Brevet FR2765955A1 — publié le 19990115

L'invention concerne un procédé de réglage du chauffage individuel d'un local par un système de chauffage à chaudière et à émetteur de chaleur, selon lequel l'usager établit la température de consigne dans le local, à l'aide d'un thermostat d'ambiance, et la température de départ chauffage sur la chaudière est établie de façon que la température réelle dans le local s'établisse au niveau de la température de consigne. La plupart des procédés de réglage de chauffage individuel de ce type, qui sont connus, nécessitent, des réglages des robinets thermostatiques, du thermostat d'ambiance du local et, sur la chaudière de la consigne de température de départ chauffage. Or, ces trois réglages peuvent être faits de façon incohérente si bien que la température de consigne risque de ne pas pouvoir être atteinte, ni même approchée dans le local. Pour éviter cet inconvénient, il est connu pour des grosses installations, collectives ou individuelles haut de gamme, de fixer la consigne de départ chauffage en fonction de la température extérieure au moyen d'une loi d'eau, ce qui nécessite l'installation d'une sonde de température extérieure et le réglage de la loi d'eau. Or ces conditions sont inacceptables pour des installations grands publics. L'invention a pour but de proposer un procédé de réglage de chauffage du type défini plus haut, qui ne présente pas les inconvénients des procédés connus, qui viennent d'être énoncés. Pour atteindre ce but, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que la température de départ chauffage est déterminée par calcul à partir des signaux de demande de chauffage et d'absence de demande de chauffage émis par le thermostat d'ambiance et destinée à la chaudière. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels - la figure 1 représente sous forme d'un schéma bloc le principe de la réalisation du chauffage selon la présente invention - les figures 2A et 2B sont des chronogrammes explicitant le fonctionnement du thermostat utilisé dans le cadre du procédé selon l'invention - la figure 3 illustre une première méthode de calcul de la consigne de départ chauffage - les figures 4A, 4B et 4C présentent des chronogrammes illustrant les signaux respectivement de sortie du thermostat, de la température de consigne de départ chauffage avant filtrage et après filtrage - les figures 5A et 5B illustrent une deuxième méthode du calcul de la consigne de départ chauffage - les figures 6A et 6B sont des chronogrammes illustrant une première méthode de régulation de la température de départ chauffage - les figures 7A et 7B sont des chronogrammes illustrant une deuxième méthode de régulation de la température de départ chauffage ; et - les figures 8A et 8B sont des chronogrammes illustrant une troisième méthode de régulation de la température de départ chauffage. Sur la figure 1 qui illustre le schéma de principe du réglage individuel d'un local, conformément à l'invention, les numéros de référence 1, 2 et 3 désignent respectivement le local à chauffer, un contrôleur numérique et une chaudière commandée par ce dernier. Pour chauffer le local 1, la chaudière 3 envoie de l'eau chaude dans l'émetteur de chaleur 5 qui équipe le local 1. La température de départ chauffage à la sortie de la chaudière 3 vers le radiateur 5, indiquée en TdCh, est déterminée par le thermostat d'ambiance 6 qui fixe la température désirée dans le local 1 et est réglé en conséquence par l'usager, par l'intermédiaire du contrôleur numérique 2. A cette fin, le thermostat 6 fournit au contrôleur un signal de demande de marche/arrêt de chauffage, désigné par S1. Comme le montre la figure 2B, ce signal S1 qui est alors un signal numérique cyclique avec une base de temps Bt et comportant une durée de demande de chauffage patch qui est variable sur cette base. Cette durée est déterminée périodiquement tous les Bt à partir de l'écart e de la température d'ambiance réelle mesurée Ta et de la température de consigne Tcth du thermostat, conformément à la figure 2A. Le contrôleur numérique 2 détermine à partir du signal S1 fourni par le thermostat 6 en 8 la température de consigne départ chauffage que devrait avoir la chaudière 3 pour chauffer correctement le local 1. Il assure ensuite en 9 la régulation de la température de départ chauffage de la chaudière par envoi à cette dernière d'un signal de commande marche/arrêt S2 du brûleur et de la pompe de la chaudière. Le fonctionnement du contrôleur 2 sera décrit plus en détail ci-après. La figure 3 illustre une première méthode d'établissement par calcul de la température de consigne de départ chauffage, c'est-à-dire du signal engendré en 8 par le contrôleur numérique 2. Cette méthode consiste essentiellement à calculer, à partir du signal S1 fourni par le thermostat 6 et comportant les durées Atch dans les différentes bases de temps Bt, en fonction des écarts e (figure 3A), le rapport R = AtCh/Bt. De ce rapport, on déduit la température de consigne de chauffage Tc selon la relation Tc = f (R), qui est représentée sur la figure 3. On constate que la loi de variation de la température de consigne de départ chauffage en fonction du rapport R constitue une loi linaire à deux portions rectilignes successives. La première portion droite D1 permet une variation de la consigne de départ chauffage entre une consigne minimale Tcmin de par exemple 450C et une température consigne intermédiaire Tcint de par exemple 600C. Cette zone de variation R permet un chauffage en chaleur douce. La deuxième portion droite D2 couvre une plage de variations de températures plus élevées entre la température Tcint et une température de consigne maximale Tcmax de par exemple 800C et permet de chauffer rapidement le local 1 en cas d'intermittences, par exemple à la suite d'une période de non occupation du local, ou d'apporter l'énergie nécessaire en cas de grands besoins thermiques. La détermination de la température de consigne de départ chauffage s'effectue périodiquement en suivant les cycles Bt du thermostat. Il se peut fort bien que la valeur de consigne trouvée à un cycle Bt donné soit différente de celle déterminée au cycle précédent. Ce changement brusque de la consigne de départ chauffage peut entraîner des oscillations de la température ambiante dans le local, ce qui est désagréable pour les personnes se trouvant dans le local. Pour s'affranchir des variations intempestives de la température ambiante dues à des changements brusques de la température de consigne de départ chauffage, l'invention prévoit une modification progressive de cette consigne calculée établie à partir de la loi selon la figure 3. A cette fin la température de consigne calculée est filtrée par un filtre passe-bas pour obtenir la température de consigne départ chauffage qui sera réellement utilisée pour la commande de la chaudière 3. Les figures 4A à 4C illustrent le fonctionnement du filtre sus-mentionné. La figure 4A montre le signal S1 de demande de chauffage du thermostat 6, la figure 4B le signal de la température consigne départ chauffage calculée Tc, avec les valeurs de consigne Tcl, Tc2 différentes dans deux périodes Bt successives et la figure 4C le profil de la variation de la température de consigne de départ chauffage après filtrage Tcf. Les figures 5A et 5B illustrent une deuxième méthode de calcul de la température de consigne de départ chauffage Tc. Cette méthode se caractérise par le fait que, pendant une période de demande de chauffage patch du thermostat (figure 5A), la température de consigne calculée de départ de chauffage est incrémentée et décrémentée par intégration pendant les temps de présence d'une demande chauffage Atch et d'absence d'une telle demande. Après l'établissement de la température consigne départ chauffage après filtrage Tc, il convient de mettre en oeuvre une méthode de régulation de la température départ chaudière, qui permet de moduler la puissance de cette dernière pour que la température de départ chauffage réelle soit la plus proche possible de la consigne calculée en sortie du filtre passe-bas. Or, en raison de la puissance disponible très importante de la chaudière (plage de modulation par exemple entre 7 et 23 kW) et des faibles besoins en chauffage des logements (inférieurs à 7 kW, même pour des maisons individuelles mal isolées) il est difficile de réguler correctement la température de départ chauffage. On fait alors appel à la technique de hachage qui consiste à alterner la marche et l'arrêt du brûleur à deux niveaux de puissance, à savoir l'état brûleur éteint et l'état brûleur en marche à la puissance minimale de par exemple 7 kW. On parvient, par cette technique, à moduler la puissance moyenne de la chaudière entre 0 et la puissance minimale pour l'adapter aux faibles besoins en chauffage des logements, surtout de petits logements dont la surface est inférieure à 50 m2. Les figures 6A et 6B illustrent une première méthode de régulation, la figure 6A montrant l'évolution de la température de départ chauffage TdCh dans un gabarit couvrant la température de consigne Tc, entre des limites Tcmax et Tcmin. La figure 6B montre le signal de marche/arrêt de brûleur S2 que le contrôleur 2 envoie à la chaudière 3. On reconnaît que le brûleur est coupé lorsque la température de départ chauffage Tdch est supérieure à la température de limite maximale Tcf + s+ et reste inactive jusqu'à ce que la température de départ chauffage descende en dessous de la valeur limite Tcf - -, s étant un écart de température autorisé par rapport à la consigne, cette valeur pouvant être par exemple de 50C. A cet instant le brûleur est réactivé. Les figures 7A et 7B montrent une deuxième méthode de régulation. Cette méthode consiste à réaliser une commande à différentiel variable. Le brûleur est toujours coupé et réactivé en fonction de deux seuils de température. Mais, dans le cas de la figure 7, le seuil bas est fixe et par exemple de 450C tandis que le seuil haut est formé par la courbe de la température de consigne départ chauffage en sortie du filtre. La figure 7B illustre les instants d'arrêt et de réactivation du brûleur en fonction de l'allure de la température de départ chauffage réelle. Les figures 8A et 8B montrent une troisième méthode de régulation qui est caractérisée par le fait que le seuil haut est fixe et par exemple de 800C tandis que le seuil bas est formé par la température de consigne départ chauffage en sortie du filtre Tcf, la température de départ chauffage TdCh oscillant alors entre ces deux seuils. REVENDICATIONS 1. Procédé de réglage du chauffage d'un local par un système de chauffage à chaudière, selon lequel l'usager établit la température de consigne dans le local, à l'aide d'un thermostat d'ambiance, et la température de départ chauffage sur la chaudière est établie de façon que la température réelle mesurée dans le local tende à s'établir au niveau de la température de consigne, caractérisé en ce que la température de départ chauffage (TdCh) est déterminée par calcul à partir du signal de demande de chauffage et d'absence de demande de chauffage (S1), émis par le thermostat d'ambiance (6) et destinés à la chaudière (3). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on calcule une température de consigne de départ chauffage (Tc) à partir du signal (S1) émis par le thermostat d'ambiance (6), périodiquement, selon un algorithme prédéterminé et fait passer le signal formé par cette température de consigne calculée (Tc) par un filtre passe-bas pour obtenir un signal de consigne de départ chauffage filtré (Tcf). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, à titre d'algorithme, on établit la température de consigne comme fonction linéaire à deux portions successives de pentes différentes (D1, D2), représentant respectivement les plages de chauffage à chaleur douce et de chauffage à chaleur plus importantes en fonction du rapport (R) des durées des demandes de chauffage (Atch) et de la base de temps (Bt) du signal de thermostat (S1). 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la température de consigne de départ chauffage (Tc) est calculée par incrémentation et décrémentation par intégration pendant des périodes de demande ou d'absence de demande de chauffage du signal de thermostat (S.) 5. Procédé selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que l'on commande la chaudière (3) par un signal de marche/arrêt de chaudière (S2) en fonction de l'oscillation de la température de départ de chauffage (Tdch) entre deux seuils de température de consigne prédéterminés. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les deux seuils de température de consigne sont formés par des valeurs de consigne de départ chauffage filtrée (Tcf) augmentée d'un écart de température g+ pour le seuil supérieur, et par la température de consigne de départ chauffage filtrée diminuée d'un écart s~ pour le seuil inférieur. 7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le seuil de température de consigne (TCmax) est fixe et le seuil inférieur est formé par la température de consigne de chauffage calculée et filtrée (Tcf).