Régulation thermocyclique
Idée de base
On peut régler la température d'une pièce à l'aide d'un thermostat (2 points) et ne tout simplement pas se soucier des oscillations de température qui en résultent. Le résultat est généralement désastreux.
On peut aussi réguler une pièce avec un régulateur PI ou PID, dans le but de faire disparaître les oscillations de température. Il faut alors déterminer 2 ou 3 paramètres spécifiques pour chaque pièce, ce qui demande beaucoup d'efforts et n'est donc quasiment jamais réalisable. Sans cet effort, le résultat n'est guère meilleur. De plus, les paramètres deviennent faux dès que quelque chose change dans la pièce ou son environnement. Et en cas de temps morts importants (c'est-à-dire pour les chauffages de surface), ces régulateurs ne fonctionnent pas du tout.
Mais on peut aussi considérer la pièce comme un oscillateur thermique et contrôler les oscillations de température à des valeurs très faibles. C'est l'approche de la régulation thermocyclique.
Si l'on applique périodiquement une certaine quantité de chaleur à une pièce, la température oscillera avec une certaine amplitude, une certaine fréquence et une certaine relation de phase. Ces trois valeurs varieront d'une pièce à l'autre. Elles contiennent donc la caractéristique thermique de cette pièce particulière. Avec une excitation appropriée, la pièce fournit donc elle-même les paramètres nécessaires à la régulation de la température. Si quelque chose change dans la pièce ou dans son environnement, ces valeurs changeront automatiquement.
Une mesure précise de l'oscillation de température fournit alors les conditions nécessaires pour contrôler l'amplitude de l'oscillation à une petite valeur imperceptible. Cette micro-oscillation fournit toutefois encore suffisamment d'informations pour réguler toute modification dans la pièce ou son environnement.
Température ambiante constante
En allumant et en éteignant le chauffage, on obtient une très petite oscillation de température contrôlée autour d'une température de consigne.
Le minimum et le maximum de cette oscillation dépendent des moments où le chauffage est activé et désactivé. Ces moments peuvent être déterminés à partir de la courbe de température. Les relations suivantes s'appliquent :
La température minimale de l'oscillation dépend de la température réelle mesurée et de la pente de la courbe de température au moment de la mise en marche.
Si l'on observe attentivement le graphique, on constate intuitivement que les relations mentionnées sont correctes. Si l'on allume par exemple le chauffage plus tard ou si la pente est plus raide, le minimum sera plus bas. Si l'on chauffe plus longtemps, le maximum se déplacera vers le haut. Si l'on donne une forme mathématique appropriée, on obtient un système d'équations avec quelques paramètres. La solution de ce système d'équations fournit les bons moments d'activation et de désactivation pour certains minima et maxima, par exemple pour +/- 0,15°C en dessous ou au-dessus de la température de consigne.
La régulation démarre avec des paramètres basés sur des valeurs empiriques générales. Si les minima ou maxima ne se situent pas comme prévu à +/- 0,15°C, les paramètres du système d'équations sont adaptés en conséquence. Cette correction n'est pas seulement effectuée au début, mais après chaque cycle d'oscillation, de sorte que la régulation s'ajuste en permanence, même si les conditions changent. C'est pourquoi la régulation 'thermocyclique' porte son nom.
(Brevet européen n° 0 935 181, United States Patent No. US 65 22 954)
Température de départ
Comme on peut le voir sur le graphique précédent, le chauffage n'y est que très brièvement effectué, mais manifestement à une température suffisamment élevée pour que l'énergie nécessaire puisse également être fournie pendant cette courte période. Le rapport entre la durée de chauffage et la durée pendant laquelle on ne chauffe pas (pause de chauffage) est donc très faible.
Avec une température plus basse, la durée de chauffage serait prolongée d'autant. Le rapport entre la durée de chauffage et la pause de chauffage serait alors très important.
Le rapport entre la durée de chauffage et la pause de chauffage indique donc si la température de départ peut être abaissée ou augmentée.
(Brevet européen n° 0 935 181, United States Patent No. US 65,22,954)
Equilibrage hydraulique
Le rapport entre la durée de chauffage et la pause de chauffage peut également être utilisé pour un équilibrage hydraulique automatique. Pour ce faire, la régulation limite d'abord l'ouverture des vannes dans chaque pièce jusqu'à ce que les oscillations ne soient pas encore interrompues.
La température de départ est ensuite adaptée de manière à ce que l'ouverture des vannes soit de 100 % dans au moins une pièce. Ces adaptations
ont également lieu après chaque cycle, de sorte que la régulation s'ajuste ici aussi en permanence.
(Brevet européen n° 2 354 682, United States Patent No. US 9,046,274)
