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"Procédé et dispositif pour la mesure des quantités de chaleur dans une installation de chauffage".
On connaît actuellement un grand nombre de modes d'exécution pour les procédés et les dispositifs servant à déterminer la quantité de chaleur utilisée pour le chauffage d'un bâtiment, d'un appartement, etc.
C'est ainsi que l'on a proposé pour l'exécution d'un procédé de mesure connu, un dispositif thermique déterminant la différence entre la température de l'admission et la température du retour tandis que l'on utilise pour déterminer la vitesse d'écoulement un débimètre ou un dispositif à diaphragme de manière à obtenir par une coopération appropriée de ces deux dispositifs le produit de ces deux facteurs qui est
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proportionnel à la quantité de chaleur fournie.
Une telle organisation des mesures satisfait bien aux conditions d'une bonne exactitude de mesure, cependant. elle serait trop chère, puisqu'elle exige non seulement un dispositif thermique, mais encore un débimètre et de plus un système de coopération entre les deux dispositifs, il s'ensuit que cette organisation ne peut trouver de place en pratique pour la majorité des cas.
Dans un autre mode de mesure on utilise un chauffage auxiliaire soumis à la température de retour et commandé par la différence entre les températures d'amenée et de retour, l'énergie absorbée par ce chauffage auxiliaire servant de mesure à la quantité de chaleur utilisée et étant enregistrée à cet effet par un compteur. Ce mode de mesure qui dispense bien de l'utilisation d'un débimètre présente toutefois en raison de l'utilisation d'un thermomètre à contact différentiel l'inconvénient* majeur que le montage dans l'installation de chauffage et son étalonnage sont difficiles et par suite chers.
Si l'on utilise de plus dans un tel mode d'exécution fonctionnant de la manière indiquée une partie seulement de l'eau de chauffage en retour pour les mesures, il se présente encore le risque que la proportion de l'eau utilisée à la mesure ne demeure pas constante.
Un autre mode de mesure antérieur utilise encore l'énergie du chauffage auxiliaire d'un dispositif thermostatique comme mesure de la quantité de chaleur fournie, mais dans ce cas le dispositif thermostatique ne dépend que de la température d'un corps de chauffage forunissant de la chaleur. Etant donné que dans ce cas
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il ne peut donc s'agir que de la mesure en un point, et abstraction faite de la faible exactitude du procédé, on ne peut obtenir que la détermination de la quantité de chaleur fournie par un seul corps de chauffage.
On connait bien entendu d'autres dispositifs encore pour enregistrer la masse de chaleur utilisée dans une installation de chauffage. Ces dispositifs qui n'ont pas de rapport étroit avec les dispositifs ci-dessus et n'en ont pas davantage avec la présente invention, satisfont encore moins que les procédés ci-dessus aux exigences d'une solution parfaitement adaptée aux besoins.
La présente invention couvre un procédé pour la mesure des quantités de chaleur dans une installation de chauffage, ce procédé permettant à l'aide de moyens relativement simples de satisfaire mieux qu'antérieurement à ces conditions. Conformément à l'invention la différence des quantités de chaleur fournies par un thennostat monté sur l'amenée et d'un thermostat monté sur le retour aux tubes de chauffage par un chauffage auxiliaire se trouve déterminée et enregistrée sur un compteur. Cette différence de quantités de chaleur se trouve en effet proportionnelle à la quantité de chaleur fournie. Cette proportionnalité est démontrée par la discussion ci-après.
L'espace fermé contenant un chauffage et un contact soumis à l'action thermique de ce chauffage nécessite une énergie de chauffage moyenne qui est exactement égale à sa perte de chaleur. On maintient ainsi constante la température de l'expace fermé puisque le contact soumis à l'action thermique arrête le chauffage toujours à la
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même température de telle manière que les unités de chaleur introduites par unité de temps correspondent en moyenne aux unités de chaleur perdues par unité de temps.
Le rapport des temps de chauffage et d'arrêt de chauffage sous l'action du contact commandé thermiquement se règle par suite d'après la température extérieure régnant au moment considéré de telle sorte que, par exemple pour des températures extérieures décroissantes, la mise en circuit du chauffage par le contact commandé d'une manière intermittente devient plus grande.
Or, si l'on r@elie un thermostat fermé de ce genre à un corps quelconque, la liaison permettant la conduction calorifique, une partie de la chàleur se trouvant dans le thermostat s'écoulera dans ce corps et une autre partie dans le voisinage lorsque la température à l'intérieur du thermostat est supérieure à celle de l'air ambiant et à celle du corps considéré.
Par suite si l'on fixe un thermostat sur un tube de chauffage à eau chaude, l'énergie utilisée provenant du chauffage du thermostat formera une mesure de l'écoulement de chaleur de ce thermostat par transfert aux tubes de chauffage et à l'air ambiant..
Si l'on monte un tel thermostat d'une part sur le tube d'amenée et d'autre part sur le tube de retour et que l'on soumette les deux thermostats à la même température ambiante et qu'on les règle sur la même température d'arrêt du chauffage, il se trouve que la quantité de chaleur fournie par les thermostats aux tubes de chauffage est égale à chaque moment à la quantité de chaleur que ces tubes sont susceptibles d'emporter à partir de ces thermostats. Le tube de retour peut comporter
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une quantité de chaleur d'autant plus grande de son thermostat par rapport aux tubes d'amenée qu'il a perdu plus de chaleur par le chauffage des locaux.
On peut en conclure qu'en fait la différence entre la quantité de chaleur fournie par le thermostat du tube d'amenée à l'un des tubes et celle fournie par le thermostat du retour à l'autre tube forme une mesure directe pour la quantité de chaleur fournie par le corps de chauffage aux locaux. Par suite, si cette différence de quantité de chaleur est enregistrée par le compteur, on obtient ainsi la détermination de la quantité de chaleur fournie.
Le dispositif de mesure pour l'exécution du procédé peut comporter un système associé aux chauffages auxiliaires des deux thermostats et permettant la détermination et la mesure de la différence des quantités de chaleur. Les thermostats peuvent être chauffés par voie électrique au moyen d'enroulement de chauffage et être associés à un compteur électrique.
La disposition dans le mode d'exécution le plus immédiat , être telle que l'on utilise, en dehors des deux enroulements de chauffage des thermostats, un enroulement complémentaire particulier monté en parallèle par rapport à l'enroulement de chauffage du thennostat d'admission, cet enroulement complémentaire étant prévu dans le thermostat de retour dont l'enroulement de chauffage propre est en série avec le compteur ; dans une variante les enroulement de chauffage des deux ther- mos.tats sont montés en série chacun avec une bobine d'intensité du compteur, les deux bobines étant montées en sens opposés l'une par rapport à l'autre.
De plus, en même temps
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que l'enroulement de chauffage du thermostat de retour, on peut également commander l'enroulement de chauffage d'un thermostat extérieur contrôlant l'organe de réglage de l'installation de chauffage. De préférence, on utilise -ni thermostat à cadre. Le compteur d'électricité enregistrant les quantités de chaleur fournies peut être un compteur d'ampres au carré-heures, un compteur de wattsheures ou bien un compteur horaire.
L'appareillage servant à l'exécution de l'invention ne comporte que deux thermostats de fonctionnement déjà éprouvé et un compteur ordinaire du type utilisé dans la technique de la mesure et il est par suite relativement simple, économique, de fonctionnement sur et très précis.
On a représenté à titre d'exemple au dessin ci-joint un mode d'exécution d'un dispositif destiné à l'exécution de l'invention :
Le système de mesure et de réglage comporte un thermostat à cadre sur l'amenée en 1, un thermostat à cadre 2 sur le retour, un thermostat extérieur 3, un thermostat de chaudière 4, un organe de réglage du chauffage 5 et un transformateur 6.
Le thermostat d'admission 1 présente un enroulement de chauffage 7 et un contact à commande thermique 8.
Le thermostat de retour 2 comporte un enroulement de chauffage 9, un enroulement de chauffage complémentaire 10 et un contact 11 commandé par les deux enroulements de chauffage 9,10. Le thermostat extérieur 3 comporte, comme le thermostat d'admission 1, un enroulement de chauffage 12 et un contact 13 à commande thermique.
Les différents enroulements de chauffage
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7,9,10,12 des thermostats 1,2,3 sont reliés au réseau 14 par le transformateur 6. L'enroulement de chauffage 7 du thermostat d'amenée 1 est monté en parallèle avec l'enroulement complémentaire 8 du thermostat de retour 2 dont l'enroulement de chauffage propre 9 est monté en série de son côté avec le compteur de watts-heures 15 re- lié d'autre part à la tension du réseau 14 et avec l'enrou- lement de chauffage 12 du thermostat extérieur 3. Dans le circuit du contact 13 à commande thermique du thermostat extérieur 3 se trouvent encore le relais de l'organe de ré- glage 5 de l'installation de chauffage ainsi qu'un contact 16 du thermostat de chaudière 4 et un interrupteur 20.
Le dispositif représenté au dessin est supposé se trouver au repos. C'est ainsi que les interrupteur 19 et 20 sont ouverts et les contacts 8,11,13 des thermostats 1,2,3 sont fermés. Pour la mise en marche de l'installation de chauffage on chauffe les interrupteurs 19,20 de manier à chauffer les enroulements de chauffage 7,9,10 et porter ainsi- les thermostats 1,2 à leurs températures. ( par exemple 90 ) qui assurent l'arrêt du chauffage.Aussitôt que les thermostats 1,2 ont atteint cette température, les contacts 8,11 de ces thermostats s'ouvrent.
L'ouverture du contact 8 provoque le refroi- dissement du thermostat 1. Son contact 8 se ferme par suite après un certain refroidissement. Ce processus se répète d'une manière intermittente , de telle sorte qu'à la suite de cession de chaleur l'air ambiant et au tuyau d' arrivée 17, la température demeure constante dans le thermostat 1, ai bien que le rapport entre les durées de fermeture et de rupture varie suivant la température d'arri-
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@ vée. Plus cette température sera élevée, plus sera faible la durée de fermeture du contact 8 dans un espace de temps déterminé et par suite la prestation de chaleur par l'en- roulement 7.
Aussi longtemps que les températures de l'eau dans le tuyau d'amenée 17 et dans le tuyau de retour 18 sont les mêmes, ce qui est le cas lors de la mise en route du chauffage, l'enroulement chauffant auxiliaire 10 du thermostat 2, qui est relié à l'enroulement chauffant 7 du thermostat 1, dégagera à tout instant une température suffisante pour que le température du thermostat 2 ne tombe pas au-dessous de la température de mise hors circuit.
Le contact 11 ne peut par suite pas se fermer, si bien que le compteur 15 ne peut pas non plus se mettre en marche.
Lorsque la température de l'eau d'arrivée augmente, la fourniture de chaleur par l'enroulement 7, ainsi qu'on l'a exposé, devient plus faible ; il en est de même, bien entendu, de la chaleur fournie par l'enrou- lement auxiliaire 10. La température dans le thermostat 2 baissera donc et le contact 11 se fermera. L'enroulement 9 est ainsi mis en circuit et participe à la prestation de la quantité de chaleur insuffisante. Par suite dans le thermostat 2 on créée une quantité de chaleur déter- minée correspondant à la chaleur cédée au tuyau de retour 18 et à l'ambiance. Or l'enroulement chauffant 10 fournit une quantité de chaleur qui correspond à celle qui est cédée par le thermostat 1 au tuyau d'arrivée 17.
En conséquence, l'enroulement chauffant 9 produira encore le reste de la quantité de chaleur à céder qui, par suite, correspond à la différence entre la quantité de chaleur cédée par le
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thermostat 1 au tuyau d'arrivée 17 et celle cédée par le thermostat 2 au tuyau de retour 18 et par suifs à la quantité de chaleur cédée par les éléments chauffants à l'ambiance.
Ainsi le rapport entre les temps de mise en circuit et hors circuit du contact 11 est modifié, comme dans le themostat 1, si bien que lorsque la chaleur fournie par l'enroulement 10 décroit, le temps de mise en circuit du contact 11 par unité de temps devient plus grand. Cette fourniture de chaleur par l'élément chauffant 9-' est alors enregistrée par le compteur d'électricité 15, car celui-ci, par la fer- meture intermittente du contact 11, est introduit dans le circuit du courant de chauffage de l'enroulement 9.
Il convient particulièrement de remarquer que la quantité maxima de chaleur est fournie à l'immeuble quand la.différence entre les températures d'arrivée et de retour est la plus grande. La différence des pertes de chaleur entre les thermostats 1 et 2 est ainsi maxima. La consé- quence en est que le contact 11 du thermostat de retour 2 demeure en permanence fermé et par suite le débit de cha- leur de la résistance de chauffage 9 atteint sa valeur ma- xima. En conséquence, le compteur enregistre, lors de la plus grande différence entre la température d'arrivée et -celle de retour, effectivement la fourniture de chaleur maxima.
En ce qui concerne le mode de régulation, qui ne fait pas partie de l'invention, on indiquera brièvement que, puisque l'enroulement chauffant 12 du thennostat ex- térieur 3 est monté en série avec l'enroulement chauffant 9 du thermostat de retour 2, le thermostat extérieur 3 provo-
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quera aussi une commande de Il' organe de réglage 5 de l'installation de chauffage correspondant à la quantité de chaleur fournie. Quant au thermostat de chaudière 4, il a simplement pour rôle de couper le circuit de courant de l'organe de réglage 5 commandé électriquement lorsque est atteinte la température la plus élevée admissible de l'eau de la chaudière.
Le dispositif de mesure n'a naturellement pas besoin d'être réalisé de la manière indiquée au des- sin, on peut au contraire imaginer bien d'autres modes d'exécution du dispositif de mesure. C'est ainsi que l'on p@ut, comme on l'a dit, supprimer l'enroulement de chauf- fage auxiliaire du thennostat de retour et relier chacun des ébroulements chauffants des deux thermostats à une bobine d'intensité du compteur. Le dispositif de mesure est utilisable non seulement dans les installations de chauffage à l'eau chaude, mais aussi dans toutes autres installations de chauffage, par exemple à la vapeur ou analogues, et il importe peu évidemment que le chauffage soit fait par l'électricité, le charbon, le gaz ou l'huile.