RÉGULATION  EN  FONCTION  DE  LA  TEMPÉRATURE  EXTÉRIEURE


Pourquoi  réguler  avec  une  COURBE  DE  CHAUFFE  ( ou  LOI  D'EAU )

Dans  une  installation  de  chauffage,  les  émetteurs  (radiateurs,  planchers  chauffants,  etc... )  doivent  pouvoir  chauffer  la  maison  à  la  température  de  confort,  pour  une  température  extérieure  minimale  ( température  extérieure  de  base  de  la  région  :  - 8°C à Annonay ).

 

Cette  température  est  rarement  atteinte.  La  plupart  du  temps,  les  radiateurs  fonctionneront  en  "SURPUISSANCE"  par  rapport  aux  besoins  réels  de  chauffage.

 

Plus  la  température  extérieure  augmente,  moins  il  y  a  de  chaleur  qui  s'échappe  de  la  maison,  et  moins  il  y  a  besoin  de  chauffer.

 Il  n'y  a  besoin  plus  que  de  2 500 Watts  pour  maintenir  la  température  intérieure  de  cette  maison  à  20°C  lorsqu'il  fait  + 10°C  dehors.

Si  la  puissance  de  chauffe  restait  de  7 000 Watts,  alors  la  température  intérieure  pourrait  dépasser  les  30°C.

Cela  engendrerait  une  surconsommation  d'énergie,  en  plus  de  l'inconfort  pour  les  occupants.

Prenons  l'exemple  d'une  maison  située  à  Annonay (07),  qui  a  besoin  d'une  puissance  de  7 000 Watts  pour  maintenir  la  température  intérieure  à  20°C  lorsqu'il  fait  -8°C  dehors.


 Sans  régulation,  la  maison  serait  la  majorité  du  temps  trop  chauffée.

 Il  faut  donc  adapter  la  puissance  de  chauffe  des  émetteurs  à  la  température  extérieure. 

  

Pour  cela,  on  abaissera  la  température  de  l'eau  entrant  dans  les  radiateurs  au  fur  et  à  mesure  que  la  température  extérieure  augmentera.

 

Cet  abaissement  de  température  obéit  à  une  "courbe  de  chauffe"  programmée  sur  un  régulateur  climatique,  telle  que  celle  représentée  ci-dessous.

COURBE  DE  CHAUFFE

Les  radiateurs  fournissent  généralement  leur  puissance  nominale  avec un  régime  d'eau  75/65°C,  donc avec  de  l'eau  chauffée  à  75°C.

 

A  Annonay,  cette  puissance  nominale,  est  nécessaire  uniquement  lorsque  la  température  extérieure  descend  en-dessous  de  -8°C.

 

Pour  une  température  extérieure  de  +10°C,  la  température  de  l'eau  entrant  dans  les  radiateurs  ne  sera  plus  que  de  39,5°C.

 



Comment  faire  varier  la  température  de  l'eau  de  chauffage

Pour  réguler  la  température  de  l'eau  dans  les  émetteurs  en  fonction  de  la  température  extérieure,  l'installation  de  chauffage  doit  être  équipée  au  minimum  :

- d'une  sonde  de  température  extérieure,

- d'un  régulateur  climatique  pour  calculer  la  température  de  l'eau  nécessaire  aux  émetteurs,   en  fonction  de  cette  température  extérieure,  ET  pour  agir  sur  cette  température  d'eau

- d'une  sonde  de  température  de  départ  d'eau,  pour  que  le  régulateur  puisse  contrôler  son  action.

 

Il  faut  en  plus  une  vanne  3  ( ou 4 )  voies  motorisée  si  le  régulateur  ne  peut  pas  agir  directement  sur  le  générateur  de  chaleur  ( brûleur  chaudière,  compresseur PAC, etc..)

 Le  régulateur  peut  agir  ensuite  de  deux  façons  pour  réguler  la  température  de  l'eau  de  chauffage  :

-  soit  par  action  sur  une  vanne  3  ou  4  voies  motorisée

- soit  par  action  directe  sur  le  générateur  de  chaleur

( brûleur  chaudière,  pompe  à  chaleur,  etc.. )

 

 

 Remarque :  Le  moteur  permettant  l'ouverture  et  la  fermeture  automatique  de  la  vanne  est  appelé  " SERVOMOTEUR " .

PAR  ACTION  sur  VANNE  3  VOIES  MOTORISÉE

 SCHEMA  DE  PRINCIPE  Régulation  climatique

par  action  sur  une  vanne  3  voies  motorisée

Le  régulateur  climatique  reçoit  deux  informations :  la  température  extérieure  et  la  température  d'eau  départ  chauffage.  il  va  se  servir  de  ces  deux  informations  pour  décider  de  l'action  qu'il  doit  appliquer  sur  la  vanne  3  voies :  ouverture  ou  fermeture

 

Il  se  sert  d'abord  de  la  température  extérieure  pour  calculer  la  CONSIGNE  de  température  d'eau  départ  chauffage  nécessaire,  en  fonction  du  paramétrage  de  la  courbe  de  chauffe.

 

 

Il  compare  ensuite  la  CONSIGNE  calculée  à  la  température  réelle  indiquée  par  la  sonde  de  température  de  départ  d'eau.

Pour  une  température  extérieure  T1  ,  le  régulateur  va  aller  chercher  sur  la  courbe  de  chauffe  ci-contre  la  température  de  consigne  d'eau  nécessaire  dans  les  radiateurs. 

 

Prenons  pour  exemple  une  température  extérieure  T 1  =   +10°C  :  le  régulateur  détermine  alors  une  température  de  consigne  de  39,5°C.

 

Il  va  ensuite  comparer  cette  consigne  de  39,5°C  à  T 2 ,  la  température  réelle  de  l'eau  dans  les  radiateurs. 

 

Ensuite,  deux  cas  de  figure :

 


1er  CAS :   T2  est  supérieure  à  39,5 °C

 

Le  régulateur  commande  la  fermeture  de  la  vanne  3  voies,  pour  augmenter  le  débit  d'eau  de  la  voie  de  bypass,  et  refroidir  l'eau  entrant  dans  les  radiateurs  jusqu'à  une  température  T2  de  39,5°C.

 

Pour  cela  le  régulateur  alimente  la  borne  Y1  du  servomoteur.


2ème  cas  :  T2  est  inférieure  à  39,5 °C 

 

Le  régulateur  commande  l'ouverture  de  la  vanne  3  voies,  pour  augmenter  le  débit  d'eau  chaude  provenant  de  la  chaudière,  et  faire  remonter  la  température  T2  à  39,5°C.

 

Pour  cela  le  régulateur  alimente  la  borne  Y2  du  servomoteur.


Le  servomoteur  de  la  vanne  3  voies  est  un  moteur  monophasé  composé  de  deux  enroulements  identiques  déphasés  l'un  par  rapport  à  l'autre  par  un  condensateur.

 

 Le  rôle  du  condensateur  est  d'emmagasiner  de  l'énergie  électrique  pour  la  restituer  plus  tard.
Ainsi,  le  2nd  enroulement  en  série  avec  le  condensateur  reçoit  la  même  tension  que  le  1er  enroulement,  mais  décalée  dans  le  temps  par  le  condensateur.

PAR  ACTION  DIRECTE  SUR  LE  BRÛLEUR  (ou  autres  générateurs )

Lorsque  la  sonde  de  température  départ  chauffage  indique  une  valeur  supérieure  à  la  consigne  calculée,  le  régulateur  commande  la  mise  à  l'arrêt  du  brûleur.

 

Dès  que  cette  valeur  n'est  plus  suffisante,  il  remet  en  marche  le  brûleur.

 

T2  supérieure  à  Consigne    =>   ARRÊT  BRÛLEUR

 

T2  inférieure  à  Consigne    =>   REDÉMARRAGE  DU  BRÛLEUR

SCHÉMA  DE  PRINCIPE  Régulation  climatique 

par  ACTION  DIRECTE  SUR  LE  GÉNÉRATEUR  DE  CHALEUR


PARAMÉTRAGE  de  la  courbe  de  chauffe  sur  le  RÉGULATEUR

Sur  la  plupart  des  régulateurs  climatiques,  la  courbe  de  chauffe  se  paramètre  grâce  à  quatre  caractéristiques,  dont  trois  sont  réglables :

 

- la  température  maximale  de  départ  chauffage

- la  pente

- le  point  pivot  de  base

- le  déplacement  parallèle

 

La  pente  correspond  à  l'élévation  de  température  de  l'eau  de  chauffage  pour  une  diminution  de  1°C  de  la  température  extérieure.

Elle  est  généralement  comprise  entre  0  et  4,5.

 

Une  pente  de  2  signifie  qu'on  augmente  la  température  de  l'eau  de  chauffage  de  2°C  lorsque  la  température  extérieure  chute  de  1°C,  ou  encore  qu'on  augmente  de  30 x 2°C  la  température  de  l'eau  de  chauffage  lorsque  la  température  extérieure  chute  de  30°C. 

 

REMARQUE :   Sur  certains  régulateurs,  il  faut  multiplier  la  pente  par  10  pour  effectuer  son  réglage  alors  compris  entre  0  et  45

 Le  point  pivot  est  le  point  fixe  de  la  courbe  de  chauffe. 

La  courbe  de  chauffe  pivote  autour  de  ce  point  en  fonction  du  réglage  de  la  pente. 

La  valeur  du  point  pivot  de  base  est  souvent  prédéfinie  à  (20°C ; 20°C ),  ce  qui  permet  d'avoir  aucun  apport  de  chauffage  (eau  à  20°C)  lorsqu'il  n'y  a  plus  besoin  de  chauffer  ( température  extérieure  de  + 20°C ). 

Dans  tous  les  cas,  la  valeur  du  point  pivot  de  base  se  trouve  dans  la  notice  du  régulateur.

  

Dans  certaines  régions,  pour  compenser  la  sensation  de  fraîcheur  due  à  l'humidité  de  mi-saison,  il  est  préférable  d'avoir  une  température  minimale  de  l'eau  d'au  moins  30°C  pour  la  température  extérieure  de  +20°C.

 Pour  cela,  il  faut  régler  un  déplacement  parallèle.

Un  déplacement  parallèle  de  10  permet  de  déplacer  la  courbe  de  chauffe  de  10°C  vers  le  haut, donc  de  décaler  le  point  pivot  de  10°C  sur  l'axe  de  la  température  d'eau, 

donc  d'obtenir  la  température  d'eau  de  30°C  ( au  lieu  de  20°C )  pour  une  température  extérieure  de  +20°C.

 

ATTENTION  !  Modifier  le  déplacement  parallèle  pour  augmenter  la  température  de  l'eau  dans  les  émetteurs  à  mi-saison,  SANS  modifier  les  réglages  en  condition  hivernale,  nécessite  forcément  de  recalculer  et  modifier  la  pente  de  la  courbe  de  chauffe,  pour  ne  pas  dérégler.

 

CALCUL  DE  LA  PENTE

La  pente  se  calcule  à  partir  de  deux  points  définis  lors  du  dimensionnement  de  l'installation  :

- le  point  de  plein  hiver,  défini  par  la  température  extérieure  de  base 

et  la  température  maximale  de  l'eau  dans  les  émetteurs

- le  point  de  non  chauffage,  défini  par  la  température  extérieure  pour  laquelle 

on  décide  d'arrêter  de  chauffer  et  la  température  minimale  de  l'eau  dans  les  émetteurs

 

 On  peut  alors  calculer  la  pente  rapidement  à  partir  de  son  tracé :

 

PENTE  =  ΔTeau  /  ΔTextérieure 

  

 ou  plus  précisément  à  partir  de  toutes  les  valeurs  définies  ci-dessus :

 


EXEMPLE

Reprenons  notre  installation  de  radiateurs  dans  une  maison  située  à  Annonay  (07).

Lors  du  dimensionnement  de  l'installation,  les  besoins  du  logement  ont  été  définis  tels  que  :

- en  HIVER,  la  Température  maximale  de  l'eau  de  75°C  sera  atteinte 

pour  une  Température  extérieure  de  base  de  -8°C

- en  SAISON  CHAUDE,  la  Température  minimale  de  l'eau  devra  être  de  20°C

pour  une  Température  de  non  chauffage   de  20°C

 

La  notice  du  régulateur  indique  un  point  pivot  de  base  de  ( 20°C ; 20°C )

Calculons  la  pente :

PENTE  =  ΔTeau  /  ΔTextérieure  =   55  /   - 28  =  - 1,96

 

ou  encore

 

PENTE  =  ( T° eau maxi  -  T° eau mini )  /  ( T° extérieure de base  -  T° extérieure de non chauffage )

PENTE  =  ( 75 - 20 )  /  ( - 8  - 20 )  =  - 1,96

 

 

REMARQUE  :  La  pente  est  toujours  négative.  Les  constructeurs  l'expriment  cependant  toujours  en  valeur  absolue.
On  réglera  donc  sur  le  régulateur  une  pente  de  2


EXEMPLE  2

Pour  la  même  installation  qu'à  l'exemple  1,  on  souhaite  augmenter  la  température  de  l'eau  de  chauffage  à  25°C  en  SAISON  CHAUDE,  SANS  MODIFIER  le  " point  de  plein  HIVER ".

 

Cela  nécessite  donc  :

- en  HIVER,  toujours  la  même  Température  maximale  de  l'eau  de  75°C 

pour  une  Température  extérieure  de  base  de  -8°C

- en  SAISON  CHAUDE,  une  Température  minimale  de  l'eau  cette  fois  de  28°C

pour  une  Température  de  non  chauffage   de  20°C

 

Le  point  pivot  de  base  du  régulateur  est  toujours  de  ( 20°C ; 20°C ),  le  régulateur  étant  le  même.

 

Dans  un  1er  temps,  nous  allons  régler  un  déplacement  parallèle  de  +8°C  sans  toucher  à  la  pente.

Le  point  de  non  chauffage  a  bien  été  corrigé.

Cependant,  ce  nouveau  réglage  de  la  courbe  de  chauffe  n'est  pas  satisfaisant.

Nous  voyons  bien  ci-dessus  que  le  point  de  plein  hiver  a  été  modifié  et  que  la  température  maximale  de  l'eau  de  chauffage  de  75°C  est  déjà  atteinte  pour  une  température  extérieure  de  -4°C,  donc  bien  avant  la  température  extérieure  de  base  de  -8°C  souhaitée.

 

Il  va  donc  falloir  également  modifier  la  pente  pour  obtenir  la  courbe  de  chauffe  ci-dessous.

Calculons  la  nouvelle  pente :

PENTE  =  ΔT eau  /  ΔT extérieure  =   47  /   - 28  =  - 1,68

 

ou  encore

 

PENTE  =  ( T° eau maxi  -  T° eau mini )  /  ( T° extérieure de base  -  T° extérieure de non chauffage )

PENTE  =  ( 75 - 28 )  /  ( - 8  - 20 )  =  - 1,68

 

 

On  réglera  donc  sur  le  régulateur  une  pente  de  1,7

avec  un  déplacement  parallèle  de  +8°C


EXEMPLE  3

Dans  la  même  maison,  après  isolation  de  la  maison  par  l'extérieure,  les  besoins  du  logement  ont  été  recalculés  et  la  température  maximale  de  l'eau  ainsi  abaissée  à  60°C.

 

On  considère  également  qu'au-dessus  de  15°C,  on  pourra  arrêter  le  chauffage,  les  apports  de  chaleur  internes  (occupants,  éclairages, ...)  et  externe (soleil)  suffisant  à  assurer  une  température  de  confort  dans  la  maison.

 

Les  nouveaux  besoins  du  logement  sont  donc  définis  tels  que  :

- en  HIVER,  la  Température  maximale  de  l'eau  devra  atteindre  60°C 

pour  une  Température  extérieure  de  base  de  -8°C

- en  SAISON  CHAUDE,  la  Température  minimale  de  l'eau  devra  être  de  20°C

pour  une  Température  de  non  chauffage   de  15°C

 

Le  point  pivot  de  base  du  régulateur  est  toujours  de  ( 20°C ; 20°C ),  le  régulateur  étant  le  même.

 

Dans  un  1er  temps,  nous  allons  calculer  la  pente  : 

 

PENTE  =  ( T° eau maxi  -  T° eau mini )  /  ( T° extérieure de base  -  T° extérieure de non chauffage )

PENTE  =  ( 60 - 20 )  /  ( - 8  - 15 )  =  - 1,74

   

 On  réglera  donc  sur  le  régulateur  une  pente  de  1,7

 

Mais  avec  un  point  pivot  de  (20°C ; 20°C ),  la  température  de  l'eau  sera  augmentée  de  5 x 1,7 °C  lorsque  la  température  extérieure  passera  de  +20°C  à  +15°C,  donc  de  8,5°C. 

L'eau  sera  donc  à  28,5°C  au  lieu  de  20°C  pour  la  température  extérieure  de  non  chauffage  de  +15°C.

De  plus,  la  température  maximale  de  l'eau  sera  atteinte  pour  une  température  extérieure  supérieure  à  - 4°C,  et  non  pas  pour  la  température  extérieure  de  base  de  -8°C.

 

Il  faut  donc  régler  également  un  déplacement  parallèle  de  -8,5°C  pour  obtenir  la  courbe  de  chauffe  souhaitée.


FONCTION  " RÉDUIT  DE  NUIT "  ( ou  ABAISSEMENT  NOCTURNE )

Sur  la  plupart  des  régulateurs  climatiques,  il  est  possible  d'abaisser  la  température  de  l'eau  pendant  la  nuit  et / ou  pendant  les  périodes  d'inoccupation  des  locaux  à  chauffer.

Une  horloge  analogique  ou  numérique,  interne  ou  externe  au  régulateur,  permet  de  programmer  ces  périodes  d'inoccupation.


Pendant  ces  périodes  d'abaissement,  le  régulateur  ne  suit  pas  exactement  la  courbe  de  chauffe  de  jour  initialement  programmée,  mais  une  copie  de  cette  courbe  de  chauffe  à  laquelle  on  a  appliqué  un  déplacement  parallèle.

La  courbe  de  chauffe  de  nuit  a  donc  la  même  pente  que  celle  de  jour.

 

Mais  il  y  a  deux  variantes  possibles  pour  abaisser  la  température  d'au  lors  d'un  réduit  de  nuit.  Elle  peut  être  abaissée soit :

 

- par  rapport  à  la  courbe  de  jour  réglée,  avec  son  déplacement  parallèle,  donc  par  rapport  au  nouveau  point  pivot  de  jour

- par  rapport  à  ce  que  serait  la  courbe  de  chauffe  de  jour  sans  déplacement  parallèle,  donc  par  rapport  au  point  pivot  de  base  indiqué  dans  la  notice  du  régulateur


RÉGLAGE  SIMPLIFIÉ  DE  LA  COURBE  DE  CHAUFFE

Pour  faciliter  la  tâche  aux  techniciens  chargés  de  la  mise  au  point  des  installations  de  chauffage,  certains  constructeurs  ont  mis  au  point  des  régulateurs  sur  lesquels  il  est  possible  de  régler  la  courbe  de  chauffe  sans  calculer  la  pente  et  le  déplacement  parallèle.

Il  suffit  juste  de  déplacer  deux  curseurs  permettant  de  visualiser  directement  la  courbe  réglée.

 

Ci-dessous,  sur  le  régulateur  SIEMENS  RVL480,  les  deux  curseurs  A  et  B  permettent  de  régler  les  températures  d'eau  de  départ  chauffage  pour  les  températures  extérieures  de  -5°C  et  15°C.

Régulateur  RVL480  ( Siemens )



AUTRES  PARAMÉTRAGE  de  la  courbe  de  chauffe  sur  le  RÉGULATEUR

COURBURE  des  courbes  de  chauffe

Certains  concepteurs  de  régulateurs  appliquent  une  courbure  à  la  loi  d'eau.

Dans  ce  cas,  la  pente  paramétrée  correspond  à  une  moyenne,  étant  donné  qu'elle  varie.

Cette  courbure  permet  de  compenser  la  loi  d'émission  des  émetteurs  qui  n'est  pas  linéaire.

TEMPÉRATURE  DE  PIED  DE  COURBE

Ce  réglage  remplace  celui du  déplacement  parallèle.  La  température  de  pied  de  courbe  à  régler  correspond  à  la  température  souhaitée  de  l'eau  pour  la  température  de  confort  de  20°C

CALAGE  ( ou  TEMPÉRATURE  EXTÉRIEURE  DE  NON  CHAUFFAGE )

TEMPÉRATURE  MINIMALE  EAU  DÉPART  CHAUFFAGE


Différence  entre  DÉPLACEMENT  PARALLÈLE  et  MODIFICATION  CONSIGNE  TEMPÉRATURE  AMBIANTE

Sur  certains  régulateurs,  le  déplacement  parallèle  ne  se  fait  pas  sur  un  axe  vertical,  mais  sur  un  axe  oblique,  légèrement  incliné  par  rapport  à  l'horizontal.

 

La  consigne  réglée  n'indique  pas  l'augmentation  de  la  température  d'eau  par  rapport  au  point  pivot  de  base,  mais  une  estimation  de  la  température  ambiante  envisagée,  en  considérant  lorsque  la  courbe  de  chauffe  passant  par  le  point  pivot  de  base  assure  déjà  la  température  de  confort  de  20°C.

ATTENTION  !  Cette  estimation  est  "très  approximative",  car  elle  peut  varier  en  fonction  de  ....


Extrait  notice  régulation  VITOROND  200

pour  chaudières  VIESSMANN

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