglées, pour obtenir un débit nominal pour une pression différentielle déterminée, il n'apparaît dans ce cas aucun reflux ou débit secondaire indésirable à travers le compteur intégrateur 9. A titre d'exemple non limitatif, les appareils suivants utilisables pour la fabrication d'un dispositif selon l'invention fournissent des résultats d'essais satisfaisants: vanne de régulation 21 : vanne de type RVTK commercialisée par la Société de droit français TOUR ET ANDERSSON SA; thermostat T: thermostat T de type chronoproportionnel de temps ou tout autre thermostat. prises de température 7 et 10 : prises de température intégrées au compteur intégrateur; vanne de bipasse 22 : vanne de type BPV, commercialisée par la société de droit français TOUR ET ANDERSSON SA; compteur intégrateur 9 : compteur du type Schlumberger (marque déposée) ou Wateau (marque déposée) vanne d'équilibrage 22 : vanne de type STAD, commercialisée par la Société de droit français TOUR ET ANDERSSON SA; Bien entendu, l'invention s'applique également à tout montage équivalent de composants équivalents au dispositif assemblé à partir des appareils précités. En référence à la figure 3, un dispositif 30 selon l'invention alimente une pluralité d'appartements la, lb, îc ; chaque appartement étant muni de radiateurs 2a, 2b, 2c. Le dispositif 30 comporte une tuyauterie d'arrivée d'au chaude sur laquelle sont branchés en parallèle trois circuits similaires. Chaque circuit comporte d'amont en aval dans le sens de circulation : une prise de température telle que 7a, une vanne de régulation telle que 21a dont le fonctionnement dépend du thermostat tel que Ta, des radiateurs tels que 2a, un compteur intégrateur tel que 9a et une prise de température telle que 10a. Les branchements et moyens de transmission sont similaires à ceux de la figure 2. Toutefois, dans ce mode de réalisation, le dispositif selon l'invention ne comporte qu'une vanne de bipasse 8 et qu'une vanne d'équilibrage 11. La mise en oeuvre de ce deuxième mode de réalisation et le réglage préliminaire s'effectuent de manière analogue à ce qui a été décrit précédemment en référence à la figure 2. Revendications 1. Dispositif de contrôle énergétique pour le chauffage de locaux, du type comportant un compteur intégrateur d'énergie calorifique, une vanne d'équilibrage et deux instruments de prise de température transmettant des signaux représentatifs de températures d'arrivée d'eau chaude et de retour d'eau tiède audit compteur intégrateur, ainsi qu'un tronçon de court-circuit assurant la recirculation de l'eau chaude, caractérisé en ce que le dispositif comporte sur l'arrivée d'eau chaude une vanne de régulation (21, 21a-21c) du débit d'eau en fonction de la température de consigne demandée dans lesdits locaux (1), et sur le tronçon (8) de court-circuit, une vanne de bipasse (22) apte à imposer le sens de circulation de l'eau et s'ouvrant après dépassement d'une pression différentielle prédéterminée. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vanne de régulation (21) est une vanne pilotée par un moyen d'actionnement électrique recevant un signal de commande en provenance d'un thermostat (T, Ta-Tc) situé dans lesdits locaux (1). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la vanne de bipasse (22) est du type soupape à ressort ajustable qui régule le débit la traversant en fonction de la pression différentielle entre l'amont et l'aval. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, dans le cas où les locaux comportent des zones de chauffage ou appartements (la, lb, lc) séparés, le nombre des vannes de régulation (21a, 21b, 21c) correspond au nombre de zones de chauffage ou d'appartements séparés (la, lb, lc). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, dans le cas où les locaux comportent des zones de chauffage ou appartements séparés (la, 2b, lc), la vanne de bipasse (22) sur le tronçon (8) de court-circuit est unique.