Dispositif de commande d'un système de circulation de fluide caloporteur

Abstract

 La présente invention concerne un dispositif de commande d'un système de circulation de fluide caloporteur (10, 12, 14) comportant une pluralité de voies (8a-8d), chacune étant associée à une zone contrôlée en température (P1-P4) par des moyens de commande thermostatiques (2a-2d) permettant d'établir une température de consigne pour leurs zones respectives, les moyens de commande thermostatiques (2a-2d) étant programmables pour enregistrer une pluralité de températures de consigne, chacune étant associée à un niveau de réglage spécifique.
Il est caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de commande maître (16) permettant un premier mode dans lequel le niveau de réglage pour chaque zone contrôlée en température (P1-P4) est déterminé par les moyens de commande thermostatique respectifs (2a-2d) et un second mode dans lequel le niveau de réglage pour chaque zone contrôlée en température est déterminé par lesdits moyens de commande maître.

Description

[0001] La présente invention concerne un dispositif de commande d'un système de circulation de fluide caloporteur prévu pour la régulation en température de locaux par une source de chaleur centralisée, et notamment de locaux comportant une pluralité de zones dont chacune est commandée individuellement en température. A titre d'exemple, l'invention trouve application dans la régulation de température d'habitats ou de lieux de travail ayant plusieurs pièces dont la température peut être réglée sur une température de consigne en contrôlant le débit d'un fluide caloporteur circulant entre une source de chaleur et des échangeurs de chaleur (par exemple des radiateurs) installés dans les pièces contrôlées en température.

[0002] On comprendra ici qu'une source de chaleur peut servir soit pour élever la température des zones, dans lequel cas il permet d'apporter des calories en fonctionnant en tant que chauffage et/ou pour abaisser la température des zones, dans lequel cas il permet de retirer des calories (i.e. d'apporter des frigories) en fonctionnant en tant que climatisation.

[0003] Il existe de manière classique des moyens de chauffage central domestique ou industriel dont l'une des pièces dépendant du réseau de chauffage comporte un thermostat réglable. La pièce en question est généralement la pièce principale, par exemple la salle de séjour dans le cas d'une habitation. Le thermostat permet d'établir, éventuellement en fonction de plages horaires, une température de consigne pour la pièce dont elle dépend. Le thermostat est associé à un détecteur de température ambiante dans la pièce et agit sur le système de chauffage de manière à faire coïncider la température de la pièce avec la température de consigne.

[0004] Ce type de régulation a l'avantage de la simplicité mais ne permet pas de fixer séparément et de manière fiable ou précise la température d'un ensemble de pièces du réseau.

[0005] Pour pallier à cet inconvénient, il est connu d'utiliser des robinets thermostatiques qui s'intègrent à des radiateurs de chauffage, soit en première installation, soit en remplacement des robinets classiques. Ces robinets thermostatiques présentent un bouton, généralement rotatif, avec des moyens de repères gradués permettant d'établir une température de consigne. Lorsque la température ambiante est en dessous de la température de consigne, le robinet adopte une position ouverte permettant la circulation du fluide caloporteur dans le radiateur - ou un ensemble de radiateurs - sur la dérivation à laquelle il est situé. A l'inverse, le robinet se ferme tout seul lorsque la température de consigne est atteinte.

[0006] Cette approche, basée sur une régulation entièrement localisée et mécanique, ne permet pas d'intervenir directement sur la commande de la source de chaleur, par exemple pour établir les cycles de marche/arrêt. Par ailleurs, les robinets thermostatiques classiques ne comprennent pas de commande de plages horaires pour moduler la température de consigne au cours d'une période de temps.

[0007] Au vu de ces problèmes, la présente invention propose un dispositif de commande d'un système de circulation de fluide caloporteur comportant une pluralité de voies, chacune étant associée à une zone contrôlée en température par des moyens de commande thermostatiques permettant d'établir une température de consigne pour leurs zones respectives. Ces moyens de commande thermostatiques sont programmables pour enregistrer une pluralité de températures de consigne, chacune étant associée à un niveau de réglage spécifique.

[0008] Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de commande maître permettant un premier mode dans lequel le niveau de réglage pour chaque zone contrôlée en température est déterminé par les moyens de commande thermostatique respectifs et un second mode dans lequel le niveau de réglage pour chaque zone contrôlée en température est déterminé par lesdits moyens de commande maître.

[0009] Avantageusement, les niveaux de réglage des moyens de commande thermostatiques peuvent être sélectionnés manuellement et/ou par programmation.

[0010] Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les moyens de commande thermostatiques et les moyens de commande maître sont adaptés pour faire commander le débit du fluide caloporteur sur les voies respectives au moyen d'une unité de commande centralisée qui commande l'activation d'électrovannes alimentant lesdites voies respectives.

[0011] La pluralité de températures de consigne correspondant à des niveau de réglages spécifiques, peut comporter au moins : un niveau "confort", un niveau "économique" pour lequel la température de consigne est respectivement inférieure ou supérieure à la température de consigne pour le niveau "confort" selon que le fluide caloporteur sert à chauffer ou à climatiser lesdites zones (P1-P4), et un niveau "hors-gel".

[0012] Avantageusement, les moyens de commande thermostatiques transmettent périodiquement vers l'unité de commande centralisée au moins l'une parmi les informations suivantes :

i) la température ambiante dans la ou chaque zone de contrôle de température ;

ii) les températures de consigne établies pour chacun des niveaux de réglage pour la ou chaque zone de contrôle de température ; et

iii) le niveau de réglage.

[0013] Pour transmettre lesdites informations, les moyens de commande thermostatiques sont reliés à ladite unité de commande centralisée par voie hertzienne.

[0014] Par ailleurs, les moyens de commande maître transmettent à ladite unité de commande centralisée des informations sur son mode de fonctionnement. Par exemple, cette transmission est effectuée par voie hertzienne.

[0015] Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels :

• la Fig. 1 est un schéma synoptique d'un système de commande du système de circulation de fluide caloporteur conforme à la présente invention ; et
• la Fig. 2 est une vue de trois quarts montrant de manière groupée les principaux organes intervenant dans le système représenté à la Fig. 1.

[0016] Le mode de réalisation de la présente invention sera décrit dans le contexte d'un système de circulation de fluide caloporteur - de l'eau en l'occurrence - permettant aussi bien le chauffage que la climatisation d'un local, tel qu'un habitat, comportant plusieurs pièces P1-P4 contrôlées indépendamment par des unités de commande thermostatiques respectives 2a-2d.

[0017] Dans l'exemple représenté à la Fig. 1, le système comporte quatre unités de commande thermostatiques 2a, 2b, 2c et 2d, chacune étant disposée dans une pièce respective P1 à P4.

[0018] Chaque unité de commande thermostatique précitée permet les réglages suivants par l'utilisateur :

• la sélection d'un niveau de fonctionnement parmi une pluralité de niveaux, ceux-ci étant par exemple au nombre de quatre dans le présent mode de réalisation, soit les niveaux dits : "confort", "économique", "hors-gel" et "arrêt" ;
• pour chaque niveau - hormis le niveau "arrêt" - l'utilisateur peut établir par programmation une température de consigne.

[0019] Chaque unité de commande thermostatique 2a-2d est reliée à une unité centrale de commande 4 qui pilote, par le biais d'un ensemble d'électrovannes 6a-6d, la circulation de fluide caloporteur vers chacune des pièces sous contrôle P1-P4. L'unité centrale 4 associe chaque unité de commande électrostatique 2a-2d à une électrovanne respective 6a-6d qui régule la circulation du fluide caloporteur vers la pièce correspondante P1-P4 par une voie spécifique 8a-8d. Les voies 8a-8d sont des prises en dérivation vers les pièces respectives P1-P4 à partir d'un conduit principal 10. Ce dernier est monté en circuit fermé avec un appareil de chauffage et/ou de réfrigération 12 et une pompe 14 de circulation du fluide caloporteur.

[0020] Le dispositif comporte en outre un bloc de commande maître 16, également relié à l'unité centrale, et dont le rôle est d'imposer au système un mode de fonctionnement, comme il sera expliqué plus loin.

[0021] Dans le présent mode de réalisation, la communication entre l'unité centrale de commande 4 et chacune des unités de commande thermostatiques 2a-2d d'une part et le bloc de commande maître 16 d'autre part est réalisée par voie hertzienne. A cette fin, chacun des organes précités est muni de moyens émetteur/récepteur reliés à des antennes respectives 18, permettant une intercommunication sans fil.

[0022] Comme le montre plus clairement la Fig. 2, les unités de commande de thermostatiques 2a-2d (un seul étant représenté) se présentent sous la forme de boîtiers pouvant être disposés à portée de main.

[0023] Chaque boîtier 2 comporte :

• un écran d'affichage 21 permettant de visualiser les différents paramètres sous contrôle et la programmation en cours,
• une paire de boutons 22a et 22b permettant respectivement d'incrémenter et de décrémenter des valeurs de paramètre, par exemple les températures de consigne pour chacun des niveaux de confort précités,
• un bouton de sélection de fonction 24 et
• une molette 26 permettant, entre autres, la sélection des niveaux de réglage ("confort", "économique", "hors gel" plus "arrêt").

[0024] Le bloc de commande maître 16 est également sous forme de boîtier et est normalement installé soit dans la pièce principale où se trouve une unité de commande thermostatique 2, soit en dehors des pièces sous contrôle, par exemple dans un vestibule ou un couloir de l'habitat.

[0025] Il comporte une molette 28 permettant la sélection des niveaux de réglage, à l'instar de la molette 24 des boîtiers des unités de commande thermostatiques 2a à 2d. Cette molette 28 permet en outre la sélection d'un mode dit "automatique" dans lequel le bloc de commande maître 16 rend le contrôle aux différentes unités de commande thermostatiques 2a-2d.

[0026] Dans les exemples représentés, les boîtiers des unités de commande thermostatique 2a-2d et du bloc de commande maître 16 intègrent les antennes 18 au sein du boîtier et leur propre source d'alimentation, par exemple sous forme de batterie rechargeable, afin de les rendre autonomes.

[0027] L'unité centrale de commande 4 est située dans un espace technique à proximité des électrovannes 6a-6d.

[0028] L'installation représentée à la Fig. 2 montre en outre un boîtier technique 20 reliant notamment l'unité centrale de commande 4 à chacune des électrovannes respectives 6a-6d. Ce boîtier assure entre autres l'alimentation et le pilotage des électrovannes en fonction des différentes commandes transmises par l'unité centrale de commande 4.

[0029] Il sera maintenant décrit les différents modes opératoires du dispositif de commande.

[0030] Chaque unité de commande thermostatique 2a-2d est programmée avec ses propres valeurs de température de consigne pour chaque niveau de réglage, ces valeurs pouvant être différentes entre elles pour un niveau considéré. Par exemple, une unité de commande située dans une chambre pourra avoir une température de consigne de seulement 17°C pour le niveau confort et une température de 14°C pour le niveau de réglage économique alors qu'une unité de commande située dans un salon pourra avoir des températures de consigne de respectivement 20°C et 18°C.

[0031] Par ailleurs, chaque unité de commande thermostatique 2a-2d comporte des moyens de programmation dans le temps du niveau de réglage souhaité. Cette fonctionnalité permet à l'utilisateur de les faire passer d'un niveau de réglage à un autre à des moments choisis de la journée ou de la nuit. Par exemple, une unité de commande thermostatique 2a-2d peut être programmée pour se mettre en mode "confort" (imposant au thermostat la température de consigne programmée pour ce mode) pour une période de la journée durant laquelle une présence dans la pièce est hautement probable, et pour passer en mode "économique" durant les autres périodes de la journée ou de la nuit.

[0032] La temporisation nécessaire à cette fonction peut être réalisée par une base de temps intégrée dans chaque unité de commande thermostatique, ou par un système centralisé, situé par exemple au sein de l'unité centrale de commande 4.

[0033] Chaque unité de commande thermostatique 2a-2d comporte en outre une sonde qui permet de déterminer à tout moment la température ambiante de la pièce P1-P4 dans laquelle elle se trouve.

[0034] Avec le paramétrage ainsi réalisé, les utilisateurs pourront choisir pour chaque pièce le niveau de fonctionnement désiré simplement en sélectionnant ce dernier à partir de la molette 26 ou en laissant agir la temporisation fixant le niveau de réglage à chaque moment.

[0035] Lorsque le bloc de commande maître 16 est mis en mode de fonctionnement "automatique" par la molette 28, il laisse agir chacune des unités de commande thermostatiques 2a-2d selon leur état de paramétrage programmé. Autrement dit, le bloc de commande maître 16 cesse de jouer un rôle actif dans le fonctionnement du système lorsqu'il est mis dans le mode "automatique".

[0036] De la sorte, chaque pièce pourra être mise dans un mode donné ("confort", "économique" ou "hors-gel") indépendamment des autres pièces en sélectionnant les modes correspondants sur les molettes respectives 26 des unités de commande thermostatique 2a-2d ou selon l'évolution de la temporisation programmée.

[0037] Par exemple, il est possible de placer des pièces telles que des chambres occupées au niveau de réglage "économique", une salle de séjour au niveau de réglage "confort", et de maintenir une pièce habituellement inoccupée en mode "hors-gel".

[0038] Cependant, lorsque le bloc de commande maître 16 est mis hors du mode "automatique" il entre dans l'un des quatre niveaux de réglage précités : "confort", "économique", "hors-gel" et "arrêt", suivant la position de la molette 28. Dans ce cas, le niveau de réglage pour chaque zone contrôlée en température est déterminé par le mode sélectionné sur le bloc de commande maître 16, et ce quelque soit le niveau de réglage dans lequel les unités de commande thermostatiques 2a-2d se trouvent ou sont mises.

[0039] Autrement dit, lorsque le bloc de commande maître 16 est en dehors de son mode "automatique", la sélection d'un niveau de réglage au sein des unités de commande thermostatiques devient inopérante ; seule compte la sélection de niveau de réglage au sein du bloc de commande maître 16.

[0040] Ainsi, pour revenir à l'exemple précédant dans lequel différentes pièces P1-P4 se trouvaient être à différents niveaux de réglage selon les sélections réalisées sur unités de commande thermostatiques 2a-2d respectives, le positionnement de la molette 28 au mode "économique" imposera de facto ce mode à toutes les pièces P1-P4 sous contrôle. Il en sera de même pour tous les autres niveaux de réglage possibles pouvant être sélectionnés par le bloc de commande maître 16 : "confort", "hors-gel" et "arrêt", ce dernier mode mettant toutes les unités de commande thermostatiques 2a-2d à l'arrêt.

[0041] On note toutefois que seul le niveau de réglage est imposé par le bloc de commande maître 16, et non pas la température attribuée aux niveaux de réglage. Ainsi, dans le cas d'un niveau "économie" imposé à toutes les pièces P1-P4 par la sélection de ce niveau par la molette 28, il est possible que différentes pièces P1-P4 soient réglées à des températures différentes en fonction des températures consignes programmées dans les unités de commande thermostatiques respectives 2a-2d.

[0042] Il sera maintenant décrit comment ces fonctionnalités sont obtenues conformément au mode de réalisation préféré.

[0043] Chacune des unités de commande thermostatiques 2a-2d - qui sont au nombre de quatre dans l'exemple considéré - transmet périodiquement trois paramètres vers l'unité centrale de commande 4 via son antenne 18: i) les températures de consigne à affecter à chacun des niveaux de réglage ("confort", "économique" et "hors-gel", ii) la température de la pièce au moment considéré, et iii) le niveau de réglage au moment considéré.

[0044] L'unité centrale de commande 4 reçoit ces données et pilote en réponse les électrovannes 6a-6d de manière à faire coïncider la température de consigne du niveau courant considéré avec la température de la pièce, telle que détectée par la sonde précitée.

[0045] A cette fin, chacun des émetteurs intégrés aux unités de commande thermostatiques respectives 2a-2d et le récepteur au niveau de l'unité centrale de commande 4 utilisent un protocole de communication radio. Les émetteurs sont programmés en mode d'émission cyclique sur une période déterminée, qui est par exemple égale à 9 minutes dans l'exemple considéré en ce qui concerne l'émission de la température, et de 30 minutes en ce qui concerne l'émission des températures de consigne et du niveau de confort. Ces informations sont par ailleurs transmises systématiquement sur chaque changement d'état programmé (par exemple un changement de niveau de réglage) au sein d'une unité de commande thermostatique 2a-2d par un utilisateur.

[0046] De même, le bloc de commande maître 16 transmet périodiquement vers l'unité centrale de commande 4 ses propres données de programmation, et notamment le mode sélectionné sur la molette 28.

[0047] En réponse à ces informations transmises, l'unité centrale de commande 4 calcule les quatre régulations pour les voies respectives 8a-8d de circulation de fluide caloporteur. Les bases de temps des régulations sont synchrones, c'est-à-dire que l'ouverture de toutes les électrovannes 6a-6d s'opère simultanément.

[0048] L'unité centrale de commande 4, installée en ambiance, permet ainsi de vérifier l'état de commande des quatre voies 8a-8d grâce à un voyant marche/arrêt 30 (Fig. 2) et de configurer un émetteur sur une voie en utilisant une procédure de configuration standard (mode configuration et mode test).

[0049] On notera qu'un émetteur d'une unité de commande thermostatique 2a-2d ne peut être configuré que sur une voie hertzienne unique.

[0050] L'unité centrale de commande 4 est reliée par une liaison filaire 32 au boîtier technique 20 installé près du collecteur équipé des différentes électrovannes 6a-6d. Le boîtier technique 20 assure entre autres l'activation des électrovannes 6a-6d par une tension de 230 volts ou de 24 volts selon le modèle utilisé.

[0051] Conformément au présent mode de réalisation, le système de fluide caloporteur peut être utilisé soit pour le chauffage, soit pour la climatisation. Aussi, deux régulations sont effectuées sur chaque voie : un chauffage et une climatisation.

[0052] Le mode d'installation en cours ("chaud" ou "froid") est indiqué sur une entrée de 230 volts du boîtier technique 20.

[0053] La centrale de chauffage 12, 14 est utilisée uniquement pour la régulation en mode "chaud". Elle est toujours en marche si au moins une électrovanne 6a-6d est ouverte.

[0054] Enfin, on comprendra que la présente invention permet de nombreuses variantes en fonction des installations considérées et n'est nullement limitée aux exemples donnés dans le mode de réalisation décrit. Entre autres, le nombre de voies de commande (et donc de pièces contrôlées en température) peut être variable selon les besoins. De même, les paramètres cités peuvent être adaptés aux différents cas d'utilisation.

[0055] Par ailleurs, la présente invention peut être mise en oeuvre dans des systèmes de chauffage sans possibilité de climatisation par circulation d'eau refroidie.

Revendications

1. Dispositif de commande d'un système de circulation de fluide caloporteur (10, 12, 14) comportant une pluralité de voies (8a-8d), chacune étant associée à une zone contrôlée en température (P1-P4) par des moyens de commande thermostatiques (2a-2d) permettant d'établir une température de consigne pour leurs zones respectives, les moyens de commande thermostatiques (2a-2d) étant programmables pour enregistrer une pluralité de températures de consigne, chacune étant associée à un niveau de réglage spécifique, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de commande maître (16) permettant un premier mode dans lequel le niveau de réglage pour chaque zone contrôlée en température (P1-P4) est déterminé par les moyens de commande thermostatique respectifs (2a-2d) et un second mode dans lequel le niveau de réglage pour chaque zone contrôlée en température est déterminé par lesdits moyens de commande maître.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les niveaux de réglage desdits moyens de commande thermostatiques (2a-2d) peuvent être sélectionnés manuellement et/ou par programmation.

3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de commande thermostatiques (2a-2d) et les moyens de commande maître (16) sont adaptés pour faire commander le débit du fluide caloporteur sur lesdites voies respectives (8a-8d) au moyen d'une unité de commande centralisée (4) qui commande l'activation d'électrovannes (6a-6d) alimentant lesdites voies respectives.

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite pluralité de températures de consigne correspondant à des niveaux de réglages spécifiques, comportent au moins : un niveau "confort", un niveau "économique" pour lequel la température de consigne est respectivement inférieure ou supérieure à la température de consigne pour le niveau "confort" selon que le fluide caloporteur sert à chauffer ou à climatiser lesdites zones (P1-P4), et un niveau "hors-gel".

5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de commande thermostatiques (2a-2d) transmettent périodiquement vers l'unité de commande centralisée (4) au moins l'une parmi les informations suivantes :

i) la température ambiante dans la ou chaque zone de contrôle de température (P1-P4) ;

ii) les températures de consigne établies pour chacun de niveaux de réglage pour la ou chaque zone de contrôle de température ; et

iii) le niveau de réglage.

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que, pour transmettre lesdites informations, les moyens de commande thermostatiques (2a-2d) sont reliés à ladite unité de commande centralisée (4) par voie hertzienne.

7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens de commande maître (16) transmettent à ladite unité de commande centralisée (4) des informations sur son mode de fonctionnement.

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de commande maître (16) transmettent lesdites informations sur son mode de fonctionnement par voie herzienne.

Dessins