[HISTORIQUE] La régulation le pourquoi du comment?

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sebledoc50
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[HISTORIQUE] La régulation le pourquoi du comment?

Message par sebledoc50 »

La régulation


Un petit exposé pour comprendre comment réagit un système de pompe à chaleur et par la même occasion un système de chauffage en général à eau chaude.

Il n’y aura que peu ou pas de formules histoire que cela reste accessible à tous
Le but est de comprendre comment fonctionne tel ou tel élément et pourquoi il est mal réglé et/ou défaillant

Un rapide historique sur le chauffage à eau chaude qui n’est pas si récent que cela puisque des sources d’eau ont été, sont encore utilisées pour chauffer des dalles de pierres dans des maisons inventant ainsi le plancher chauffant.

Hormis cela les premiers systèmes de chauffage à eau chaude utilisaient le principe du thermosiphon, c'est-à-dire un mouvement naturel basé sur le principe bien connu du « chaud ça monte et le froid descend ».

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Ainsi c’est pour cela que beaucoup de constructions étaient faite sur sous sol ou l’on retrouvait la chaudière et un réseau de chauffage d’un diamètre très conséquent qui permettait de favoriser une circulation de l’eau plus aisée.

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Le principal inconvénient était qu’on chauffait de l’eau jusqu’à 80°C et le seul réglage possible était la fermeture des vannes sur les radiateurs (oui oui des vannes) ou bien de limiter l’apport en combustible (à l’époque c’était surtout du charbon voire du bois)

Ainsi le principal réglage était surtout « très chaud » ou très « froid »

Une des révolutions est la mise en place de circulateurs (ce qui parait évident maintenant), le principal avantage est que l’ensemble des radiateurs se retrouvent irrigués et donc de chauffer un logement de façon quasi uniforme.

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Le premier principe de régulation introduit est le thermostat sur le circuit de chauffage.
Le principe est que dès que l’on atteint une température donnée sur le circuit de chauffage on coupe la production de chaleur.
Ceci a été introduit avec les premières chaudières au fioul
Soit on coupait le bruleur ou, bien plus dangereux à l’époque, l’alimentation du circulateur (en priant que les sécurités fonctionnent !
Par contre pour régler la température de la pièce, c’est toujours la pifométrie en jouant sur le robinet du radiateur

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Pour contrer ces inconforts l’astuce de la ménagère consiste à apposer sur les radiateurs des humidificateurs en céramique ou simplement un verre d’eau, le régime de température étant trop élevé on assèche l’air de façon très brutale.

+ Limitation de la température en point de consigne haut
- N’intègre pas la température de la pièce

Dans les années 70 apparait enfin le thermostat d’ambiance puisque les fabriquant de chaudière intègrent dans leurs câblage un contact à cet effet.
Généralement ces thermostat sont de type simple contact, mais cela génère d’autres problème puisque durant les saisons intermédiaire les besoins en chaleur sont faible, il apparait dès lors des problèmes de condensation dans les corps de chauffe et ce malgré des températures dans les circuits de chauffage toujours élevées.

Néanmoins, les économies d’énergie se font sentir !

+ On commence à régler la température de la pièce !
- Régime d’eau toujours important
Pour contrer des régimes de température d’eau dans les circuits de chauffage trop important la solution vient du fait de mélanger l’eau de retour des circuits de chauffage à celle du départ du circuit de chauffage, ce sont les premières vannes 4 voies et 3 voies, l’inconvénient et que cela reste manuel, mais il y a du mieux, cela résout aussi les problème rencontré avec les corps de chauffe des chaudière et cela permet de maintenir une température d’eau dans celle-ci assez élevé (environ 70°C).

Avec les débuts de l’électronique, et suite à des contextes énergétiques défavorables, la chasse aux économies d’énergie est ouverte !
Le bilan est simple et sans appel, plus il fait froid et plus on doit produire de chaleur !
Les premiers actionneurs font leur apparition, et le principal défit est d’apporter une réponse dite « proportionnelle » aux besoins en chaleur.
Ainsi on voit apparaitre des sondes extérieures qui vont permettre d’affiner la température de l’eau envoyée dans les circuits de chauffage, on commence à parler de loi d’eau ou de courbe de chauffe.

L’évolution va être rapide et suivra le bon technologique en termes d’électronique et d’informatique, avec notamment les automates programmables pour les grosses chaufferies, puis avec l’arrivée des PC les premières GTC (gestion centralisées du chauffage).
Les fabriquant de systèmes de chauffage intègrent peu à peu ces systèmes de régulation dans leurs machines (chaudières, pompe à chaleur, chauffage électrique, etc etc.)
Dès lors on arrive à un système capable de calculer en temps réel les besoins en chaleur

Ainsi de nos jours nous avons des systèmes qui fonctionnent comme suit :

On mesure une température d’ambiance et une température extérieure
En fonction de cela la machine va déterminer une température d’eau (aller ou retour à la machine)

Chaque fabriquant à une approche particulière ainsi on va distinguer 2 grandes tendances :

- La première est de fonctionner avec une loi d’eau, mais on n’intègre pas de température d’ambiance, à la place on va mettre un thermostat qui enverra à la machine un ordre ON/OFF à la machine. Ce thermostat réagissant plus ou moins vite. Cela permet de bloquer la machine en cas d’apport de chaleur « gratuit » important. Néanmoins la température de l’ensemble se refroidit de façon importante et à la remise en route l’ensemble du réseau doit être remis en température avant d’être efficace. Pour les connaisseurs c’est un peu le choix technique de Daikin avec leur thermostat d’ambiance ou l’on peut paramétrer le temps de réaction.
- La deuxième est l’intégration de la température d’ambiance dans le calcul de la température d’eau dans le réseau, ainsi la valeur calculée est variable pour une température extérieure donnée et ce, par l’intégration dans la formule de calcul de la différence entre la consigne demandée et la valeur réel mesurée. Ce système est sur les PAC Atlantic entre autre grâce au régulateur SIEMENS qui équipe les alféa entre autre. Néanmoins lorsque la consigne est atteinte on peut constater l’arrêt du calcul du régulateur. D’autre comme CIAT entre autre on choisit d’assurer, malgré une température d’ambiance atteinte, de maintenir une température minimum dans le circuit de chauffage afin de limiter la remontée en température dès que le logement sera en demande.

A ces différents principe il y a aussi la gestion de l’occupation des bâtiments qui est une source d’économie mais pas pour tous les systèmes de chauffage, mais la c’est quasiment du cas par cas et il faut intégrer l’intermittence des bâtiments en distinguant bien l’usage (logement, bâtiments tertiaires)

Pour conclure, mais il est difficile de conclure sur quelque chose qui est en perpétuelle évolution, quel est le meilleur principe ?
Celui qui répond au mieux aux besoins ! Mais la seule limite au développement de ces systèmes est l’imagination !
MHz
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Re: [HISTORIQUE] La régulation le pourquoi du comment?

Message par MHz »

sebledoc50 a écrit : Ainsi de nos jours nous avons des systèmes qui fonctionnent comme suit :
On mesure une température d’ambiance et une température extérieure En fonction de cela la machine va déterminer une température d’eau (aller ou retour à la machine)

Chaque fabriquant à une approche particulière ainsi on va distinguer 2 grandes tendances :
- La première est de fonctionner avec une loi d’eau, mais on n’intègre pas de température d’ambiance, à la place on va mettre un thermostat qui enverra à la machine un ordre ON/OFF à la machine.
- La deuxième est l’intégration de la température d’ambiance dans le calcul de la température d’eau dans le réseau,
Bonjour et merci pour cet historique qui vient bien eclairer notre lanterne!
Je viens de résumer/reprendre ta derniere partie sur les systemes de régulation avec loi d'eau, et qui va malgré tout demander quelques details supplémentaires pour les non specialistes.
Dans un premier temps il me semble utile de repréciser c'est une loi d'eau ( voir ci-dessous)
Dans un deuxieme temps on pourra revoir le detaisl des 2 grands tendances.( dasn d'autres posts pour ne pas surcharger ici)
Qu'est ce que une loi d'eau? c'est une fonction lineaire qui donne le temperature de retour d'eau ( notons la TRE) installation en fonction de la temperature d'air extérieur ( notons la TAE)
soit TRE= f ( TAE);
Ainsi par exemple pour une installation avec plancher chauffant on réglera initialement cette fonction de facon à avoir
TRE=25°C pour TAE=15°C
TRE=40°C pour TAE=-10°C
Selon le cas il faudra affiner s'il fait trop chaud à TAE=0°C. J'ai tracé cette fonction voir ci-dessous
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Re: [HISTORIQUE] La régulation le pourquoi du comment?

Message par alain30 »

Bonjour,
sebledoc50 a écrit : Chaque fabriquant à une approche particulière ainsi on va distinguer 2 grandes tendances :

- La première est de fonctionner avec une loi d’eau, mais on n’intègre pas de température d’ambiance, à la place on va mettre un thermostat qui enverra à la machine un ordre ON/OFF à la machine. Ce thermostat réagissant plus ou moins vite. Cela permet de bloquer la machine en cas d’apport de chaleur « gratuit » important. Néanmoins la température de l’ensemble se refroidit de façon importante et à la remise en route l’ensemble du réseau doit être remis en température avant d’être efficace. Pour les connaisseurs c’est un peu le choix technique de Daikin avec leur thermostat d’ambiance ou l’on peut paramétrer le temps de réaction.
Oui
sebledoc50 a écrit : - La deuxième est l’intégration de la température d’ambiance dans le calcul de la température d’eau dans le réseau, ainsi la valeur calculée est variable pour une température extérieure donnée et ce, par l’intégration dans la formule de calcul de la différence entre la consigne demandée et la valeur réel mesurée. Ce système est sur les PAC Atlantic entre autre grâce au régulateur SIEMENS qui équipe les alféa entre autre. Néanmoins lorsque la consigne est atteinte on peut constater l’arrêt du calcul du régulateur.
Lorsque la consigne est atteinte la PAC s'arrête et le circulateur aussi suivant le réglage.
sebledoc50 a écrit : D’autre comme CIAT entre autre on choisit d’assurer, malgré une température d’ambiance atteinte, de maintenir une température minimum dans le circuit de chauffage afin de limiter la remontée en température dès que le logement sera en demande.
???? es tu sur de ce que tu affirmes??? moi pas :wink:



Cordialement,

Alain30.
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Re: [HISTORIQUE] La régulation le pourquoi du comment?

Message par MHz »

sebledoc50 a écrit : Chaque fabriquant à une approche particulière ainsi on va distinguer 2 grandes tendances :
Je continue ici mes remarques sur les 2 approches.
Je dirai :
  • La première approche est de fonctionner avec une loi d’eau, avec un thermostat qui enverra à la machine un ordre ON/OFF à la machine quand la consigne de la T° d'ambiance est atteinte.
  • La deuxième est de fonctionner aussi avec une loi d’eau mais plus sophistiquée, avec intégration de la température d’ambiance, à savoir prise en compte dans la formule de calcul de la Temperatuer d'eau de la différence entre la consigne de T°C d'ambiance demandée et la valeur de la T° d'ambiance mesurée.
Apres on a des implantations de ces approches avec des variantes selon les différentes configurations des installations et possibilités des régulateurs ( loi d'eau dasn le module PAC ou non et/ou loi d'eau dasn regulateur dédié installation si montage en //.
doute que les surcouts associés puissent etre amortis...car les sur-economies d'energie réalisées sont vraiment minimes.
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Re: [HISTORIQUE] La régulation le pourquoi du comment?

Message par sebledoc50 »

Bonjour alain

En effet la PAC CIAT intègre la température d'ambiance mais ne cesse pas pour autant la température tomber trop bas avec un seuil minimum. C'est le paramétrage par défaut du fabriquant.

Après on peut effectivement la forcer à laisser la température tomber au plus bas mais lorsque le volume d'eau est conséquent il y a une remontée en température qui est assez énergivore. Une PAC mettant beaucoup plus de temps à réchauffer un volume d'eau avant qu'il ne soit efficace en échange thermique qu'une chaudiére.

C'est aussi, et la on arrive sur un autre débat (qui serait mieux sur un autre post histoire de ne pas perdre les néophythes dans une surabondance d'informations) sur les abaissements de températures en fonction de l'occupation.

La principale problématique est d'assurer une réponse vraiment adaptée à la demande de chauffage.

La prise en compte de la notion de temps (une durée) dans les régulateurs comme (BUDERUS, GEMINOX, sur les WPL et AE) tend à se rapprocher d'une demande et une offre proche de la réalité.
En effet une PAC ne regarde pas la météo pour savoir quel temps il fera demain.
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Re: [HISTORIQUE] La régulation le pourquoi du comment?

Message par alain30 »

Voila comment fonctionne la régulation sur la CIAT:
P4 = compensation d'ambiance
P15 = consigne confort
P20 = hystérésis (différentiel d'étage)
P40 = T°C retour d'eau
P 42 = consigne retour d'eau calculée
P48 = T°C air extérieur


Si P4 = 0 le terminal est sur loi d'eau pure :
alors P42 ne varie qu'en fonction de la Température Extérieure,[Consigne d'eau calculée est fixe à une T°C Extérieure donnée ( P48 ) ]
Si P4 est différent de 0 le terminal sert également de sonde d'ambiance, alors P42 varie en fonction de la T°C Extérieure et de la T°C Intérieure:

P42 (consigne retour d'eau calculée)= P15 [Consigne confort eau (Y) corrigée par la Loi d'eau]+ P4(coefficient de compensation d'ambiance)* ( consigne air intérieur T1 - T°C Ambiante ) et quand P40[ T°C retour eau PAC] = P42 la PAC s'arrête.
La PAC redémarrera quand la valeur calculée P42 moins l'hystérésis P20 égalera P40.

Donc très similaire à la régulation Siemens.
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Re: [HISTORIQUE] La régulation le pourquoi du comment?

Message par alain30 »

Bonjour,
sebledoc50 a écrit :
En effet la PAC CIAT intègre la température d'ambiance mais ne cesse pas pour autant la température tomber trop bas avec un seuil minimum. C'est le paramétrage par défaut du fabriquant.
???? quel paramétrage par défaut, c'est la loi d'eau qui commande (avec éventuellement l'influence de P04)?? et rien de plus :idea:
sebledoc50 a écrit : Après on peut effectivement la forcer à laisser la température tomber au plus bas mais lorsque le volume d'eau est conséquent il y a une remontée en température qui est assez énergivore. Une PAC mettant beaucoup plus de temps à réchauffer un volume d'eau avant qu'il ne soit efficace en échange thermique qu'une chaudiére.
Forcer et comment ??, avec quel paramètres??
La régulation est basée uniquement sur la formule donnée plus haut!
sebledoc50 a écrit : C'est aussi, et la on arrive sur un autre débat (qui serait mieux sur un autre post histoire de ne pas perdre les néophythes dans une surabondance d'informations)
Certes pas surabondance d'infos, mais il faut donner les bonnes infos,(non pas que je mette en doute tes infos) mais alors explique en détail, pourrais tu développer STP de façon précise, merci.

Alain30.
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Re: [HISTORIQUE] La régulation le pourquoi du comment?

Message par sebledoc50 »

bonsoir,

je m'appercois qu'on est en train de dire la même chose avec des mots différents.

Cela se voulait une vulgarisation de la régulation pour des néophytes, pour le coup c'est raté
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