Brevet FR2852675A1 — publié le 20040924

PROCEDE DE REGULATION DU CHAUFFAGE D'UN BATIMENT COMPORTANT UNE PHASE DE SECHAGE D'UNE PAROI RAYONNANTE. ET DISPOSITIF DE MISE EN OEUVRE DU PROCEDE. La présente invention concerne un procédé de commande du chauffage d'un bâtiment. Elle s'applique notamment, mais non exclusivement, aux systèmes de chauffage 10 rayonnant installés dans le plancher ou le plafond. Elle s'applique plus généralement aux systèmes de chauffage installés à proximité de parois, nécessitant une phase de séchage particulière. Les systèmes de chauffage rayonnant par le plafond comprennent généralement 15 des panneaux chauffants intégrés au dessus et en contact avec le plafond réalisé par des plaques en plâtre jointoyées pour présenter un aspect lisse et uniforme. Par ailleurs, les systèmes de chauffage rayonnant par le plancher sont en général réalisés par des câbles chauffants enrobés dans une chape armée en béton ou en mortier. Il arrive parfois qu'à la suite de la mise en service du chauffage, des irrégularités de surface et des fissures apparaissent entre les plaques de plâtre ou sur les sols. Pour éviter ces inconvénients, les fabricants de plaques de plâtre ou de chape et les professionnels du métier recommandent de ne pas mettre en service le chauffage sans prendre certaines précautions. A la fin de la réalisation du sol ou du plafond, il est ainsi recommandé de relever la température de la pièce, progressivement par paliers successifs, 30 jusqu'à atteindre la température de confort souhaitée, au bout de quelques jours. Pour suivre cette recommandation, les installateurs ou les utilisateurs doivent retoucher manuellement, chaque jour, la consigne de température des thermostats d'ambiance. Du fait qu'elle est manuelle, cette procédure est fastidieuse et aléatoire. En outre, la molette de réglage de la température de 35 consigne du thermostat d'ambiance peut être tournée par mégarde. Cette procédure ne permet donc pas de garantir qu'aucun dommage du plafond ou du sol ne surviendra, lors de la mise en service du chauffage. Il s'avère en outre que la température à la mise en service du chauffage est primordiale. Or cette température n'est pas prise compte dans les procédures manuelles. La présente invention a pour but de supprimer ces inconvénients. Cet objectif est atteint par la prévision d'un procédé de régulation d'un système de chauffage d'un bâtiment, équipé d'un thermostat d'ambiance comportant un organe de mesure d'une température ambiante à l'intérieur du bâtiment et un organe d'introduction d'une température de consigne, le thermostat étant conçu pour 10 réguler la température ambiante mesurée par l'organe de mesure, en fonction de la température de consigne. Selon l'invention, ce procédé comprend une phase de préchauffage permettant d'atteindre progressivement une température de confort prédéfinie, à la mise en 15 service du système de chauffage, et durant laquelle l'organe d'introduction de la température de consigne est désactivé, et la température de consigne du thermostat est augmentée progressivement jusqu'à atteindre la température de confort prédéfinie. Selon une particularité de l'invention, la phase de préchauffage comprend une succession d'un nombre prédéfini de cycles de préchauffage durant chacun desquels la température de consigne du thermostat est maintenue à une valeur au plus égale à la température de confort et égale à la température ambiante mesurée au début du cycle, augmentée d'un pas de température prédéterminé. 25 Avantageusement, le pas d'augmentation de la température de consigne à chaque cycle est décroissant à chaque cycle. Selon une autre particularité de l'invention, le système de chauffage est 30 commandé en tout ou rien, chacun des cycles comprenant une succession de périodes de relaxation de durée constante, durant chacune lesquelles le système de chauffage est activé pendant une durée calculée en fonction d'un écart entre la température de consigne et la température ambiante mesurée. De préférence, la durée d'activation du système de chauffage pendant une période de relaxation est proportionnelle à l'écart entre la température de consigne et la température ambiante mesurée. Selon une autre particularité de l'invention, seuls les moments durant lesquels le système de chauffage est activé sont comptabilisés pour déterminer les durées respectives de chacun des cycles. Avantageusement, la durée de chaque cycle est déterminée en nombre de périodes de relaxation durant lesquelles le système de chauffage est activé. De préférence, le nombre de périodes de relaxation de chaque cycle est variable en fonction du temps. L'invention concerne également un dispositif de commande d'un thermostat, comprenant un processeur couplé au thermostat et programmé pour mettre en oeuvre le procédé défini ci-avant. Selon une particularité de l'invention, ce dispositif comprend une mémoire non volatile mémorisant un indicateur de préchauffage ayant une valeur initiale à la mise en service du processeur, signalant que la phase de préchauffage n'a pas été effectuée, et un moyen de commande pour initialiser la valeur de l'indicateur de préchauffage, la valeur de l'indicateur étant modifiée à la fin de 20 la phase de préchauffage pour signaler que la phase de préchauffage a été effectuée. Un mode de réalisation préféré de l'invention sera décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels 25 La figure 1 représente sous la forme d'un schéma bloc un thermostat d'ambiance muni d'un dispositif de régulation selon l'invention; Les figures 2 et 3 illustrent sous la forme d'organigrammes des 30 séquences de fonctionnement du thermostat représenté sur la figure 1; La figure 4 montre des courbes d'évolution de la température en fonction du temps pour illustrer le fonctionnement du thermostat représenté sur la figure 1; La figure 5 montre une variante du thermostat représenté sur la figure 1; Les figures 6 et 7 illustrent sous la forme d'organigrammes des séquences de fonctionnement du thermostat représenté sur la figure 5. La figure 1 représente un thermostat d'ambiance 10 pour commander un système de chauffage, afin réguler la température d'une pièce ou d'un bâtiment. Ce thermostat agit sur un relais de commande 18 qui par exemple interposé sur l'alimentation électrique du système de chauffage. 10 D'une manière classique, le thermostat 10 comprend une sonde ou un capteur de température 12, un organe de réglage 17 de la température de consigne Tc, et éventuellement un registre de mémorisation de cette température de consigne 13. Les sorties du capteur de température 12 et du registre 13 sont connectées à 15 un premier comparateur 14 permettant de calculer la différence entre la température ambiante fournie par le capteur de température et la température de consigne Tc. La sortie du comparateur 14 est connectée à un second comparateur 15 du type comparateur à seuil dont le seuil est forcé à 0. De cette manière, la sortie du second comparateur 15 vaut l'écart de température entre la 20 température mesurée et la température de consigne, si la première est supérieure à la seconde et 0 dans le cas contraire. La sortie du second comparateur 15 est connectée à l'entrée non inverseuse d'un troisième comparateur 16. L'entrée inverseuse du troisième comparateur 16 est connectée à la sortie d'un générateur 11 de signal périodique en dent de scie de manière à obtenir en sortie 25 du comparateur 16 un signal constitué d'impulsions périodiques dont la largeur dépend de l'écart de température entre la température ambiante et la température de consigne, ce signal étant le signal de commande appliqué au relais 18. La période du signal en dent de scie correspond à la période de relaxation tR du 30 système de chauffage et est choisie par exemple égale à 15 minutes. Selon l'invention, le thermostat est piloté par un processeur 9, par exemple de type microcontrôleur. Le processeur 9 est connecté au capteur de température 12 dont il reçoit la température ambiante, au registre 13 de température de 35 consigne pour pouvoir en modifier le contenu, et à la sortie du troisième comparateur 16 pour recevoir les impulsions appliquées au relais 18. Selon l'invention, le processeur 9 pilote le thermostat de manière à ce que le système de chauffage libère progressivement l'énergie nécessaire au séchage de la paroi. A cet effet, dans une première variante de l'invention, la température de consigne Te appliquée au thermostat est maintenue à un écart constant au dessus de la température ambiante mesurée par le capteur 12. Dans une seconde variante de l'invention, la durée de la phase de préchauffage est divisée en un nombre prédéfini de cycles pour chacun desquels la température de consigne Tc est maintenue à une valeur constante égale à la température ambiante au début du cycle (ou température de consigne du cycle précédent), augmentée d'un écart ô prédéterminé. 15 Dans cette variante, le processeur 9 exécute les procédures 20 et 30 illustrées sur les figures 2 et 3. La procédure 20 est exécutée lors de la mise sous tension du processeur 9. Cette procédure comprend tout d'abord une étape 21 de test d'un indicateur de 20 préchauffage mémorisant si oui ou non le thermostat a activé une phase de préchauffage. Cette phase permet d'effectuer automatiquement un séchage lent d'une paroi (plafond ou plancher), c'est- à-dire d'effectuer la première mise en température du chauffage sans intervention manuelle. Cet indicateur est mémorisé dans une mémoire non volatile 7 du processeur, et réinitialisé uniquement à l'aide du bouton de réinitialisation 8. Cet indicateur permet de mémoriser si oui ou non le système se trouve dans une phase de préchauffage permettant d'effectuer un séchage lent d'une paroi, c'est-à-dire de mettre en service le chauffage à la suite de réalisation ou de la réfection de la 30 paroi. Si l'on se trouve dans la phase de préchauffage, le processeur 9 exécute la procédure d'initialisation de préchauffage suivante. A l'étape 22 de cette procédure, le processeur 9 initialise un compteur Cpt du nombre de périodes de relaxation écoulées durant la phase de préchauffage. A l'étape suivante 23, le processeur relève la température T mesurée par le capteur 35 12 et mémorise cette température en tant que température initiale To. A l'étape suivante 24, il calcule la température de consigne Tc en ajoutant à la température To un écart 8 de température. La température de consigne obtenue est comparée à une température maximum TmAx, par exemple choisie égale à - 6 20 C, et ramenée à cette valeur si elle est supérieure. La température de consigne Tc ainsi obtenue est inscrite dans le registre 13 qui est forcé à cette valeur quelle que soit la position de l'organe de commande 17. A chaque fois qu'une impulsion est envoyée au relais 18 (déclenchement du système de chauffage), le processeur 9 est réveillé, par exemple par une interruption, et exécute la procédure 30. A la première étape 31 de cette procédure, le processeur teste la valeur de l'indicateur de préchauffage et n'exécute la suite de la procédure 30 que si cet indicateur signale que l'on est en 10 phase de préchauffage. Si tel est le cas, le compteur Cpt initialisé durant la procédure d'initialisation 20, est incrémenté de 1 à l'étape 32. Puis la valeur de ce compteur est testée à l'étape 33 pour déterminer si elle est supérieure à un nombre entier NMAX prédéterminé, par exemple égal à 500, ce nombre déterminant la durée de la phase de préchauffage. Si la période des impulsions 15 en sortie du comparateur 16 est de 15 minutes, ce nombre correspond à environ cinq jours. Si la valeur du compteur est supérieure à NMAX, la procédure 30 de préchauffage prend fin, l'organe 17 de commande de la température de consigne redevient actif, et l'indicateur de préchauffage dans la mémoire non volatile 7 du processeur 9 est mis à jour pour mémoriser que la phase de 20 préchauffage a été effectuée (étape 37). Dans le cas contraire, la valeur de ce compteur est testée à l'étape 34 pour déterminer si le cycle en cours est terminé, c'est-à-dire si le nombre d'impulsions de chauffage a atteint le nombre Np requis. Ce test permet de déterminer lorsque l'on passe au cycle de séchage suivant correspondant à une 25 nouvelle température de consigne Tc. Si le cycle en cours est terminé, le processeur calcule à l'étape 35 la nouvelle température de consigne Tc pour l'augmenter de la valeur ô et éventuellement la forcer à la température TMAx si elle dépasse cette température. A l'étape 30 suivante 36, la nouvelle température de consigne Tc est inscrite dans le registre 13. Si à l'étape 34, le processeur détermine que l'on ne change pas de cycle de maintien de la température de consigne, la procédure 30 se termine sans 35 modification de la température de consigne. En fait, les procédures 20 et 30 décrites ci-avant, ne sont exécutées que si la phase de préchauffage n'a pas été effectuée. - 7 On peut prévoir un bouton 8 de réinitialisation, de préférence non accessible facilement, permettant de réinitialiser l'indicateur de préchauffage, afin de pouvoir effectuer une nouvelle phase de préchauffage, par exemple à la suite 5 d'une réfection d'une paroi, le thermostat peut être réinitialisé à l'aide du bouton 8. Le nombre d'impulsions Np de chauffage de chaque cycle de changement de la température de consigne Tc, et l'accroissement 6 de la température de consigne 10 à chaque cycle peuvent être constants ou variables d'un cycle à l'autre. Dans ce dernier cas, ils sont spécifiés dans une table qui est lue par le processeur au début de chaque cycle. Cette table peut être configurée lors de l'installation du système de chauffage et/ou calculée en fonction de la température ambiante mesurée au début du préchauffage. 15 Les procédures 20 et 30 permettent d'obtenir la courbe CI représentée sur la figure 4 et montrant l'évolution de la température ambiante mesurée par le capteur 12, en fonction du temps, dans le cas o le nombre d'impulsions Np de chauffage de chaque cycle de changement de la température de consigne Tc, et 20 l'accroissement 6 de la température de consigne à chaque cycle, diminuent en fonction du temps. Cette figure montre également une courbe C2 représentant les impulsions appliquées au système de chauffage en fonction du temps. Il est à noter que la courbe C I illustre le cas o la pièce ainsi chauffée ne subit 25 aucun apport de chaleur extérieur. Lorsque cela n'est pas le cas, la température T mesurée est supérieure ou égale à la température de consigne Tc. Il en résulte que la sortie du second comparateur 15 est nulle et donc qu'aucune impulsion n'est délivrée par le troisième comparateur 16 au relais 18 de commande du système de chauffage. Dans ce cas, le compteur Cpt n'est pas incrémenté, et 30 donc les périodes de relaxation pendant lesquelles le chauffage n'est pas sous tension, ne sont pas prises en compte dans le calcul de la durée de la phase de préchauffage et de la durée de chaque cycle pendant lequel la température de consigne est maintenue constante. Cette disposition permet avantageusement de tenir compte du fait que le plâtre ou le béton ne sèche que lorsque le chauffage est actif, c'est-àdire lorsque la température de la paroi à faire sécher est supérieure à la température de l'air en contact avec la paroi. - 8 La phase de préchauffage qui vient d'être décrite peut également être obtenue à l'aide d'un thermostat 40 conforme au mode de réalisation préféré de l'invention, représenté sur la figure 5. Sur cette figure, le thermostat 40 5 comprend un processeur 41, par exemple de type microcontrôleur, relié à un organe de réglage de la température de consigne, à un capteur de température 42, et à un bouton 43 de réinitialisation. Par ailleurs, le thermostat commande le relais 18 de commande du système de chauffage. Le fonctionnement de ce thermostat est commandé à l'aide des procédures 50 et illustrées par les organigrammes représentés respectivement sur les figures 6 et 7. La procédure 50 est exécutée à la mise en service du thermostat 40 ou à la suite d'une action sur le bouton 43. Cette procédure consiste tout d'abord, à l'étape 51, à déclencher une temporisation de relaxation d'une durée égale à 15 celle de la période tR de relaxation du système de chauffage, soit par exemple minutes, puis à tester l'état d'un indicateur de préchauffage mémorisé dans une mémoire non volatile 45 du microcontrôleur (étape 52). Si le préchauffage n'a pas été effectué depuis la dernière initialisation, le processeur 41 initialise à l'étape 53 un compteur Cpt de nombre de périodes de relaxation du système de 20 chauffage, c'est-à-dire du nombre d'impulsions appliquées au système de chauffage, et mémorise en tant que température initiale To la température courante T mesurée par le capteur 42 (étape 54). A l'étape suivante 55, il calcule la température de consigne Tc en ajoutant un incrément 6 à la température mesurée To, à l'aide de la même formule que dans le premier mode 25 d'exécution. Si à l'étape 52, on n'est pas en phase de préchauffage, le processeur lit et mémorise à l'étape 56 la température de consigne introduite à l'aide de l'organe 44. A la fin de la temporisation de relaxation, le processeur est activé, par exemple par une interruption, et exécute la procédure 60 représentée sur la figure 7. A la première étape 61 de cette procédure, le processeur calcule un écart de température AT entre la température de consigne mémorisée précédemment et la température mesurée par le capteur 42. Si cet écart est négatif, il est forcé à 0. 35 A l'étape suivante 62, il calcule une durée toN de mise sous tension du système de chauffage qui est proportionnelle à l'écart de température calculé à l'étape précédente. Si cette durée est non nulle (étape 63), il déclenche une autre temporisation dont la durée est tON (étape 64), active le système de chauffage en commandant le relais 18 (étape 65), et déclenche une autre temporisation pour une nouvelle période de relaxation (étape 66). A la fin de la temporisation tON, le processeur est activé par une interruption et commande le relais 18 pour désactiver le système de chauffage. A l'étape 67 qui suit le déclenchement de la temporisation de relaxation, le processeur 41 teste l'indicateur de préchauffage. Si cet indicateur signale que la phase de préchauffage est en cours, le processeur incrémente le compteur Cpt à l'étape 68, teste à l'étape 69 si la nouvelle valeur du compteur indique la fin de 10 la phase de préchauffage, puis teste à l'étape 70 si la nouvelle valeur du compteur a atteint un nombre prédéterminé d'impulsions Np, correspondant à la fin du cycle en cours, pendant lequel la température de consigne Tc est maintenue constante. Si tel est le cas, l'exécution de la procédure se poursuit à l'étape 71 o le processeur calcule une nouvelle température de consigne en 15 ajoutant l'incrément 6 à la valeur de la température de consigne, et en vérifiant que cette nouvelle valeur ne dépasse pas la température maximum TMAX. Si à l'étape 69, on a atteint la fin de la phase de préchauffage, le processeur change à l'étape 71 la valeur de l'indicateur de préchauffage pour signaler que cette phase a été effectuée. Ensuite, si la phase de préchauffage est terminée, le 20 processeur lit et mémorise à l'étape 73 la température de consigne Tc introduite à l'aide de l'organe de réglage 44. Il est à noter que dans la procédure 60, le compteur Cpt de périodes de relaxation n'est incrémenté que si le système de chauffage est déclenché (étape 25 63). On peut prévoir un moyen permettant de signaler l'état de l'indicateur de préchauffage aux utilisateurs du thermostat, ce moyen étant par exemple constitué d'un voyant connecté au processeur 9 ou 41. 30 - REVENDICATIONS 1. Procédé de régulation d'un système de chauffage d'un bâtiment, équipé d'un thermostat d'ambiance (10) comportant un organe de mesure (12, 5 42) d'une température ambiante (T) à l'intérieur du bâtiment et un organe d'introduction (17, 44) d'une température de consigne (Tc), le thermostat étant conçu pour réguler la température ambiante mesurée (T) par l'organe de mesure, en fonction de la température de consigne, caractérisé en ce qu'il comprend une phase de préchauffage permettant 10 d'atteindre progressivement une température de confort prédéfinie (TMAX), à la mise en service du système de chauffage, et durant laquelle l'organe d'introduction (17, 44) de la température de consigne est désactivé, et la température de consigne (Tc) du thermostat (10, 40) est augmentée progressivement jusqu'à atteindre la température de confort prédéfinie. 15 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la phase de préchauffage comprend une succession d'un nombre prédéfini de cycles de préchauffage durant chacun desquels la température de consigne (Tc) du thermostat (10, 40) est maintenue à une valeur 20 au plus égale à la température de confort (TMAX) et égale à la température ambiante (T) mesurée au début du cycle, augmentée d'un pas (6) de température prédéterminé. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le pas (6) d'augmentation de la température de consigne (Tc) à chaque cycle est décroissant à chaque cycle. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le système de chauffage est commandé en tout ou rien, 30 chacun des cycles comprenant une succession de périodes de relaxation de durée constante (tR), durant chacune lesquelles le système de chauffage est activé pendant une durée (tON) calculée en fonction d'un écart (AT) entre la température de consigne (TC) et la température ambiante mesurée (T). 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la durée d'activation (tON) du système de chauffage pendant une période de relaxation est proportionnelle à l'écart (AT) entre la température de consigne et la température ambiante mesurée. - 11 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que seuls les moments durant lesquels le système de chauffage est activé sont comptabilisés pour déterminer les durées respectives de chacun des cycles. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la durée de chaque cycle est déterminée en nombre de périodes de relaxation durant lesquelles le système de chauffage est activé. 10 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le nombre de périodes de relaxation de chaque cycle est variable en fonction du temps. 9. Dispositif de commande d'un thermostat, caractérisé en ce qu'il comprend un processeur (9, 41) couplé au thermostat (10, 40) et programmé pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une des revendications précédentes. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend une mémoire non volatile (7, 45) mémorisant un indicateur de préchauffage ayant une valeur initiale à la mise en service du processeur, signalant que la phase de préchauffage n'a pas été effectuée, et un moyen de commande (8, 43) pour initialiser la valeur de l'indicateur de 25 préchauffage, la valeur de l'indicateur étant modifiée à la fin de la phase de préchauffage pour signaler que la phase de préchauffage a été effectuée.