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1/15 25 septembre 2007 Régulation du chauffage à eau chaude energieplus-lesite.

1/15 25 septembre 2007 Régulation du chauffage à eau chaude energieplus-lesite.be /techniques/chauffage10/chauffage-a-eau-chaude/regulation-du-chauffage-a-eau-chaude/ Introduction à la régulation L'occupant d'un bâtiment ne perçoit généralement pas la régulation d'un système de chauffage qu'un seul équipement : la vanne thermostatique . Elle est accusée de bien des maux et subit parfois des agressions physiques si elle ne peut transmettre la chaleur attendue ! Et pourtant, seule, elle ne peut agir correctement et doit donc être associée à une régulation plus complète Voici quelques schémas qui permettent de comprendre l'utilité et le principe de cette dernière. Ceux-ci sont purement illustratifs et ne doivent pas être considérés comme des situations universelles, chaque pouvant faire l'objet d'une étude particulière. Les symboles graphiques Le fonctionnement des installations de chauffage est représenté par des schémas de principe. Les différents symboles utilisés sont repris ci-contre. 2/15 Dimensionnement pour une situation extrême Partons d'une situation de grand froid hivernal… La chaudière est dimensionnée pour vaincre les températures les plus froides en hiver, soit généralement – 10°C. Une eau à 90°C alimente le radiateur qui émet une chaleur maximale pour vaincre les déperditions (les pertes de chaleur du local vers l'extérieur). Problème 1 : en mi-saison En mi-saison, la température extérieure est plus douce; l'apport de chaleur doit être adapté. Pour alimenter le radiateur avec de l'eau à température « mitigée » (70°), on réalise un mélange entre l'eau chaude qui arrive de la chaudière (90°) et l'eau chaude qui sort du radiateur (50°) . 3/15 C'est le rôle de la vanne, appelé "vanne trois vannes mélangeuse", placés entre l'aller et le retour de l'installation. Son principe de fonctionnement est basé sur la rotation d'un secteur entre les 3 voies d'eau : Problème 2 : la température varie en permanence Problème : la température extérieure varie en permanence. Commentaire dès lors adapter la température de l'eau des radiateurs aux besoins ? Un régulateur va relever la température actuelle dans le local, va comparer celle-ci à la température de consigne, et en fonction de l'écart existant, ouvrira ou fermera la vanne trois voies mélangeuse. Problème 3 : et s'il y a plusieurs locaux à chauffer ? > Solution 1 : tous les locaux ont des besoins identiques (par exemple, l'ensemble des locaux administratifs d'une l'école). On choisira un témoin local, fidèle des besoins en température des autres locaux. 4/15 Ici, tous les locaux superposés seront régulés en fonction de la température demandée dans le témoin local au rez-de-chaussée. > Solution 2 : les locaux peuvent se subdiviser en zones ayant des besoins similaires (par exemple, les locaux situés au sud et les locaux situés au nord). On réalisera deux circuits indépendants, régulés de façon autonome, chacun disposant de son témoin local. On constate qu'il a fallu créer une boucle « primaire », alimentée par la chaudière, nourricière des différents départs de circuits, dits « secondaires ». Chaque circuit greffé sur la boucle primaire est indépendant des autres dans son fonctionnement. > Solution 3 : tout est raccordé sur un seul circuit, les locaux ont des besoins différents mais il est trop répartir sur créer des zones différentes. Hydrauliquement, il n'est pas possible de créer des circuits distincts. Par exemple dans une école : au premier étage, c'est le réfectoire, au deuxième, c'est une classe et au troisième c'est la bibliothèque ! Des horaires et des températures de consigne bien différents ! Impossible de créer un « témoignage » local. 5/15 On va dès lors se fier à la seule variable que l'on connaît et qui est commune à tous le bâtiment : la température extérieure. Plus il fait froid dehors, plus la température de l'eau dans les radiateurs doit être chaude. On parle de « régulation en température glissante » en fonction de la température extérieure. La loi appliquée est appelée « la courbe de chauffe ». Si la température extérieure est de 3°C, on demandea au circuit une alimentation par de l'eau à 70°C. Le schéma devient : La température d'alimentation est donc identique pour tous les radiateurs du circuit. Ou les besoins de chaque pièce sont différents … Que faire ? en fonction des vannes thermostatiques sur chaque radiateur, on va adapter le débit d'eau chaude cette fois, en fonction des besoins. En effet, une vanne thermostatique est un régulateur à elle toute seule. Si elle est que sur 3, cela veut dire l'on demandeC dans la pièce (1 = 16°C, 2 = 18°C, 3 = 20°C, 5 = 22°C, 5 = 24°C , mais cette correspondance varie selon les marques). S'il fait 19°C dans le local, la vanne sera ouverte, le pointeur intérieur laissant passer un maximum de débit. S'il fait 21°C, la vanne sera fermée, le pointeur bloquant le débit d'alimentation du radiateur. 6/15 Exemple. Dans une école, candidature à la classe du 2 étage : 7h30 : il fait 17° dans la classe, le radiateur est alimenté au débit maximum avec l'eau préparée à 55°. 8h15 : il fait 20°, les cours commencent. 9h00 : la chaleur dissipée par les 20 élèves représente 2 000 Watts soit l'équivalent d'un gros radiateur. La température atteint 21°, la vanne thermostatique se ferme. Pendant ce temps au 3 étage, la bibliothèque reste chauffée par le radiateur dont la vanne thermostatique reste ouverte. Simplement, vers midi, la extérieure étant remontée à 10°, l'eau de chauffage est de chaleur à 43° via la courbe du régulateur. On constate deux niveaux de régulation : le réglage de base réalisé par la vanne trois voies au départ du circuit : réglage de la température de l'eau, le réglage plus fin, réalisé par la vanne thermostatique dans chaque local : réglage du débit d'eau. > Solution 4 : le bâtiment dispose de circuits différents, mais comprenant chacun des locaux avec des besoins variables (par exemple, un circuit Nord et un circuit Sud, mais avec des occupations de locaux très variées). A problème mixte, solution mixte : on associera les possibilités des solutions 2 et 3. La chaudière de préparation de l'eau chaude à haute température. Deux sondes extérieures, l'une au Nord, l'autre au Sud, permettent le réglage des températures au départ des deux circuits : une température d'eau pour le circuit Nord, une température d'eau pour le circuit Sud. ème ème 7/15 Mieux, la sonde au Sud sera complétée par une sonde d' ensoleillement qui “trompera” le régulateur : par exemple, s'il fait + 5° et qu'il ya plein soleil, la sonde dira au régulateur qu'il fait + 12 ° ! « Trompée », la vanne mélangeuse enverra de l'eau moins chaude au circuit Sud. De plus, des vannes thermostatiques placées dans chaque local corrigeront la température, si nécessaire (si des occupants ou des ordinateurs fournissent de la chaleur, par exemple). La vanne thermostatique ne constitue donc que le dernier maillon correcteur d'un ensemble d'équipements de régulation cherchant à apporter la chaleur au bon endroit, au bon moment, avec le bon niveau de température. Types de régulateur : analogique et numérique Régulateur numérique et régulateur analogique. Pour appliquer ces différents principes, il existe deux types de régulateurs sur le marché : des régulateurs analogiques (traditionnels) et des régulateurs numériques (encore appelé régulation digitale ou DDC, Direct Digital Control). Toutes les deux sont enregistrées sur le matériel électronique. Mais la régulation analogique traite un signal électrique alors que la régulation numérique traite des signaux numériques, comme un ordinateur. Vous avez dit « analogique » ? Prenons un exemple : il existe un écart entre la demande d'une consigne (20°) et la mesure de la sonde de température (19°). Les deux valeurs ressortent dans un comparateur électronique et l'écart en sous forme d'un signal électrique. Il sera amplifié, limité par une valeur haute ou basse, puis envoyé vers le moteur de la vanne trois voies pour augmenter son degré d'ouverture. Un schéma de câblage bien précis correspondra à ce dispositif de régulation. Vous avez dit « numérique » ? Le même problème, version numérique, entraîne l'existence d'un bus de communication où toutes les sondes (input) doivent transmettre les sondes mais aussi la commande du moteur de la vanne trois voies (output). Toutes les 30 secondes les informations des entrées sont relevées et transmises vers le régulateur. Le microprocesseur de celui-ci contient un programme de calcul qui déclenche le mode de réponse en fonction d'une loi mathématique donnée et renvoie vers le bus un message d'ouverture à la vanne trois voies. Dans cette vision "communicante" de la régulation, régulateur de chaudière et régulateur de vannes trois voies se parlent et synchronisent leurs actions. 8/15 Quelles différences ? Le prix, les mauvaises langues, fatigué de devoir toujours installer un matériel plus diraient, plus performant bien sûr mais plus cher à l'achat et à l'exploitation, toute réparation devant se faire à l'extérieur. La situation est similaire à celle de l'informatique, toujours plus performante également : pourrait-on refuser cette évolution ? Il est certain qu'avec une installation digitale, une modification de programmation est toujours possible sans modifier le câblage : ajouter une sonde de présence pour réguler l'installation en fonction de la uploads/Sante/ energieplus-lesite-be-regulation-du-chauffage-a-eau-chaude.pdf