PRINCIPE DE LA RÉGULATION
Le rôle d’une régulation de température est de maintenir automatiquement - sans intervention manuelle - la température à la valeur de consigne souhaitée.
A- BOUCLES DE RÉGULATION
Boucle de régulation fermée
On parle de "Boucle fermée" lorsque la régulation agit directement sur la valeur mesurée.
Pour cela, la valeur à régler doit être mesurée et revenir en information à l'entrée du régulateur.
Boucle de régulation ouverte
On parle de "Boucle ouverte" lorsqu'on ne mesure pas la valeur sur laquelle on agit.
Le régulateur n'a donc aucune information de résultat sur son action et ne peut donc pas la corriger.
B- RÉGULATION PAR AQUASTAT
RÉGULATION TOUT OU RIEN
On parle de régulation "TOUT ou RIEN" (T.O.R.) lorsque l'organe qui agit sur la grandeur à régler fournit soit 100% de ses possibilités, soit 0% (arrêt).
Le brûleur est mis en marche et commence à chauffer l'eau. Il fournit la TOTALITÉ de sa puissance ( 100 % ).
Lorsque la température de l'eau dépasse la consigne et atteint la valeur T1, l'aquastat déclenche l'arrêt du brûleur.
Pendant l'arrêt du brûleur ( 0 % ), l'eau refroidit.
Lorsque la température de l'eau repasse en-dessous de la consigne et atteint la valeur T0, l'aquastat enclenche la remise en marche du brûleur.
Le brûleur fournit à nouveau la TOTALITÉ de sa puissance pour chauffer l'eau... et le cycle recommence.
La température souhaitée est appelée "consigne W". Elle est réglable en tournant le bouton de l'aquastat, situé généralement sur la face avant de la chaudière.
L'aquastat ne parvient pas à maintenir avec exactitude l'eau à la valeur de consigne. La température varie entre T0 et T1. L'écart de température entre la mise en marche et à l'arrêt du brûleur est appelé "DIFFÉRENTIEL".
Aquastat réglable avec bulbe
CI-DESSUS, le brûleur de la chaudière s'éteint lorsque la température de l'eau atteint 80°C.
Il redémarre lorsque la température de l'eau redescend en-dessous de 76°C.
Le brûleur maintient donc la température d'eau entre 76 et 80°C.
Le différentiel de l'aquastat est donc de 4°C.
Durée de fonctionnement
Pendant un cycle de régulation, la durée de fonctionnement du brûleur dépend du rapport entre la puissance totale des émetteurs installées (radiateurs, planchers chauffants... ) et celle du brûleur.
Un brûleur de 21 kW alimentant en chaleur 7 kW de radiateurs fonctionnera un tiers du temps :
7 / 21 = 1 / 3
Le brûleur sera donc à l'arrêt les deux autres tiers du temps
Durée du cycle de régulation
On considère que le temps de marche de la chaudière correspond au temps qu'il lui faut pour élever la température de toute l'eau de l'installation du seuil d'enclenchement de l'aquastat jusqu'à son seuil de déclenchement.
Prenons l'exemple ci-dessous,
en considérant que l'installation contient au total 90 litres d'eau.
L'énergie que le brûleur doit fournir pour élever ces 90 litres d'eau de 76°C à 80°C est :
W = m x c x ΔT = 90 x 4185 x 4 = 1 506 600 joules = 418,5 Wh
avec ΔT = Différentiel = 80 - 76 = 4°C
W = P x t P = 21 kW = 21 000 W
donc la durée de fonctionnement du brûleur est :
t = W / P = 1 506 600 / 21 000 = 72 secondes = 1 minute 12 secondes
Le brûleur fonctionne 1 / 3 du cycle de fonctionnement, ( 7 / 21 = 1 / 3 )
donc CYCLE = 3 x t = 3 x 72 = 216 secondes = 3 minutes 36 secondes
Le brûleur démarre donc toutes les 3 minutes et 36 secondes,
donc plus de 16 fois par heure ( 3600 / 216 = 16,67 fois )
Phénomène de pompage
Un système manquant d'inertie peut poser problème. Le cycle de variation va devenir trop court et va intensifier la cadence des mises en marche et à l'arrêt du brûleur (ou autre organe de réglage). On dit que le système "pompe".
Cela risque d'user prématurément le brûleur et surtout encrasser très rapidement le foyer de la chaudière ainsi que le conduit de cheminée. En effet, c'est au démarrage du bruleur que la combustion est la moins bonne.
Phénomène de "pompage" sur une régulation TOUT ou RIEN
Pour remédier à ce phénomène de "pompage", on peut rajouter une boîte à eau ou un volume tampon plus conséquent. Cela permet d'augmenter le volume d'eau de l'installation, et donc de rallonger le cycle de fonctionnement du brûleur.
On peut également adapter la puissance du brûleur à la puissance totale des radiateurs.
EXERCICE
