EXTERIOR MEASURING SENSOR AND HEATING CONTROL INSTALLATION UTILISING IT

Abstract: 1. Measuring sensor intended to be situated in the open air, comprising an air-permeable casing (8, 10) containing a temperature-sensitive element (11) and a heating resistor (12), characterised in that the permeability to air of the casing is achieved either by fine slits (13) of a width less than a few tenths of a millimetre and a length of several millimetres, distributed over the surface of the casing, or by porous material constituting at least part of the casing wall.

Description: SONDE DE MESURE EXTERIEURE ET INSTALLATION DE COMMANDE DE CIMUFFA¯ UTILISANT CETTE SONDE. Des installations de commande de chauffage utilisant des sondes de mesure extérieuressont bien connues. Une telle installation est décrite par exemple dans le brevet belge No. 832 295 et comprend une sonde de mesure de la température extérieure, une ou plusieurs sondes de mesure de la température d'un ou plusieurs locaux à chauffer et un dispositif de commande de limitation de la puissance maximale de chauffage en fonction de la température extérieure et l'ensemble des circuits de commande du chauffage proprement dit. Toutefois, l'invention ntest pas limitée au chauffage électrique, mais peut être appliquée à n'importe quel chauffage dans lequel la puissance de chauffage peut être réglée. En particulier, dans un chauffage central eau chaude, la puissance de chauffage est limitée par la température de l'eau réglée par un thermostat commandé automatiquement par un tel dispositif de commande de limitation de la puissance maximale de chauffage. La sonde de mesure extérieure dans le brevet ci-dessus est une sonde mesurant la température extérieure. Il existe d'autres sondes de mesure extérieures dites à effet anémométrique qui permettent de mesurer une température extérieure corrigée pour tenir compte d'un effet de refroidissement par le vent. Ces sondes de mesure extérieures comprennent en général une résistance variable avec la température. Dans le cas d'une sonde de mesure de la température extérieure, le courant de mesure est suffisamment faible pour ne pas provoquer de chauffage de la résistance variable avec la température. Dans le cas d'une sonde anémométrique, au contraire, le courant de mesure peut être plus important de manière à provoquer un léger chauffage de la résistance, ou la résistance variable avec la température peut être accolée à une résistance de chauffage alimentee par un courant indépendant du courant de mesure. On obtient ainsi une mesure corrigée tenant.compte de l'effet de refroidissement du vent. Au moyen de ces sondes connues, il n'est pas possible d'obtenir des commandes de chauffage qui permettent de limiter à un-minimum la puissance de chauffage maximum disponible. Ce défaut d'admettre une puissance trop grande se manifeste sur- tout dans le cas où un des locataires de l'immeuble chauffé ouvre toutes grandes ses fenêtres, car à ce moment la commande de chauffage admet la puissance maximum disponible en fonction de la mesure faite par la sonde de mesure extérieure. Si cette sonde mesure seulement la température extérieure, il est évident que la puissance admissible doit tenir compte des nécessités de chauffage en cas de vent fort. Et comme l'ouverture de fenêtres se fait en général lorsqu'il n'y a pas de vent, les pertes' inutiles de calories sont grandes. Il est possible d'améliorer cette défaillance en utilisant une sonde anémométrique, mais une telle sonde n'est efficace que pour les vents faibles jusqu'à environ 5 m/sec alors qu'il faudrait tenir compte de vents d'au moins 15 m/sec. L'invention a pour but une sonde permettant de mesurer non seulement la température extérieure, mais aussi la vitesse du vent et ce pour des vitesses faibles jusqu'aux vitesses en cas de tempête. Un autre but de l'invention est une installation de commande de chauffage permettant de limiter à un minimum la puissance de chauffage maximum disponible en tenant compte de la température extérieure et de la vitesse du vent. Selon l'invention ces buts sont atteints en utilisant une sonde de mesure extérieure particulière, caractérisée en ce qu'un espace d'ai-r délimité par une enceinte renferme un élément sensible à la température et une résistance chauffante et en ce que la dite enceinte est perméable à l'air. Une telle sonde ressemble ainsi à une maison en miniature. En ef èt,une maison renferme aussi un espace d'air et un chauffage et el & est perméable à l'air notamment à l'endroit des fentes le long des bords des fenêtres et portes. L'invention est expliquée ci-dessous par rapport à un exemple d'une forme d'exécution en se référant au dessin annexé. La figure 1 représente une sonde anémométrique connue et la figure 2 la caractéristique de cette sonde en fonction de la vitesse du vent. La figure 3 représente, en perspective une sonde suivant l'invention et la figure 4 la caracteristWque de cette sonde. La figure 5 représente un nomogramme d'une fonction de transformation de données de mesure en données de commande. Un anémomètre bien connu et de forme simple est représenté à la figure 1. Un câble téléphonique à 4 conducteurs 1 supporte à son extré- mité une sonde de mesure de la température enfermée dans une gaine thermorétractible 2. La sonde est composée d'une résistance 3 d'environ 150 Q et dtun élément à résistance variable en fonction de la tempéra- ture 4. La sonde est alimentée par exemple par une source de 5 volts. La caractéristique échauffement-vitesse du vent se présente approximativement sous forme d'une courbe hyperbolique 5 telle que montrée à la figure 2. L'examen de la courbe de la figure 2 révèle immédia- tement les inconvénients de cette sonde connue: une sensibilité extrème aux vitesses de vent faibles, une sensibilité presqutinexistente aux vents forts. Deux sections de courbe 6 et 7 montrent le domaine de variations entre deux conditions limites: vent de coté, courbe 6 et vent de face, courbe 7. A cause de cette variation, il n'est plus possible de mesurer, de manière fiable, l'effet de refroidissement de vents soufflant à des vitesses supérieures à 5 m/sec. La figure 3 représente, en perspective, une sonde suivant l'invenr tion, capot soulevé pour montrer l'intérieur. La sonde est constituée par une base 8 présentant un bord cylindrique 9 dans lequel peut être embroché le bord libre d'un capot 10. La base 8 et le capot 10 forment ensemble une enceinte d'un espace d'air dans lequel snnt logés un élément sensible à la température, par exemple une résistance Il variable en fonction de la température et une résistance chauffante 12. L'enceinte formée par la base 8 et le capot 10 est perméable à l'air à l'endroit de plusieurs ouvertures réparties sur sa surface. Dans l'exemple repré- senté à la figure 3, ces ouvertures sont de très fines fentes le long des génératrices du tronc de cône formant le capot 10. En l'occurrence il s'agit de plusieurs dizaines de fentes 13 d'une largeur de l'ordre d'un ou de plusieurs dixièmes de millimètre et d'une longueur de quelques millimètres réparties de manière équidistante sur le pourtour du bord libre du capot 10. Il est évidemment possible de réaliser cette perméa- bilité à l'air par d'autres moyens, par exemple en pratiquant des trous plus grands, soit dans la base 8, soit dans le capot IO ou à la fois dans la base 8 et le capot 10 et en obturant ces trous par exemple par une mousse à pores ouverts ou par des tissus ou feutres, de préférence imputrécibles. Il est aussi possible de fabriquer soit la base, soit le capot en matériaux frittés à pores ouverts comme on les utilise pour des filtres destinés au filtrage de précipités chimiques sous vide ou sous haute pression La solution montrée à la figure 3 est cependant particulièrement avantageuse à cause de la reproductibilité du taux de perméabilité au moyen de techniques de moulage de haute précision des fentes 13 dévelop- puées pour la fabrication de certains filtres en matière plastique. La figure 4 montre un exemple d'une caractéristique de réponse d' une sonde selon la figure 2, utilisable pour des vitesses de vent entre O et 20 m/sec. La différence de température entre la température mesurée lorsque la résistance chauffante 12 est mise sous tension par rapport à la température extérieure mesurée en l'absence d'une influence de la résistance chauffante 12 permet de déduire la vitesse du vent. La transformation de ces différences de température en vlaeurs de vitesse du vent peut être réalisée de diverses manières, notamment au moyen d'un micro-ortinateur ou au moyen de dispositifs de calcul analogiques, hybrides etc. La sonde montrée à la figure 3 peut servir aussi à la mesure de la température extérieure, en l'absence de l'influence du vent, pendant les périodes où la résistance 12 n'est pas mise sous tension. Il suffit alors de mesurer, sans provoquer d'échauffement, la résistance de l'élément sensible à la température. Cette valeur de temperature non corrigée est nécessaire dans l'installation de commande pour déterminer par exemnie l'instant de mise en route d'un dispositif de dégivrage d'échangeurs de pompes de chaleur, pour connaître la température d'arrêt du chauffage etc. La même sonde extérieure de mesure permet en fonctionnement alternatif, cyclique à périodes suffisamment longues pour atteindre sûrement un régime stable, la mesure alternative et cyclique de la température extérieure et pendant les périodes de mise sous tension de la résistan- ce 12 > la mesure de la vitesse du vent.Disposant de ces deux valeurs de mesure, il est possible de commander la puissance de chauffage limitée disponible qui permet d'obtenir la température désirée dans les locaux à chauffer, mais qui ne peut être dépassée, même Si le thermostat local le demandait au moment ou un locataire ouvre les fenetrespar un jour ensoleillé d'hiver. On arrive ainsi à limiter au minimum le gaspillage des calories. La détermination de cette puissance de chauffage limitée disponible peut se faire au moyen d'appareils de calcul par ordinateur ou par des calculateurs analogiques ou hybrides en fonction de la température ex térieure et de la vitesse du vent. Le principe de ces calculs est donné ici sous forme d'un nomogramme, figure 5, établi en supposant que l'in- fluence de la vitesse du vent est proportionnelle à cette vitesse par un faisceau de droites partant de la valeur de la température extérieure au dela de laquelle le chauffage est arrête. Si l'influence de la vitesse du vent suit une autre loi que la loi de la proportionalité, le faisceau de droites devient un faisceau de lignes courbes. La figure 5 comprend deux exemples de lecture: la température extérieure vraie est lue sur l'abscisse;de là on monte jusqu'à la courbe donnant la vitesse mesurée du vent et on lit sur l'ordonnée la correction à soustraire de la lecture de la température extérieure vraie. La température extérieure corrigée ainsi obtenue sert de consigne de la puissance de chauffage limitée disponible. I) T. ext: + 100C 2) T. ext: - 160C vent: 8 mlsec vent 20 m/sec correction: -I C correction - 90C (T ext corr: : 9 ) (T ext corr.: -25 C) Il est évident que l'algorithme de ce nomogramme peut etre traduit en un language propre d'un microordinateur ou d'un dispositif de calcul quelconque, hybride ou analogique etc., incorporé dans le dispositif de commande de la puissance de chauffage limitée disponible. La supposition que l'influence de la vitesse du vent est proportionnelle à cette vitesse est fort proche de la réalité pour une maison bien isolée et dont les fenêtres et portes ferment bien. En effet, les déper- ditions de chaleur à travers la partie bien isiée de la maison, c' est-à- dire les murs et le toit ne sont que très peu affectés par l'influence de la vitesse du vent. Par contre, les déperditioiis à travers les fentes le long des bords des fenêtres et portes,moins importantes, ont presque pour unique cause la vitesse du vent. L'ensemble de ces conditions est imité ou simulé par la sonde suivant l'invention. En effet, les fines fentes représentent les fentes le long des bords des fenêtres et portes, l'intérieur est un espace d'air chauffé par la résistance 12 (fiv. 3) et la partie pleine du capot représente l'ensemble murs, toit et surface vitrée de la maison.

Claims: REVENDICATIONS I. Sonde de mesure extérieure, caractérisée en ce qu'un espace d'air délimité par une enceinte renferme un élément sensible à la température et une résistance chauffante et en ce que la dite enceinte est perméable à l'air. 2. Sonde suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'enceinte est perméable à l'air à l'endroit de plusieurs ouvertures réparties sur sa surface. 3. Sonde suivant la reuendication 2 caractérisée en ce que l'enceinte est formée par une base et un capot et en ce que le capot comprend plusieurs dizaines de fentes tel3) d'une largeur de ltordre d'un ou plusieurs dixièmes de millimètre et d'une longueur de quelques millimètres. 4. Installation de commande de chauffage utilisant une sonde suivant une des revendications précédentes, caractérisée en ce que cycliquement elle met hors circuit pendant une première période d'un temps déterminé la résistance chauffante (11) de la sonde afin de permettre la mesure de la température extérieure et met sous tension la résistance chauffante (11) pendant unedeuxième période d'un temps déterminé afin de permettre la mesure de la vitesse du vent. 5. Installation suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'elle comprend un dispositif de calcul d'une consigne de puissance de chauffage limitée disponible en fonction de la mesure de la température exté- rieure et de la vitesse du vent.

Inventors: MOUILLARD, JEAN
Applicants: ATELIERS DE CONSTRUCTIONS ELECTRIQUES DE CHARLEROI (ACEC) SOCIETE ANONYME
Application year: 1981
Main classification: G01K17
IPC codes: G01W1, G01P5, G01K17