Brevet FR2793642A1 — publié le 20001117

PROCEDE DE REGULATION AUTOMATIQUE DE LA PUISSANCE D'APPAREILS DE CHAUFFAGE ET DISPOSITIF ASSOCIE. La présente invention a pour objet un procédé de régulation automatique de la puissance d'appareils de chauffage, lesdits appareils comportant chacun plusieurs éléments chauffants notamment par convection, par rayonnement ou par accumulation, ainsi que le dispositif associé. De manière générale, les appareils de chauffage sont commandés par un thermostat qui permet de réguler la température dans le local chauffé en fonction d'une température de consigne Tc et des déperditions du local. Ainsi, dès que la température atteint une valeur seuil Ts, légèrement inférieure à Tc, le thermostat commande le fonctionnement desdits appareils qui chauffent alors le local jusqu'à ce que la température atteigne la valeur de consigne Tc, le thermostat commandant alors l'arrêt desdits appareils. .- Selon un mode de fonctionnement perfectionné, le thermostat peut comprendre une horloge, et avoir plusieurs températures de consigne en fonction du temps. Ainsi, durant la journée la température de consigne Tc peut être égale à 20 C alors que la nuit, la température de consigne Tc' peut avoir une valeur inférieure, de l'ordre de 16 C. Afin de réduire la consommation énergétique des appareils de chauffage, l'invention propose un procédé de régulation automatique de la puissance d'appareils de chauffage qui permet de réduire sensiblement les coûts d'utilisation desdits appareils. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de régulation automatique de la puissance d'appareils de chauffage comprenant un thermostat susceptible de commander au moins deux éléments chauffants afin de maintenir la température ambiante à une température de consigne Tc, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes qui consistent: - a) à déclencher la mise en marche du premier élément chauffant, appelé point chaud, dès que la température ambiante atteint une température de seuil Ts inférieure à Tc, - b) à déclencher la mise en marche du deuxième élément chauffant à un taux de marche intermédiaire, si au bout d'un laps de temps court dt la température ambiante est toujours inférieure au seuil Ts ou si la température ambiante redescend au niveau du seuil Ts, après avoir été supérieure au seuil Ts au bout d'un temps dt sans avoir atteint toutefois la température de consigne Tc, - c) à augmenter le taux de marche du deuxième élément chauffant à un taux de marche intermédiaire supérieur à celui de l'étape précédente, si au bout d'un laps de temps court dt la température ambiante est toujours inférieure au seuil Ts ou si la température ambiante redescend au niveau du seuil Ts, après avoir été supérieure au seuil Ts au bout d'un temps dt sans avoir atteint toutefois la température de consigne Tc, - d) à répéter l'étape c) jusqu'à ce que le taux de marche du deuxième élément chauffant soit égal à 100%, et - e) à répéter successivement les étapes b), c) et d) pour@_chaque élément suivant jusqu'à ce que l'ensemble des éléments chauffants soient à un taux de marche de 100%, le fonctionnement des éléments chauffants étant arrêté dès que la température ambiante atteint la température de consigne Tc quelle que soit l'étape. La présente invention propose également le dispositif associé. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre donnée en titre d'exemple uniquement et en regard des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'un appareil de chauffage, - la figure 2 est un diagramme illustrant l'évolution de la température en fonction du temps, - la figure 3A est un diagramme illustrant le fonctionnement du premier élément chauffant, - la figure 3B est un diagramme illustrant le fonctionnement du deuxième élément chauffant, et - la figure 3C est un diagramme illustrant le fonctionnement du troisième élément chauffant. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement un appareil 1 de chauffage qui comprend un thermostat 2, au moins deux éléments chauffants ou i éléments chauffants référencés 3.1 à 3.i sur la figure 1 . Ces éléments chauffants peuvent être disposés dans le même corps de chauffe ou bien disséminés dans le local à chauffer selon un agencement approprié connu de l'homme de l'art. Ces éléments chauffants 3 peuvent fonctionner selon différents modes également connus de l'homme de l'art, par exemple par rayonnement, par convection naturelle ou forcée, ou par accumulation. De façon connue, le thermostat 2 permet de mesurer la température ambiante du local chauffé et de commander les éléments chauffants 3 afin de maintenir la température ambiante approximativement à une température de consigne Tc, par exemple 20 C. Ce thermostat peut comprendre également une horloge, et réguler la température ambiante à différentes températures de consigne en fonction du temps. Ainsi, durant la journée la température de consigne peut être égale à 20 C et durant la nuit égale à 16 C. Conformément à l'invention, on va définir un seuil de température Ts, en deçà de la température de consigne Tc affiché par l'utilisateur du local où l'appareil de chauffage est installé, par exemple sur un thermostat d'ambiance. Le seuil Ts est fixé par rapport à la consigne Tc, par exemple 0,2 C en dessous de Tc soit 19,8 C. Selon le procédé de l'invention, on va contraindre la température ambiante du local à demeurer à l'intérieur de la plage 19,8 C - 20 C par une régulation automatique de la puissance des différents éléments chauffants 3. Sur la figure 2, on a représenté la courbe d'évolution de la température ambiante. Sur les figures 3A à 3B, on a représenté le taux de marche des éléments chauffants 3.1 à 3.3 en fonction du temps. L'élément chauffant 3.1 a un mode de régulation dit chrono proportionnel afin que la mise en route se fasse de façon progressive, et éviter ainsi tout risque de surcharge. Ainsi, le taux de marche augmente progressivement de 0 à 100% sans s'arrêter à des taux de marche intermédiaires. Contrairement à l'élément chauffant 3.1, les autres éléments chauffants 3.2 à 3.i peuvent fonctionner à des taux de marche intermédiaires grâce à des moyens individuels de régulation de la puissance émise, connus de l'homme de l'art. De préférence, les éléments chauffants 3.2 à 3.i peuvent fonctionner à des taux de marche intermédiaires s'incrémentant de 10% en 10 %. Selon le procédé, dès que la température ambiante mesurée par le thermostat atteint la température de seuil Ts, ce dernier déclenche uniquement la mise en marche du premier élément chauffant 3.1. Si, la température ambiante atteint la température de consigne Tc, le thermostat commande alors l'arrêt de l'élément chauffant 3.1. Dans le cas contraire, si au bout d'un laps de temps court dt, de l'ordre de 5 s, la température ambiante est toujours inférieure au seuil Ts ou si la température ambiante redescend au niveau du seuil Ts après avoir été supérieure au seuil Ts au bout d'un temps dt sans avoir atteint toutefois la température de consigne Tc, le thermostat 2 déclenche la mise en marche du deuxième élément chauffant 3.2 à un taux de marche intermédiaire, de 10% par exemple. De même, si au bout d'un laps de temps court dt, de l'ordre de 5 s, la température ambiante est toujours inférieure au seuil Ts ou si la température ambiante redescend au niveau du seuil Ts, après avoir été supérieure au seuil Ts au bout d'un temps dt sans avoir atteint toutefois la température de consigne Tc, le thermostat 2 augmente le taux de marche du deuxième élément chauffant 3.2, à 20% par exemple. Le cycle de régulation de l'élément chauffant 3.2 continue de la sorte tant que la température ambiante n'a pas atteint la température de consigne Tc ou tant que l'élément chauffant 3.2 n'a pas atteint le taux de marche de 100%. Si la température ambiante atteint la consigne Tc, le thermostat 2 commande l'arrêt simultané des éléments chauffants 3.1 et 3.2. Si l'élément chauffant 3.2 a atteint le taux de marche de 100% et si, au bout d'un laps de temps court dt, de l'ordre de 5 s, la température ambiante est toujours inférieure au seuil Ts ou si la température ambiante redescend au niveau du seuil Ts après avoir été supérieure au seuil Ts au bout d'un temps dt sans avoir atteint toutefois la température de consigne Tc, le thermostat 2 déclenche la mise en marche du troisième élément chauffant 3.3 à un taux de marche intermédiaire, par exemple de 10%. Le cycle de régulation du troisième élément chauffant 3.3 est identique à celui de l'élément chauffant 3.2. Aussi, lorsque l'élément chauffant 3.3 a atteint un taux de marche de 100%, on déclenche suivant le même cycle de régulation l'élément chauffant 3.4, et ainsi de suite jusqu'à l'élément chauffant 3.i. Ce mode de régulation automatique permet d'ajuster au mieux la puissance de chauffage en fonction des déperditions du local. II évite ainsi de mettre de façon systématique en marche au même moment l'ensemble des éléments chauffants à un taux de marche de 100%. L'énergie consommée étant proportionnelle notamment aux taux de marche et à la durée de marche de chaque élément, le procédé de régulation selon l'invention permet de réduire sensiblement le coût d'utilisation des appareils de chauffage. Selon une variante du procédé de l'invention, le thermostat 2 comprend également des moyens pour hiérarchiser les différents éléments chauffants et définir de la sorte l'élément chauffant à fonctionnement prioritaire, référencé 3.1, appelé point chaud. Ainsi, les moyens pour hiérarchiser les différents éléments chauffants permettent, de façon automatique ou manuelle, de définir l'ordre chronologique de la mise en marche des éléments chauffants en fonction de leur coût de revient ou en fonction de tout autre critère. Comme nous l'avons vu précédemment, les éléments chauffants 3.1 à 3.i peuvent être de différentes natures, par exemple chauffage par convection, par rayonnement ou par accumulation, et avoir en fonction de l'heure de la journée différents coûts d'utilisation. On s'aperçoit de la sorte que le coût d'utilisation du dispositif est encore. Enfin, l'invention n'est évidemment pas limitée au mode de mise en oeuvre représenté et décrit ci-dessus, mais en couvre au contraire toutes les variantes, notamment en ce qui concerne le nombre d'éléments chauffants, le type de chauffage utilisé et les moyens individuels de régulation de la puissance de chauffage émise par chacun desdits éléments. De même en variante, l'élément chauffant 3.1 peut fonctionner à des taux de marche intermédiaires grâce à des moyens individuels de régulation de la puissance émise, et avoir le même cycle de régulation que les éléments 3.2 à 3. i. REVENDICATIONS 1. Procédé de régulation automatique de la puissance d'appareils de chauffage comprenant un thermostat (2) susceptible de commander au moins deux éléments chauffants (3) afin de maintenir la température ambiante à une température de consigne Tc, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes qui consistent: - a) à déclencher la mise en marche du premier élément chauffant (3.1), appelé point chaud, dès que la température ambiante atteint une température de seuil Ts inférieure à Tc, - b) à déclencher la mise en marche du deuxième élément chauffant (3.2) à un taux de marche intermédiaire, si au bout d'un laps de temps court dt la température ambiante est toujours inférieure au seuil Ts ou si la température ambiante redescend au niveau du seuil Ts après avoir été supérieure au seuil Ts au bout d'un temps dt sans avoir atteint toutefois la température de consigne Tc, - c) à augmenter le taux de marche du deuxième élément chauffant (3.2) à un taux de marche intermédiaire supérieur à celui de l'étape précédente, si au bout d'un laps de temps court dt la température ambiante est toujours inférieure au seuil Ts ou si la température ambiante redescend au niveau du seuil Ts après avoir été supérieure au seuil Ts au bout d'un temps dt sans avoir atteint toutefois la température de consigne Tc, et - d) à répéter l'étape c) jusqu'à ce que le taux de marche du deuxième élément chauffant (3.2) soit égal à 100%, le fonctionnement du ou des éléments chauffants étant arrêté dès que la température ambiante atteint la température de consigne Tc quelque soit l'étape. 2. procédé de régulation automatique de la puissance d'appareils de chauffage comprenant plusieurs éléments chauffants (3.1 à 3.i) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste, après l'étape a), à répéter successivement les étapes b), c) et d) pour chaque élément, à partir du deuxième, jusqu'à ce que tous les éléments chauffants soient à un taux de marche de 100%. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier élément chauffant (3.1) fonctionne selon un mode de régulation chrono proportionnel qui varie progressivement de 0% à 100% sans s'arrêter à des taux de marche intermédiaires. 4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier élément chauffant (3.1) peut fonctionner à des taux de marche intermédiaires, le taux de marche augmentant par incrémentation de la même façon que les autres éléments chauffants. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les taux de marche intermédiaires ont une incrémentation de 10%. 6. Dispositif de mise en aeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant un thermostat (2) d'ambiance susceptible de mesurer la température ambiante et des éléments de chauffage (3) comportant chacun des moyens individuels de régulation de la puissance émise afin de pouvoir fonctionner chacun à des taux de marche intermédiaires, caractérisé en ce que les moyens individuels de régulation de la puissance émise sont commandés par le thermostat de façon à ce que leur taux de marche augmente par incrémentation, les uns après les autres. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour hiérarchiser les différents éléments de chauffage afin de définir l'ordre chronologique de leur mise en marche.