Procédé thermocyclique de régulation de température

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1 - 1 - Innovaion echnologique dans le domaine de la régulaion de empéraure, le procédé hermocyclique foncionne selon un principe unique en son genre qui n a rien en commun avec les régulaions par hermosa ou les régulaions PID habiuelles. 1. Principe de régulaion La figure 1 illusre le principe de régulaion à l aide d un circui de réglage simplifié. Capeur de empéraure Chaleur Codeur de consigne hermosa (Figure 1) Radiaeur Insrucion MARCHE/ARRE empéraure La figure 1 monre la façon la plus simple de régulaion de empéraure. Le radiaeur es acivé par hermosa dès qu il fai rop froid e désacivé dès qu il fai rop chaud. Sur un el sysème, des flucuaions se produisen en permanence, c es-à-dire que la empéraure varie comme le monre l illusraion à droie. Le plus souven, ces flucuaions son imporanes e gênanes. Pour y remédier, on essaie en général d amorir le sysème e d éablir un équilibre dans le bu de réduire au maximum les variaions de empéraure. Le procédé hermocyclique agi ou à fai différemmen. En effe, ce procédé n a pas pour bu de supprimer les flucuaions e d éablir un équilibre. Au conraire, ce procédé provoque des variaions de empéraure ; or, celles-ci son surveillées coninûmen. E comme elles son conrôlées en permanence, elles peuven diminuer au maximum, sans pour auan disparaîre complèemen. L idée de base consise à exploier les informaions que fournissen les flucuaions de empéraure. Comme l indique le schéma figure 1, l ampliude e la fréquence de la flucuaion de empéraure dépenden des consanes sysème e des condiions ambianes, noammen des emps mors, de la empéraure du radiaeur e de la empéraure ambiane. La flucuaion de empéraure qui en résule conien donc des informaions sur les consanes sysème e les condiions ambianes. Il s agi mainenan d exraire ces informaions e de les uiliser pour la régulaion. Dans ce cas, il impore de ne pas supprimer complèemen la flucuaion sous risque de perdre oues ces informaions. Au conraire, il fau incier le sysème à générer des flucuaions, puis modifier l inciaion en foncion de la réponse (réacion?) afin de conrôler les flucuaions.

2 Procédé de régulaion L idée de base peu êre représenée comme sui (vue foremen agrandie) : Durée de la phase de chauffage (Durée encl.) Valeur réelle maxi Evoluion de la empéraure (Figure 2) Valeur réelle mini Insan d enclenchemen (Insan encl.) Le radiaeur es acivé pendan une durée déerminée. Peu de emps après, le sysème déermine une valeur de empéraure mini e une valeur de empéraure maxi. La régulaion hermocyclique éabli mainenan une relaion enre l inciaion par l acivaion du radiaeur e la flucuaion en résulan. Les valeurs exrêmes son calculées à parir de l insan d enclenchemen, de la monée de empéraure à l insan d enclenchemen e pendan la durée d enclenchemen. L écar mesuré enre la consigne e la valeur réelle perme d exraire les paramères de corrélaion e de les adaper en permanence en foncion des modificaions sysème. Ces calcules permeen d obenir des flucuaions de empéraure conrôlées d une ampliude exrêmemen faible (0,3 C ypique) comme le monre la figure 3 (représenaion foremen agrandie). Consigne maxi Durée encl. (n) Valeur réelle maxi (n) Cycle de chauffage Durée encl. (n+1) Valeur réelle maxi (n+1) Consigne mini (Figure 3) Insan encl. (n) Valeur réelle mini (n) Insan encl. (n+1) Valeur réelle mini (n+1)

3 - 3 - L évoluion de la empéraure es mesurée en permanence. Les paramères de corrélaion son déerminés à parir des données du cycle de chauffage précéden. Ces paramères de corrélaion permeen de calculer ensuie l insan d enclenchemen (Insan encl.) e la durée d enclenchemen (Durée encl.) du radiaeur pour le cycle de chauffage acuel de façon à ce que des valeurs exrêmes prévues se produisen sur la courbe de empéraure. Le cycle es parcouru. Les écars des valeurs réelles exrêmes par rappor aux consignes exrêmes son saisis e enraînen une modificaion des paramères pour le cycle suivan. Ainsi, les informaions sur le sysème e les condiions ambianes son enregisrées dans les paramères. oue modificaion des condiions ambianes enraîne une modificaion des paramères e, par conséquen, une modificaion des caracérisiques de régulaion. 3. Appareil de réglage Le pei sysème microprocesseur es parfaiemen adapé pour réaliser ce procédé de régulaion. Voici le principe de foncionnemen : Capeur de empéraure Codeur de consigne Microprocesseur Niveau de commuaion (Figure 4) Le sysème nécessie un capeur de empéraure, un codeur de consigne, un processeur e un niveau de commuaion pour le radiaeur. De els schémas foncionnels son déjà appliqués depuis un cerain emps. 4. Essais (Figure 5)

4 - 4 - Sur la figure 5, la mesure 1 monre un local d essai (pluô une boîe d essai) avec un volume de 140 cm³ uniquemen. Le chauffage es réalisé via une résisance de chauffage élecrique. La consigne préréglée es 31 C +/- 0,15 C pour une empéraure ambiane d environ 23 C. L axe des ordonnées indique la empéraure en C, l abscisse le emps en minues. Les barres vericales en gris indiquen la durée d enclenchemen du chauffage. Le sysème foncionne d abord comme hermosa e provoque la première flucuaion de empéraure. Ensuie, les paramères s adapen en conséquence e la régulaion s améliore consammen jusqu à ce qu un foncionnemen opimal soi obenu. C Sunden (Figure 6) Sur la figure 6, la mesure 2 monre le foncionnemen sur une insallaion de chauffage d un bâimen d habiaion. La régulaion s effecue à l aide d une soupape qui ouvre ou qui ferme enièremen la venue d eau vers les radiaeurs du rez-de-chaussée. La consigne préréglée es 23,5 C +/- 0,15 C. L abscisse indique le emps en heures. Les flucuaions du sysème son déjà adapées. La flucuaion de empéraure ne se présene pas de façon opimale comme dans le local d essai mais elle es sable. En fin de coupe de courbe, on consae l effe de l ouverure d une fenêre. La chue brusque de empéraure es inerpréée comme aérage e le chauffage es arrêé. La empéraure es augmenée jusqu à la consigne dès que l aérage es erminé. 5. Avanages La régulaion hermocyclique offre les aous suivans : - Le procédé rouve la régulaion opimale pour chaque sysème, sans préréglage. Les spécificaions echniques du sysème ne doiven pas êre connues. Des courbes de chauffage ou aures ne doiven pas êre déerminées ou préréglées.

5 Le procédé nécessie un seul capeur de empéraure par circui de chauffage ainsi qu un seul inerrupeur MARCHE/ARRE comme élémen de réglage. La empéraure ALLER ne doi pas êre réglée à l aide d un capeur de empéraure exérieure. Si la empéraure ALLER doi êre réglée, la empéraure mini nécessaire peu facilemen êre calculée à parir des données exisanes. - Les foncions de sécurié peuven êre réalisées sans problème. Les défaus peuven êre déecés de façon simple à l aide de schémas spécifiques. - Si les commandes de réglage de la soupape son ransmises de façon radioélecrique, le câblage devien inuile. Comme la commande MARCHE/ARRE es lancée dans des inervalles relaivemen imporans, la radioransmission du signal de commande ne pose aucun problème, même dans un environnemen rès perurbé. KUMMERER ELEKRONIK Fai à Haimhausen, Allemagne, en novembre 1999

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