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Do it yourself I
Tirer les cables et mesurer la température
Semaine I

Déjà préparé dans les phases préliminaires

Nous avons un ordinateur qui fonctionne correctement. Nous pouvons mesurer des températures (et éventuellement les présenter sous forme de graphique). L'ordinateur peut allumer et éteindre des lampes. Nous savons quels locaux seront équipés de robinets électriques.

Cette semaine, nous allons tirer les cables, installer les sondes de température et faire en sorte que les valeurs soient sauvegardées sur ordinateur.

Tirer les cables


Dans chaque local d'habitation on peut prévoir un indicateur lumineux qui signale les fonctions activées.
On place l'ordinateur dans un endroit central, facile d'accès. On assaie ainsi de réduire la longueur des cables (au prix du cuivre, il y a intérêt...)

Les commandes peuvent être effectuées localement (relais statique près de chaque utilisateur) ou de manière centrale (tous les relais dans un coffret près de l'ordinateur).

  • L'avantage d'une commande locale est que les cables ne doivent transporter qu'un faible courant de commande sous 5 ou 12V: on peut utiliser des cables plus fins.
  • L'avantage d'une commande centralisée est que tous les relais statiques peuvent être montés dans un coffret électrique.

Il faut prévoir par local à chauffer:

  • Les cables pour la mesure de la température et l'alimentation. Pour la mesure de la température, on utilisera des cables microphoniques. Pour l'alimentation électriques (+12, -12V et masse) des cables pour haut-parleurs (utiliser 3 brins de couleur différente).
  • Cables pour une commande locale et feedback. C'est l'idéal de pouvoir augmenter ou diminuer la température d'un local par un interrupteur. Si on utilise des boutons poussoirs simples, il faut un feedback lumineux. Près de la porte d'entrée, on place un bouton poussoir "absent pour x heures". On prévoieera 2 cables de réseau (UTP)
  • Cables de commande des robinets électriques. Ce seront soit des cables électrique 235V, soit des cables basse tension (par exemple du cable téléphonique).
Il faut prévoir les cables suivant pour la chaudière:
  • Mesure de la température de l'eau. Même système que pour la mesure de la température dans les locaux.
  • Cables pour la commande du bruleur et du circulateur. Le bruleur est commandé comme un robinet électrique. Nous voulons par contre pouvoir moduler la puissance de la pompe. Un seul cable électrique suffit en cas d'une commande centralisée, tandis que dans le cas d'une commande locale il faudra un cable téléphonique 4 brins.
La sonde de température extérieure est branchée de la même manière que celle de température d'ambiance. Le circuit d'amplification peut se trouver dans la maison. La mesure de la température extérieure ne doit pas être très précise (elle nous sert uniquement d'offset pour modifier la température de consigne) et ne doit pas être rapide (il faut du temps pour que le froid traverse les murs).

Utilise chaque fois des cables de couleur différente: cable de haut parleur brun pour l'alimentation positive, cable gris pour l'alimentation négative, cable réseau bleu pour les commandes, cable réseau gris pour le feed back, etc.

Mesurer

Ne pas oublier la mesure de la température de la chaudière. On ajoutera la sonde aux sondes existantes (thermostat réglable et thermostat de protection). On utilisera un themocouple ou tout autre système décrit sur ce site, mais il faut que la sonde puisse entrer dans la buse de mesure, en plus du thermostat de sécurité.

Pour la température extérieure, on peut se rabattre sur la température d'un local non chauffé (par exemple cave à provisions), pour autant que celui-ci ne contienne pas de sources de chaleur (surgélateur). Le but de la température extérieure est d'avoir une valeur de correction pour adapter les températures quand il fit très froid.

On mesure d'abord comment notre système fonctionne de façon naturelle. Est-ce que la régulation originale est bonne, ou est-ce que la température oscille constamment? Il faut sauvegarder les graphiques du système d'origine, ils nous serviront de référence plus tard.

Réaction suite à une impulsion de chaleur

Tout système de chauffage a une masse thermique plus ou moins importante. Dans le cas d'un chauffage central, il s'agit d'une masse importante et très complexe (chaleur accumulée dans les tôles ou la fonte du bruleur, dans l'eau de la chaudière, dans les radiateurs, etc.

Nous analysons d'abord le fonctionnement impulsionnel du bruleur. Tous les radiateurs sont fermés, pompe de circulation à l'arrêt, système de mesure activé. Nous allumons le bruleur pendant exactement une minute et comptons le nombre de secondes avant que la chaleur n'atteigne la sonde. Nous comptons également le nombre de secondes que la température continue à monter et de combien.

S'il faut plus d'une minute pour que la chaleur atteigne la sonde, si la température monte encore au bout de 5 minutes et/ou si la température grimpe de plus de 20°: un système de régulation classique ne fera pas l'affaire, il faudra utiliser une commande prédictive. Ce n'est pas grave, vous êtes en bonne conpagnie: les raffineries de pétrole, les hauts fourneaux et les centrales nucléaires utilisent également un modèle prédictif.

Nous déterminons maintenant le comportement impulsionnel de la température de chaque local. On règle la chaudière sur une température fixe, on ouvre les robinets des radiateurs du local et on fait tourner le circulateur pendant une minute. On note ici aussi combien de temps s'écoule avant que l'apport de chaleur ne soit détecté par les sondes, pendant combien de temps la température monte, et de combien.

Ces facteurs détermineront le fonctionnement du système de régulation. Il faut par exemple apporter plus de chaleur si le radiateur d'un local est sous-dimensionné.

La semaine prochaine, nous allons utiliser les températures des différents locaux (la différence par rapport à la température de consigne) pour déterminer la température idéale de la chaudière. Dans cette phase, nous allons éliminer le thermostat d'ambiance d'origine.

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