Brevet FR2941772A1 — publié le 20100806

Procédé de régulation de la température ambiante d'au moins deux zones et dispositif de régulation Domaine technique de l'invention L'invention est relative à un procédé de régulation de la température ambiante d'au moins deux zones consistant à : 10 mesurer la température ambiante de chaque zone à l'aide d'un thermostat disposé dans chaque zone, ledit thermostat intégrant une valeur de température désirée, approvisionner en air chaque zone par l'intermédiaire d'un clapet associé à ladite zone, 15 moduler la température de l'air approvisionné au moyen d'un fluide caloporteur en amont de chaque clapet. État de la technique 20 Il existe des dispositifs de régulation de la température ambiante dans des zones distinctes, par exemple plusieurs pièces d'un même bâtiment. Chaque pièce comporte un thermostat mesurant la température ambiante de ladite pièce, et intègre une température désirée choisie par un utilisateur. De l'air 25 chaud ou froid est envoyé dans les pièces en fonction de la température ambiante et de la température désirée. Les dispositifs de l'art antérieur ne permettent pas de piloter au plus juste et de manière automatisée la température de l'air diffusé dans les pièces. 30 Objet de l'invention L'objet de l'invention a pour but un procédé de régulation de la température d'au moins deux zones ne comportant pas les inconvénients de l'art 5 antérieur. Ce but est atteint en ce que le procédé consiste à : contrôler l'évolution de la température du fluide caloporteur, déterminer un mode de fonctionnement, choisi parmi au moins un mode 1 o chauffage, un mode climatisation, un mode veille et un mode dégivrage, en fonction de l'évolution de la température du fluide caloporteur, piloter l'ouverture ou la fermeture de chaque clapet en fonction du mode de fonctionnement, de la valeur de température désirée et de la température ambiante mesurée. 15 Un tel procédé permet de piloter au plus juste les clapets tout en incorporant des modes de fonctionnement supplémentaires de veille et de dégivrage. Selon un développement, le procédé étant en mode chauffage, le mode 20 dégivrage consiste en une baisse rapide de la température du fluide caloporteur jusqu'à une température seuil, puis à maintenir la température du fluide caloporteur en-dessous de cette température seuil pendant une durée prédéterminée de dégivrage. 25 Selon un perfectionnement, le mode de fonctionnement étant en mode chauffage, il passe en mode climatisation lorsque les conditions er4-t5 ≤.F et et3 - 0,4 z AOf sont conjointement satisfaites, avec 6t3 la température du fluide caloporteur à un instant t3, °t4 la température du fluide caloporteur à un instant t4, t4 étant supérieur à t3, et4-t5 la température du fluide caloporteur 30 entre les instants t4 et t5, t5 étant supérieur à t4, F une température seuil et 06t une variation minimale de la température du fluide caloporteur, la durée 2 séparant les instants t4 et t5 étant supérieure à la durée prédéterminée de dégivrage. Selon un autre perfectionnement, le mode de fonctionnement étant en mode climatisation, il passe en mode chauffage lorsque les conditions 0,2 z C et 0,2 - et, z A0, sont conjointement satisfaites, avec 6t, la température du fluide caloporteur à un instant t1, Ot2 la température du fluide caloporteur à un instant t2, t2 étant supérieur à t1, c une température seuil et A0, une variation minimale de la température du fluide caloporteur. Un autre objet de l'invention est un dispositif de régulation utilisant le procédé de régulation ledit dispositif comportant : un thermostat au niveau de chaque zone, mesurant la température ambiante de la zone et intégrant une valeur de température désirée, des moyens pour approvisionner en air au moins un diffuseur d'air associé à chacune des zones, un clapet associé à chaque zone et disposé en amont dudit au moins un diffuseur correspondant, des moyens pour moduler, en amont des clapets, la température de l'air 20 approvisionné, lesdits moyens pour moduler la température comportant un fluide caloporteur, une sonde de mesure de la température du fluide caloporteur, une unité de contrôle pour piloter des mouvements d'ouverture et de fermeture des clapets en fonction de la température ambiante, de la 25 température désirée et des données de la sonde. Description sommaire des dessins 30 D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels : La figure 1 représente schématiquement un dispositif de régulation utilisé selon le procédé de l'invention. La figure 2 illustre sur un diagramme temporel l'évolution de la température du fluide caloporteur lors d'un passage du mode chauffage au mode climatisation. La figure 3 illustre sur un diagramme temporel l'évolution de la température du fluide caloporteur lors d'un passage du mode climatisation au mode chauffage. La figure 4 illustre sur un diagramme temporel l'évolution de la température du fluide caloporteur lors d'un passage en mode dégivrage. Les figures 5 et 6 illustrent sur un diagramme temporel l'évolution de la température du fluide caloporteur lors d'un passage en mode veille dans deux configurations différentes. Description de mode préférentiels de réalisation Le procédé de régulation de la température ambiante d'au moins deux zones consiste à mesurer la température ambiante de chaque zone 1 a, 1 b à l'aide d'un thermostat 2a, 2b disposé dans chaque zone 1 a, 1 b. Chaque thermostat intègre en outre une valeur de température désirée de la zone. Les zones sont approvisionnées en air par des clapets 5a, 5b, un clapet étant associé à une seule zone. La température de l'air approvisionné est modulée au moyen d'un fluide caloporteur en amont de chaque clapet 5a, 5b. L'évolution de la température du fluide caloporteur est contrôlée afin de déterminer un mode de fonctionnement, choisi parmi au moins un mode chauffage, un mode climatisation, un mode veille et un mode dégivrage. Les clapets 5a, 5b sont pilotés en ouverture ou en fermeture en fonction du mode de fonctionnement, de la valeur de température désirée et de la température ambiante mesurée. Ainsi, chaque zone 1 a,1 b est indépendamment régulée en température en fonction de l'état du clapet. Le procédé de régulation de la température ambiante d'au moins deux zones peut être mis en oeuvre à l'aide d'un dispositif de régulation comportant, comme illustré à la figure 1, un thermostat 2a, 2b au niveau de chaque zone 1 a, 1 b. Chaque thermostat 2a, 2b mesure la température ambiante de la zone 1 a, 1 b associée et intègre la valeur de température désirée. La valeur de température désirée peut être fixée par un utilisateur présent dans la zone associée au thermostat. De préférence, chaque thermostat 2a, 2b est disposé dans sa zone 1 a, 1 b correspondante à un endroit où la mesure de la température ambiante ne sera pas faussée (par exemple éloigné d'un convecteur de chaleur). Le dispositif de régulation comporte au niveau de chaque zone 1 a, 1 b au moins un diffuseur 4a, 4b d'air. Chaque diffuseur 4a, 4b d'air est, de préférence, situé au niveau d'un plafond de la zone correspondante. Un clapet 5a, 5b est associé à chaque zone la, 1 b et disposé, sur le chemin de l'air, en amont du ou des diffuseurs 4a, 4b de la zone correspondante. Un clapet 5a, 5b fait donc l'intermédiaire entre le ou les diffuseurs 4a, 4b d'air et les moyens 3 pour approvisionner en air les diffuseurs 4a, 4b concernés. Les clapets 5a, 5b sont pilotés selon des mouvements d'ouverture et de fermeture par une unité de contrôle 10. Chaque clapet 5a, 5b peut se présenter sous la forme d'un registre motorisé. En position fermée, aucun flux n'est diffusé dans la zone la, 1 b associée au clapet 5a, 5b. En position ouverte, de l'air est diffusé dans la zone 1 a, 1 b associée au clapet 5a, 5b. Bien entendu, un clapet peut aussi comporter des positions intermédiaires d'ouverture partielles afin de contrôler le débit d'air diffusé dans une zone la, 1 b. En amont des clapets 5a, 5b, le dispositif de régulation comporte des moyens 6 pour moduler la température de l'air approvisionné. Les moyens 6 pour moduler la température comportent un fluide caloporteur circulant, de manière classique, dans des tuyaux 6' et agissant sur l'air passant par les moyens 3 d'approvisionnement en air, afin de réchauffer ou de refroidir l'air par échange thermodynamique avant sa diffusion dans les zones 1 a, 1 b. Ainsi, le dispositif de régulation peut fonctionner, de manière non limitative, en mode climatisation ou en mode chauffage. À titre d'exemple particulier, comme l'illustre la figure 1, les moyens 3 pour approvisionner en air se présentent sous la forme d'une unité gainable comportant au moins une entrée 7 d'air (flèche F1) et au moins deux sorties 8a, 8b reliées chacune à un clapet 5a, 5b. Chaque clapet 5a, 5b est ensuite relié à un diffuseur 4a, 4b d'air distinct par une gaine 9a, 9b pour acheminer l'air jusqu'au diffuseur 4a, 4b d'air (flèches F2a et F2b). L'unité de contrôle 10 est reliée de manière physique, ou par des moyens sans-fils de communication, aux thermostats 2a, 2b et à des moyens de mesure de la température du fluide caloporteur arrivant dans les moyens 3 pour approvisionner en air les diffuseurs 4a, 4b. Le procédé de régulation contrôle l'évolution de la température du fluide caloporteur et détermine à partir de cette évolution le mode de fonctionnement (chauffage ou climatisation) du dispositif de régulation. Le clapet 5a, 5b associé à chaque zone 1 a, 1 b est piloté par l'unité de contrôle 10 en fonction du mode de fonctionnement du dispositif de régulation, de la valeur de température désirée de ladite zone et de la température ambiante mesurée de ladite zone. L'évolution de la température du fluide caloporteur peut être déterminée par mesure constante ou périodique de cette température et par analyse de la courbe résultante. La mesure de la température du fluide caloporteur peut être réalisée à l'aide des moyens de mesure de la température, par exemple une sonde 11 de température disposée au niveau d'une tuyauterie 6' dans laquelle s'écoule le fluide caloporteur. Cette sonde 11 peut être reliée à l'unité de contrôle 10 qui effectue la surveillance de l'évolution de la température du fluide caloporteur et contrôle les clapets 5a, 5b en fonction des résultats de cette surveillance, de la température ambiante et désirée de chaque zone. À titre d'exemple, le mode de fonctionnement du dispositif de régulation est ~o en mode chauffage, la température désirée de la zone 1a est de 25°C et le thermostat 2a mesure une température ambiante de 19°C. L'unité de contrôle 10 est informée de ces données et va ouvrir le clapet 5a de la zone 1 a afin que de l'air chaud soit insufflé dans la zone 1 a, par le diffuseur 4a associé, jusqu'à ce que la température ambiante atteigne la valeur de 25°C. 15 Ensuite, lorsque la température ambiante atteint la valeur de la température désirée, l'unité de contrôle 10 referme le clapet 5a pour éviter que la température ambiante de la zone 1 a ne devienne trop chaude. Le mode de fonctionnement en mode climatisation est similaire au mode de chauffage, mais de manière inversée, c'est-à-dire que tant qu'il fait trop chaud, le clapet 20 5a reste en position ouverte, et quand la température désirée devient sensiblement égale à la température ambiante, le clapet 5a est refermé par l'unité de contrôle 10. Ainsi, il peut être possible de connaître le mode de fonctionnement 25 simplement en mesurant la température du fluide caloporteur. Si la valeur mesurée de la température du fluide caloporteur est comprise dans une première plage de valeur, de préférence de -2 à +10°C, alors le dispositif est considéré comme étant en mode climatisation, si aucune donnée ne contredit ce mode. Si la valeur mesurée est comprise dans une deuxième 30 plage de valeur, de préférence de +35 à +60°C alors le dispositif est considéré comme étant en mode chauffage, si aucune donnée ne contredit ce mode. La simple mesure de la température du fluide caloporteur peut ne pas suffire, notamment si le mode de fonctionnement comporte un mode veille et/ou un mode dégivrage. En effet, en mode dégivrage, la température du fluide caloporteur va chuter, et si le mode de fonctionnement est en mode chauffage, il risque de passer en mode climatisation si la température du fluide caloporteur, pendant le dégivrage, vient à être comprise dans la première plage. De plus, si le mode de fonctionnement est en mode climatisation, puis passe en mode veille, la température du fluide caloporteur n'est plus régulée, et va tendre à se réchauffer notamment si les moyens 6 pour moduler la température sont stockés dans des combles en période de forte chaleur. Dans ce dernier cas, il ne faut pas que le mode de fonctionnement passe en mode chauffage si la température du fluide caloporteur atteint une température comprise dans la deuxième plage. Le même raisonnement est valable si le dispositif est en mode chauffage puis passe en mode veille. En effet, la température du fluide caloporteur va tendre à se refroidir, et il ne faut pas que le mode de fonctionnement passe en mode climatisation si la température du fluide caloporteur atteint une température comprise dans la première plage. Ainsi, si le mode de fonctionnement du dispositif de régulation comporte des modes dégivrage et/ou de veille, il est nécessaire d'établir une politique de détection des modes de fonctionnement, notamment lors du passage du mode climatisation au mode chauffage vice-versa. Comme illustré à la figure 3, le mode de fonctionnement étant en mode climatisation, il passe en mode chauffage lorsque les conditions suivantes sont conjointement satisfaites : (1) 6t2zC 0 , 2-0 , , (2) avec O la température du fluide caloporteur à un instant t1, 0t2 la température du fluide caloporteur à un temps t2, t2 étant supérieur à t1, 1 o C une température seuil, et AO une variation minimale de la température du fluide caloporteur. À titre d'exemple d'application, la température C est égale à 35°C, A0, vaut 5°C et la durée séparant les instant t1 et t2 vaut une minute. Ainsi, si durant 15 cette minute l'élévation de température est inférieure à 5°C, alors il est considéré que le mode de fonctionnement n'est pas passé en mode chauffage. En effet, en mode veille la température du fluide caloporteur peut varier au cours du temps mais jamais de façon très rapide, la condition de l'équation (2) permet de s'assurer que l'on ne change pas de mode de 20 fonctionnement de manière inutile, et évite de changer le mode de climatisation en mode chauffage si le mode de fonctionnement est en mode veille suite à une utilisation en mode climatisation. Comme illustré à la figure 2, le mode de fonctionnement étant en mode 25 chauffage, il passe en mode climatisation lorsque les conditions suivantes sont conjointement satisfaites : et4_t5 5 F 0t3-0:4aA9f 30 avec °t3 la température du fluide caloporteur à un instant t3, 0t4 la température du fluide caloporteur à un instant t4, t4 étant supérieur à t3, F une température seuil, 8t4_t5 la température du fluide caloporteur entre les instants t4 et t5, t5 étant supérieur à t4, et AOf une variation minimale de la température du fluide caloporteur. À titre d'exemple d'application, la température F est égale à 15°C, Mt vaut 5°C et la durée séparant les instants t3 et t4 vaut une minute. La durée 1 o séparant les instants t4 et t5 vaut quinze minutes. Ainsi, si durant une minute la variation de la température est supérieure à 5°C et que la température reste ensuite sous le seuil des 15°C pendant quinze minutes, alors il est considéré que le mode de fonctionnement passe du mode chauffage au mode climatisation. L'équation (3) permet de vérifier que les moyens 6 pour 15 moduler la température sont bien dans des conditions compatibles avec le mode climatisation. Cette équation (3) permet aussi de déterminer que le dispositif n'est pas dans le mode dégivrage si pendant la durée séparant les instants t4 et t5, la température du fluide caloporteur reste bien en-dessous du seuil. L'équation (4) permet de s'assurer que le dispositif n'est pas dans 20 un état de veille. II est aussi possible de détecter le mode dégivrage et le mode veille. En mode dégivrage, la durée pendant laquelle le mode de fonctionnement 25 est en mode dégivrage doit être inférieure à la durée séparant les instant t4 à t5 de l'équation (3) afin que le mode de fonctionnement ne passe pas en mode climatisation. La figure 4 illustre selon un diagramme temporel le passage en mode dégivrage. Le mode de fonctionnement est en mode chauffage entre t6 et t7 puis passe en mode dégivrage entre t7 et t8. Durant 30 le dégivrage, la température baisse rapidement jusqu'à devenir inférieure au seuil F, par exemple de 15°C. Cette baisse de température peut être aussi rapide que lors du passage du mode chauffage au mode climatisation, ainsi la condition de l'équation (4) risquant d'être vérifiée, la condition (3) est nécessaire. Si la durée pendant laquelle la température reste inférieure au seuil F (t7' à t8 sur la figure 4) devient supérieure ou égale à la durée séparant les instants t4 à t5, alors les conditions (3) et (4) serait conjointement satisfaites, et le mode de fonctionnement passe du mode veille au mode climatisation. C'est pour cela que la durée séparant les instants t7' et t8 (figure 4) doit être inférieure à la durée séparant les instants t4 et t5 (figure 2). La variation de la température du fluide caloporteur étant lente, il est possible de détecter le mode veille. Comme illustré aux figures 5 et 6, ce mode peut être détecté si la température du fluide caloporteur est comprise entre les seuils C et F et que la pente d'une courbe d'évolution de la température du fluide caloporteur est inférieure à une valeur prédéterminée, par exemple une variation de température au moins égale à 20°C sur au moins 30 minutes. Sur la figure 5, avant l'instant t9, le mode de fonctionnement est en mode climatisation, puis entre t9 et t10 en mode veille. Après t10, le mode de fonctionnement passe en mode veille et se retrouve en mode climatisation. La faible pente de l'évolution de la température du fluide caloporteur permet à la condition de l'équation (2) de ne jamais être satisfaite. Inversement, sur la figure 6, avant l'instant t11, le mode de fonctionement est en mode chauffage puis entre t11 et t12 en mode veille. Après t12, le dispositif redémarre en mode chauffage. La faible pente de l'évolution de la température du fluide caloporteur permet à la condition de l'équation (4) de ne jamais être satisfaite. Dans le cas de la détection d'un mode veille, le dernier mode de fonctionnement connu, mode climatisation dans l'exemple de la figure 5, est mémorisé, ainsi lorsque le mode de fonctionnement sort de son mode veille, (instant t10) le redémarrage du dispositif de régulation est plus rapide. Un tel dispositif et son procédé associé permettent de déterminer le mode de fonctionnement d'un dispositif de régulation et d'optimiser son fonctionnement. Les valeurs de la sonde 11 de mesure de la température du fluide caloporteur, les valeurs de la température ambiante et désirée des thermostats peuvent être centralisées par l'unité de contrôle qui comporte alors un processeur et un programme associé pour effectuer les calculs nécessaires pour déterminer la courbe d'évolution de la température du fluide caloporteur, les modes de fonctionnement et le contrôle de l'ouverture des 1 o clapets. 15 Revendications1. Procédé de régulation de la température ambiante d'au moins deux zones (1 a,1 b) consistant à : mesurer la température ambiante de chaque zone (1 a,1 b) à l'aide d'un thermostat (2a,2b) disposé dans chaque zone (1 a,1 b), ledit thermostat intégrant une valeur de température désirée, approvisionner en air chaque zone par l'intermédiaire d'un clapet (5a,5b) associé à ladite zone, moduler la température de l'air approvisionné au moyen d'un fluide caloporteur en amont de chaque clapet (5a,5b), ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à : contrôler l'évolution de la température du fluide caloporteur, déterminer un mode de fonctionnement, choisi parmi au moins un mode chauffage, un mode climatisation, un mode veille et un mode dégivrage, en fonction de l'évolution de la température du fluide caloporteur, piloter l'ouverture ou la fermeture de chaque clapet (5a,5b) en fonction du mode de fonctionnement, de la valeur de température désirée et de la température ambiante mesurée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le procédé étant en mode chauffage, le mode dégivrage consiste en une baisse rapide de la température du fluide caloporteur jusqu'à une température seuil, puis à maintenir la température du fluide caloporteur en-dessous de cette température seuil pendant une durée prédéterminée de dégivrage. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'en mode veille, la température du fluide caloporteur n'est plus modulée. 1330 4. Procédé selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le mode de fonctionnement étant en mode chauffage, il passe en mode climatisation lorsque les conditions 614_t5 s F et 913 - 814 z AOf sont conjointement satisfaites, avec et3 la température du fluide caloporteur à un instant t3, et4 la température du fluide caloporteur à un instant t4, t4 étant supérieur à t3, et4-t5 la température du fluide caloporteur entre les instants t4 et t5, t5 étant supérieur à t4, F une température seuil et AO une variation minimale de la température du fluide caloporteur, la durée séparant les instants t4 et t5 étant supérieure à la durée prédéterminée de dégivrage. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le mode de fonctionnement étant en mode climatisation, il passe en mode chauffage lorsque les conditions 812 z C et 0,2 -On z A9, sont conjointement satisfaites, avec 6t, la température du fluide caloporteur à un instant t1, 6tz la température du fluide caloporteur à un instant t2, t2 étant supérieur à t1, C une température seuil et AO une variation minimale de la température du fluide caloporteur. 6. Procédé selon les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que la température du fluide caloporteur étant comprise entre les seuils C et F, et la pente d'une courbe d'évolution de la température du fluide caloporteur étant inférieure à une valeur prédéterminée, le mode de fonctionnement est placé dans un mode veille, le dernier mode de fonctionnement connu étant mémorisé pour un redémarrage plus rapide. 7. Dispositif de régulation de la température d'au moins deux zones (1 a,1 b) utilisant le procédé de régulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte : un thermostat (2a,2b) au niveau de chaque zone (1 a,1 b), mesurant la température ambiante de la zone (1 a,1 b) et intégrant une valeur de température désirée, des moyens (3) pour approvisionner en air au moins un diffuseur (4a,4b) d'air associé à chacune des zones (1 a,1 b), un clapet (5a,5b) associé à chaque zone (1 a,1 b) et disposé en amont dudit au moins un diffuseur (4a,4b) correspondant, des moyens (6) pour moduler, en amont des clapets (5a,5b) , la température de l'air approvisionné, lesdits moyens (6) pour moduler la température comportant un fluide caloporteur, une sonde (11) de mesure de la température du fluide caloporteur, une unité de contrôle (10) pour piloter des mouvements d'ouverture et de fermeture des clapets (5a,5b) en fonction de la température ambiante, de la température désirée et des données de la sonde (11).15