La regulation

La régulation

1. Principe 1.1. Objectif de la régulation1.2. Boucle de régulation1.3. Sens d’action1.4. Modes d’action

2. Régulation des installations de chauffage2.1. Inventaire des grandeurs2.2. Typologie des installations2.3. Niveaux de régulation2.4. Consigne asservie2.4. Thermostats2.5. Régulateurs de chauffage2.5. Sondes2.7. Vannes de régulation

Michel LE GUAY05/03/2017Version 1.51

Objectif de la régulation :Maintenir automatiquement une grandeur au voisinage d’une valeur de consigne

2

Définitions :Grandeur : C’est une caractéristique physique, chimique ou biologique qui est mesurée ou repérée. Exemples de grandeurs physiques : Température, pression, débit, hygrométrie…Exemples de grandeurs chimiques : pH, TH, TA, TAC…Exemple de grandeurs biologiques : UFC

Valeur de consigne : C’est la valeur numérique à laquelle on souhaite stabiliser la grandeur.Exemples de valeurs de consigne : 20 °C, 3 bars, 12 m3/h, 50 %...

1. Principe 1.1. Objectif de la régulation

Grandeurs d’influence

3

Grandeur à réguler

Grandeurs perturbatrices

Grandeur réglante

Capteur Emetteurde consigne

Comparateur

Organe de réglage

ActionneurConvertisseur

(facultatif)Amplificateur

Régulateur

On note : X : Valeur mesuréeW : Valeur de consigneY : Signal de sortie du régulateur

X-W

X

W

Y

La grandeur réglante est la grandeur qu’on maîtrise le plus facilement parmi les grandeurs qui ont une influence sur la grandeur à réguler.Les autres grandeurs restent perturbatrices.

1. Principe 1.2. Boucle de régulation 1.2.1. Concept

X

Y ou f(Y)

4


Remarques :1. S’il n’existe pas de grandeur réglante, la régulation est impossible.2. S’il n’existe pas de grandeurs perturbatrices, la régulation est inutile. Un simple

réglage est suffisant.3. Plus les grandeurs perturbatrices sont nombreuses et plus la régulation est

difficile,4. Il est possible de supprimer certaines grandeurs perturbatrices et les régulant

avec une autre boucle de régulation.

Définitions :Grandeur régulée : C’est la grandeur que l’on souhaite maintenir à la valeur de consigne (l’objectif).

Grandeur réglante : C’est une des grandeurs qui ont une influence sur la grandeur régulée et que l’on a choisi parce qu’on est capable de la maîtriser (le moyen).

Grandeurs perturbatrices : Ce sont des grandeurs qui ont une influence sur la grandeur régulée et que l’on ne maîtrise pas.

5


Fonction des éléments de la boucle de régulation :

Capteur : Mesurer la grandeur régulée.

Emetteur de consigne : Mémoriser la valeur de consigne.

Comparateur : Comparer la grandeur mesurée et la valeur de consigne.

Amplificateur : Augmenter la puissance du signal de commande.

Convertisseur : Adapter le signal à la nature de l’actionneur.

Actionneur : Manœuvrer l’organe de réglage.

Organe de réglage : Modifier la grandeur réglante.

Remarque : Parfois, il existe une grandeur mesurée, différente de la grandeur régulée, mais ces deux grandeurs sont liées par une relation connue.

Grandeurs d’influence• Déperditions• Apports de chaleur• Température eau chaude• Débit d’eau chaude

6

Grandeur à réguler

Température ambiante

Grandeurs perturbatrices• Déperditions• Apports de chaleur• Température eau chaude

Grandeur réglante

Débit d’eau chaude

Capteur

Sonde de température

Emetteur de

consigne

Comparateur

Organe de réglage

Vanne

Actionneur

Servo-moteur

Convertisseur(facultatif)

Amplificateur

Régulateur

X-W

X

W

Y

X

Y ou f(Y)

1. Principe 1.2. Boucle de régulation 1.2.2. Exemple

Objectif : Maintenir la température ambiante d’une pièce à la valeur de consigne 20 °C, l’aide d’un radiateur à eau chaude.

7

1. Principe 1.3. Sens d’action

Définition :Sens d’action : C’est le sens de variation de la position de l’organe de réglage correspondant à une variation de la grandeur régulée.

Grandeur régulée

Etat de organe de réglage

0

Maxi

• Positif ou direct (action croissante)

• Négatif ou inverse(action décroissante)

Grandeur régulée


0

Maxi

Le sens d’action peut être :

8

1. Principe 1.4. Mode d’action 1.4.1. Tout ou rien

Définitions :Mode d’action : C’est la façon d’agir sur l’organe de réglage.Mode d’action tout ou rien (TOR) : L’organe de réglage n’a que deux positions 0 et 1 (fermé et grand ouvert).

• Sens d’action positif • Sens d’action négatif

Grandeur régulée


0

1

Valeur d’enclenchement

Valeur de déclenchement

(consigne)

Différentiel théorique

ou statique

Différentiel réelou dynamique

Grandeur régulée


0

1

Valeur de déclenchement

(consigne)

Valeur d’enclenchement

Différentiel théorique

ou statique

Différentiel réelou dynamique

9

1. Principe 1.4. Mode d’action 1.4.2. Etagé

Définition :Mode d’action étagé : L’organe de réglage a un nombre de positions limité et supérieur à 2(exemple avec 3 positions : 0 = arrêt, 1 = petite vitesse, 2 = grande vitesse).


Grandeur régulée


0

2

1

Différentiel d’étage

Décalage d’étages

Valeur de consigne

Grandeur régulée


0

2

1

Différentiel d’étage

Décalage d’étages

Valeur de consigne

10

1. Principe 1.4. Mode d’action 1.4.3. Cascade

Définition :Mode d’action cascade : Les organes de réglage sont commandés en tout ou rien, avec un décalage entre les étages.


Différentiel d’étage 1

Décalage étage 2

Valeur de consigne


Grandeur régulée

Etat des organes de réglage

0

1

10

Etag

e 1

Etag

e 2

Grandeur régulée

Etat des organes de réglage

0

1

10

Etag

e 1

Etag

e 2


Décalage étage 2

Valeur de consigne


11

1. Principe 1.4. Mode d’action 1.4.4. Proportionnel

Définition :Mode d’action proportionnel : L’état de l’organe de réglage est proportionnel à l’écart entre la valeur mesurée et la valeur de consigne (X-W).


Bande proportionnelle

Valeur de consigne

Grandeur régulée

Etat de l’organe de réglage

0

100 %

Bande proportionnelle

Valeur de consigne

Grandeur régulée


0

100 %

12

1. Principe 1.4. Mode d’action 1.4.5. Résumé

Définitions pour les modes d’action TOR, étagé et cascade :

Valeur d’enclenchement : Valeur de la grandeur régulée qui met l’organe de réglage à 1.

Valeur de déclenchement : Valeur de la grandeur régulée qui met l’organe de réglage à 0.

Différentiel théorique ou statique : Ecart entre les valeurs d’enclenchement et de déclenchement

Définitions pour les modes d’actions proportionnel P, PI et PID :

Consigne : Valeur de la grandeur régulée qui met l’organe de réglage à 0.

Bande proportionnelle : Ecart de grandeur régulée qui fait passer l’organe de réglage de 0 à 100 %.

13

1. Principe 1.4. Mode d’action 1.4.6. Chrono-proportionnel

Définition :Mode d’action chrono-proportionnel : Le temps où l’organe de réglage est à l’état 1 est proportionnel à l’écart entre la valeur mesurée et la valeur de consigne (X-W).

BP

Valeur de consigne W

Grandeur régulée

Signal Y

0

100 %

Temps

0

100 %

Signal Y

Temps

0

1


X

tm : Temps de marcheta : Temps d’arrêtT : Période

Charge = Y = tm / T

tatm

T = tm + ta

Signal triangulaire : STSi Y > ST alors état 1Si Y < ST alors état 0

14

1. Principe 1.4. Mode d’action 1.4.6. Chrono-proportionnel

Le chrono-proportionnel est utilisé uniquement pour commander des résistances électriques.

En raison de la période est très courte (T 10 s) et de l’inertie thermique, la résistance conserve une température constante, pour une charge donnée.

Seuls des « interrupteurs électroniques » sont capables de supporter un nombre de cycles infinis. Ce sont les triacs.

Symbole du triac Triac

Convertisseur à triac(vanne de courant)

Radiateur

15

1. Principe 1.4. Mode d’action 1.4.7. Action intégrale

L’action intégrale est toujours associée au mode d’action proportionnel Modes PI ou PID

BP

Consigne W

Grandeur régulée

Signal Y

0

100 %

X

YEcart résiduel

Temps

Grandeur régulée

W

BP

Mode P

Mode PI

Temps

Grandeur régulée

W

BP

BP

Consigne W

Grandeur régulée

Signal Y

0

100 %

X

YY’

-

+ +

-

+-

16

1. Principe 1.4. Mode d’action 1.4.7. Action intégrale

La régulation PI est donc plus précise que la régulation P, mais elle est aussi plus longue à se stabiliser.

L’action complémentaire intégrale est dosée par la constante d’intégration Ti, en seconde. En augmentant Ti, on donne plus de temps à l’action I pour agir et donc son action est plus faible.Donc pour supprimer l’action I, il faut mettre Ti = maximum.

Définition :Action complémentaire intégrale : Le signal de sortie Y est corrigé en fonction de l’intégrale de l’écart (X-W) en fonction du temps. L’écart résiduel est supprimé.

17

1. Principe 1.4. Mode d’action 1.4.8. Action dérivée

L’action dérivée est toujours associée au mode d’action proportionnel Modes PD ou PID

BP

Consigne W

Grandeur régulée

Signal Y

0

100 %

X

Y

Temps

Grandeur régulée

W

BP

Mode P

Mode PD

Temps

Grandeur régulée

W

BP

BP

Consigne W

Grandeur régulée

Signal Y

0

100 %

X

YY’

-+ +

-

Temps de stabilisation

18

1. Principe 1.4. Mode d’action 1.4.8. Action dérivée

La régulation PD est donc plus rapide que la régulation P, mais elle est n’est pas plus précise.

L’action complémentaire dérivée est dosée par la constante de dérivation Td, en seconde. En augmentant Td, on donne plus poids à l’action D pour agir.Donc pour supprimer l’action D, il faut mettre Td =0.

Définition :Action complémentaire dérivée : Le signal de sortie Y est corrigé en fonction de la pente de la courbe de X. La régulation se stabilise rapidement.

Les régulateurs PID sont les plus performants :• P Stabilité• I Précision• D Rapidité

à condition d’être bien paramétrer.

19

1. Principe 1.4. Mode d’action 1.4.9. Paramétrage des PID

Méthode empirique de paramétrage des régulateurs P, PI et PID :

1 - Rechercher la bande proportionnelle ultime

• éliminer les effets de l’action intégrale et de l’action dérivée,

• régler la bande proportionnelle Xp à sa valeur maximale,

• diminuer progressivement Xp et déceler la bande proportionnelle qui déclenche le pompage sans s’amortir,

• noter la valeur de la bande proportionnelle ultime Xpu et relever la durée de la période de pompage Tpu

Temps

Grandeur régulée

Xpu

Tpu

Pompage

20

1. Principe 1.4. Mode d’action 1.4.9. Paramétrage des PID

http://www.energieplus-lesite.be/index.php?id=11247

Guide_technique-regulation SCHNEIDER.pdf

2 - Paramétrer le régulateur en fonction de X pu et de t pu

• Pour P seul : Xp = 2 Xpu

• Pour PI : Xp = 2,3 Xpu

Ti = T pu

• Pour PID : Xp = 1,7 Xpu

Ti = 0,75 T pu

Td = 0,125 T pu

Pour en savoir plus :

http://www.energieplus-lesite.be/index.php?id=11247

21

2. Régulation des installations de chauffage 2.1. Inventaire des grandeurs

2.1.1 – Grandeur régulée

Les régulations employées en chauffage ont pour objectif final de réguler la température intérieure : ti

ti

La valeur de consigne est généralement choisie pour assurer le confort des personnes :• Cas général (locaux d’habitations, tertiaires, hôtel…) : 19 °C• Ateliers : 16 °C• Hôpitaux : 25 °C

22


2.1.2 – Grandeurs perturbatrices

ti

te < ti

Déperditions = dép. surfaciques + dép. linéiques + dép. par renouvellement d’airApports = Apports externes + apports internes

Air neuf

Air rejetéb : Coefficient pour parois en contact avec les locaux non chauffésU : Coefficient de transmission surfacique de la paroi [W/m2.K]A: Surface de la paroi [m2]: Coefficient de transmission linéique de la liaison [W/m.K]L ∶ Longueur de la liaison [m]E : Efficacité du récupérateur de chaleurqv : Débit de renouvellement d’air [m3/h]

𝐃é𝐩𝐞𝐫𝐝𝐢𝐭𝐢𝐨𝐧𝐬 = 𝐛 .𝐔 . 𝐀 + 𝐛 .𝛙 . 𝐋 +𝟎, 𝟑𝟒 . 𝐪𝐯 . 𝐭𝐢 − 𝐭𝐞

Machines

23


2.1.2 – Grandeurs perturbatrices

Besoins de chauffage = Déperditions - Apports

te

teb

Puissance[kW]

ti

Pn

𝐃é𝐩𝐞𝐫𝐝𝐢𝐭𝐢𝐨𝐧𝐬 = 𝐆 . 𝐕 . 𝐭𝐢 − 𝐭𝐞

G

G : Coefficient de déperditions volumiques [kW/m3.K]V : Volume du local [m3]ti : Température intérieure [°C]te : Température extérieure [°C]teb : Température extérieure de base [°C]Pn : Puissance nominale du chauffage [kW]tnc : Température de non chauffe [°C]

App

tncte

P

24


2.1.3 – Grandeurs réglantes : température de l’aller

Loi d’émission :

P : Puissance de l’émetteur [W]a : Coefficient de l’émetteur [W/.K]tm : Température moyenne de l’émetteur [°C]

tm =ta − tr

lntatr

ta + tr

2

ti : Température intérieure du local [°C]m : Exposant de l’émetteur

• Planchers chauffants : m 1• Batteries convection forcée : m 1• Radiateur : m 1,3• Convecteurs : m 1,4

qv : Débit d’eau constant

a et m sont donnés par le fabricant pour :ta = 80 [°C], tr = 60 [°C] et ti = 20 [°C]donc pour (tm – ti) = 50 K

𝐏 = 𝒂 . 𝐭𝐦 − 𝐭𝐢 𝒎

ti

tm

ta variable

tr

qv = cste

ti

ta

Puissance [kW]

tan

Pn

25


2.1.3 – Grandeurs réglantes : débit de fluide

La variation de puissance nefonction du débit d’eau n’estpas linéaire. Elle dépend del’efficacité de l’émetteur.

E =ta − tr

ta − ti

Plus l’eau est chaude et plusl’efficacité de l’émetteur estfaible et plus le réglage de lapuissance est difficile enréglant le débit d’eau.

ti

tm

ta = cste

tr

qvvariable

26

2. Régulation des installations de chauffage 2.2. Typologie des installations

Production de chaleur

Transport de chaleur

Utilisation de chaleur

Energie Chaleur Chaleur

Aller

Retour

Circulation d’un fluide caloporteur

θa

θr

Températures : θa > θr

2.2.1. Concept global




Energie

Chaleur

Aller

Circulation naturelle du fluide

caloporteur

θa

θr

Températures : θa > θr

Retour

Altitude Haut

Bas

27


2.2.2. Cas particulier : Circulation par thermo-siphon




Energie Chaleur Chaleur

Aller

Retour

Pompe

Energie

28


2.2.3. Cas général : Pompage du liquide caloporteur


Distribution de chaleur

(réseau bi-tube)

Utilisations de chaleur

(en parallèle)

Energie Chaleur

Chaleur

Aller

Retour

Chaleur

29


2.2.4. Distribution de chaleur

Circuit et fluide primaires Circuit et fluide secondaires

Energie Chaleur

θa1

θr1

Températures : θa1 > θa2 et θr1 > θr2

Chaleur

θa2

θr2


Echange de chaleur


30


2.2.5. Circuits en série


Utilisations de chaleur

Energie

Chaleur

Chaleur

Réseau primaire Réseaux secondaires

Echanges de chaleur

31


2.2.6. Distributions de chaleur en série

Ex : Circuit production Ex : Circuit distribution

Energie Chaleur

θa

θr1

Débits : qv1 > qv2 Températures : θr1 > θr2

θr2

Circuit à débit constant

Bipasse lisse

Circuit à débit variable

qv1qv2

Mélange sur le retour

32


2.2.7. Découplage hydraulique

Energie

Circuit production à débit constant

Réseaux de distribution indépendants

Bouteille de découplage hydraulique

qv1

qv1 – qv2 qv2

Débits : qv1 > qv2 Températures : θr1 > θr2

Mélange sur le retour

θa

θr1

θr2

θa

θa

θr2

Gaz

Boues

33


2.2.8. Découplage de plusieurs circuits par bouteille

34

2. Régulation des installations de chauffage 2.3. Niveaux de régulation

Régulation centralesur la production

Régulations terminalessur les utilisations

θdp

θd1 < θdp

Régulations de zonesur la distribution

θd2 < θdp

TT

TT

La régulation s’applique sur 1, 2 ou 3 niveaux de l’installation :

Réglage de la température de départ général

Réglage de la température de départ du circuit

Réglage du débit dans l’émetteur

35

2. Régulation des installations de chauffage 2.4. Consigne asservie

2.4.1. Consigne asservie par le temps

Un programme horaire modifie la valeur de consigne de température intérieure pourtenir compte des variations d’activité des occupants dans les locaux.

Courte(inférieure à 24 heures)

Longue(plusieurs jours)

Arrêt sécurité hors gel

Consigne hors gelex : 8 °C

Consigne réduitex : 16 °C

Périodes d’inoccupationPériodes d’occupation

Activité normale

Sommeil des occupants

Consigne confortex : 20 °C

Régime normal (régime jour ou

confort)

Régime réduit (régime nuit)

36

2. Régulation des installations de chauffage 2.4. Consigne asservie 2.4.1. Asservie par le temps

2.4.1.1. Programme journalier Le programme horaire est défini sur 24 heures.

Exemple : Bâtiment d’habitation collectif

Confortex : 20 °C

Réduitex : 16 °C

Horloges mécaniques journalières Horloge numérique• Avec cavaliers • A segments

0 3 6 9 12 15 18 21 24

Consigne

Temps [h]

37

2.4.1.2. Programme hebdomadaire Le programme horaire est défini sur 7 jours.

Exemple 1 : Bâtiment d’habitation individuel (occupants actifs)

Confortex : 20 °C

Réduitex : 16 °C

0 3 6 9 12 15 18 21 24

Consigne

Temps [h]

Jours 1 à 5Lundi à vendredi

Jours 6 et 7Samedi et dimanche

Confortex : 20 °C

Réduitex : 16 °C

0 3 6 9 12 15 18 21 24

Consigne

Temps [h]


Hors gelex : 8 °C

Hors gelex : 8 °C

38

Exemple 2 : Bâtiment à usage tertiaire (bureaux, boutiques…)

Confortex : 20 °C

Réduitex : 14 °C

0 3 6 9 12 15 18 21 24

Consigne

Temps [h]

Jours 1 : Lundi

Jours 2 à 4 : Mardi à jeudi

Hors gelex : 8 °C

Confortex : 20 °C

Réduitex : 14 °C

0 3 6 9 12 15 18 21 24

Consigne

Temps [h]

Hors gelex : 8 °C

Confortex : 20 °C

Réduitex : 14 °C

0 3 6 9 12 15 18 21 24

Consigne

Temps [h]

Jours 5 : Vendredi

Jours 6 et 7 : Samedi et dimanche

Confortex : 20 °C

Réduitex : 14 °C

0 3 6 9 12 15 18 21 24

Consigne

Temps [h]


39

Horloges mécaniques hebdomadaires Horloges numériques hebdomadaires• Avec cavaliers • A segments


Semaines ouvrées

Arrêt chauffage

de 21 à 39

Semaines fériées

6 et 7 14 et 15 43 et 44

40

2.4.1.3. Programme annuel Le programme horaire est défini sur 365 (ou 366) jours.

Exemple : Bâtiment d’enseignement (école, collège, lycée…)


1 52Numéro de semaine

Hors gelex : 8 °C

Confortex : 20 °C

Réduitex : 14 °C

0 3 6 9 12 15 18 21 24

Consigne

Temps [h]

Jours 1 à 7 :Lundi au dimanche

Semaines fériées

Horloge numérique annuelle(programmable sur PC)

41

Hors gelex : 8 °C

Confortex : 20 °C

Réduitex : 14 °C

0 3 6 9 12 15 18 21 24

Consigne

Temps [h]

Jours 1 : Lundi

Hors gelex : 8 °C

Confortex : 20 °C

Réduitex : 14 °C

Jours 2 à 4 : Mardi à jeudi

0 3 6 9 12 15 18 21 24

Consigne

Temps [h]

Hors gelex : 8 °C

Confortex : 20 °C

Réduitex : 14 °C

0 3 6 9 12 15 18 21 24

Consigne

Temps [h]

Jours 5 : Vendredi

Hors gelex : 8 °C

Confortex : 20 °C

Réduitex : 14 °C

Jours 6 et 7 : Samedi et dimanche

0 3 6 9 12 15 18 21 24

Consigne

Temps [h]


Semaines ouvrées

42

2. Régulation des installations de chauffage 2.4. Consigne asservie

2.4.2. Consigne asservie à la température extérieure

Une loi de correspondance modifie la valeur de consigne de température de départdu générateur ou du réseau, en fonction de la température extérieure.

𝐏 = 𝒂 . 𝐭𝐦 − 𝐭𝐢 𝒎

tite

teb

Déperditions

Pn

te

P

𝐃é𝐩𝐞𝐫 = 𝐆 . 𝐕 . 𝐭𝐢 − 𝐭𝐞

Température extérieure

teb

Température de départ

ti

tdn

td

ti

Loi de chauffe

Loi d’émissionLoi de déperdition

tdtitd

Puissance

tdn

Pn

te

te : Température extérieure mesuréetd : Consigne de température de départ calculée

43

2. Régulation des installations de chauffage 2.4. Consigne asservie 2.4.2. Asservie à te

Paramétrage de la loi de chauffe dans le régulateur

1. La loi de chauffe est définie par deux points

Sur ce régulateur analogique, deuxpotentiomètres linéaires permettentd’indiquer la température de départsouhaitée pour les températuresextérieures 15 et -5 °C.

Une baguette visualise la loi de chauffeet évite le calcul de ces deux valeurs.

44


2. La loi de chauffe est définie par la consigne pied de pente et la pente

Sur ce régulateur analogique, deuxpotentiomètres rotatifs permettentd’indiquer :• la pente de la droite de chauffe (sans

le signe -),• la température de pied de pente ti

(ici, décalage par rapport au réglageusine 20 °C).


teb


ti

tdn

ti

Calcul de la pente

Pied de pente

Pente𝑃𝑒𝑛𝑡𝑒 =

∆y

∆x=y1 − y2x1 − x2

Pente =tdn− ti

teb − ti

Pente =tdn− ti

ti − teb

Sans le signe -2

1

45


Exemples de paramétrage

1. Production de chaleur

HôpitalTempérature intérieure : 24 °CSite : ParisTempérature extérieure de base : - 5 °CRégime d’eau nominal : 90 / 70 °C

Consigne pied de pente

Pente

2. Réseau de distribution avecplanchers chauffants

Immeuble d’habitationTempérature intérieure : 19 °CSite : LyonTempérature extérieure de base : - 10 °CRégime d’eau nominal : 45 / 35 °C

Consigne pied de pente

Pente

46


Vérification de la température de départ (avec loi de chauffe linéaire)


teb


ti

tdn

td

ti

te

b

𝑦 = 𝑎 𝑥 + 𝑏

Équation d’une droite

a : Pente (avec son signe -)b : Ordonnée à l’origine

𝑏 = 𝑡𝑖 − 𝑎 . 𝑡𝑖

𝑡𝑑 = 𝑎 . 𝑡𝑒 + (𝑡𝑖 − 𝑎 . 𝑡𝑖)

𝑎 =∆𝑦

∆𝑥=𝑦1 − 𝑦2𝑥1 − 𝑥2

𝑎 =𝑏 − 𝑡𝑖

0 − 𝑡𝑖⇔ 𝑏 − 𝑡𝑖 = −𝑎 . 𝑡𝑖

𝑡𝑑 = 𝑡𝑖 − 𝑎 . 𝑡𝑖 − 𝑡𝑒

2

1

𝑡𝑑 = 𝑡𝑖 + 𝑎 . 𝑡𝑒 − 𝑎 . 𝑡𝑖

𝑡𝑑 = 𝑡𝑖 − 𝑝𝑒𝑛𝑡𝑒 . 𝑡𝑖 − 𝑡𝑒

Suite de l’exemple 2 de la page précédente :La sonde extérieure indique 5 °C.Calculer la température de départ.

47

2. Régulation des installations de chauffage 2.4. Consigne asservie 2.4.3. Compensation

DéfinitionCompensation : La grandeur de compensation modifie la loi de correspondance selon savaleur, mesurée par une sonde de compensation.

Ensoleillement : Pour les façades exposées au soleil et très vitrées.• L’ensoleillement constitue un apport de chaleur important et il est possible de réduire la

puissance de chauffage (P = Déperd – Apports).


teb


ti

tdn

ti

Pied de pente

E = 0

E > 0

te

td

td’

• Le rayonnement solaire est déterminé dansla sonde par deux éléments de mesure dela température ambiante.

• L'un des éléments est directement exposéau soleil alors que l'autre est protégé.

• La différence entre les deux valeursmesurées est directement proportionnelleau rayonnement solaire et est transmisesous forme d'un signal 0...10 V-.

Sonde d’ensoleillement• Si E alors le pied de pente • La loi de chauffe est décalée parallèlement à la droite

de pied de pente, vers le bas.• La température de départ est abaissée de td à td’.

48


Vitesse du vent : Pour les bâtiments très exposés au vent (bord de mer, montagne…)• Le vent augmente le coefficient de convection extérieur he, diminue la résistance superficielle

extérieure Rse = 1 / he et augmente le coefficient global d’échange des parois U.• Le vent crée une différence de pression sur les façades qui augmente les infiltrations d’air.• Le vent augmente donc le coefficient de déperditions G.• Si v alors la pente • La loi de chauffe est tournée autour du pied de pente, dans le sens horaire.• La température de départ est augmentée de td à td’.


teb


ti

tdn

ti

Pied de pente

v = 0

te

td

td’

• La sonde utilise deux éléments sensiblespour déterminer la vitesse du vent.

• L'un mesure la température ambiante de lasonde, l'autre est maintenu en permanenceà une température supérieure de 10 °C.

• La puissance électrique requise à cet effetest directement proportionnelle à la vitessedu vent. Elle est convertie en signal 0...10 V-.

v > 0

Sonde anémométrique (vitesse du vent)

49


Température intérieure : Pour les tous les bâtiments• Une sonde de température intérieure est placée dans un ou plusieurs locaux témoins.• La mesure de la température intérieure permet de vérifier le bon fonctionnement de la

régulation.• Si la température intérieure est différente de la valeur de consigne, cette compensation permet

de corriger automatiquement la loi de chauffe.

• La sonde mesure la température parl'intermédiaire de son élément de mesure.

• La valeur de résistance varie en fonction dela température et peut être traitée ensuitepar le régulateur.


teb


ti

tdn

ti

Pied de pente

te

td

td’

• Si timesurée > ticonsigne alors le pied de pente• La loi de chauffe est décalée parallèlement à la droite de pied de pente, vers le bas.• La température de départ est abaissée de td à td’.

Sonde d’ambiance• Si timesurée < ticonsigne alors le pied de pente

50


La compensation de température intérieure :• accélère les changements de température de

consigne• réduit le temps de relance

td’

td

te


teb


ti

tdn

ti

ti

td’’

Relance sans compensation de ti• La température de départ passe de td à td’• La surpuissance fournie aux locaux est faible• Le temps de relance est long

Temps de relance : temps nécessaire pour que latempérature à l’intérieur des locaux atteigne lavaleur de consigne, après une période de régimeréduit.

Temps de relance

Temps

Températureintérieure

ti

ti

Relance avec compensation de ti• La température de départ passe de td à td’’• La surpuissance fournie aux locaux est forte• Le temps de relance est beaucoup plus court

Temps


ti

ti

Temps de relance

51

2. Régulation des installations de chauffage 2.4. Consigne asservie 2.4.4. Optimisation

Le temps de relance dépend de :• la température intérieure des locaux (si ti , alors tr )• la température extérieure (si te , alors tr ),• la surpuissance disponible à la production (si P , alors tr ),• l’inertie de l’installation (si Iinst, alors tr ),• l’inertie du bâtiment (si Ibât, alors tr ).

Relance sans optimisation : heure de relance fixe

Optimisation : Calcul du temps de relance réel et de l’heure de relance maximale.Elle permet de :• retarder l’heure de relance,• augmenter le temps de fonctionnement à régime réduit,• diminuer les consommations d’énergie de l’installation de chauffage.

Temps


ti

ti

Début de la période confort

Heure de relance fixe

ti = ti et te = teb

ti = ti et te > teb

ti > ti et te > teb

Relance avec optimisation : heure de relance calculée

Temps


ti

ti

Début de la période confortHeures de

relance calculées

52

2. Régulation des installations de chauffage 2.4. Consigne asservie 2.4.4. Optimisation

Optimisation :• De très nombreux paramètres entre dans la formule de calcul du temps de relance.• La détermination de ces paramètres est très difficile.

Tous les optimiseurs actuels sont auto-adaptatifs :• Le constructeur à mis en mémoire des valeurs standards pour chaque paramètre.• L’optimiseur mémorise le résultat de chaque essai : La température de confort a été atteinte

avant ou après l’heure désirée ?• L’optimiseur recalcule ses paramètres par les lois de la statistique,• Plus le nombre d’essais est important et plus l’heure de relance est précise.

Remarque :• On met en mémoire dans le programme horaire, l’heure de début de la période de confort et non

pas l’heure de relance.

Education

La regulation