Vraiment vrai? Pas vraiment: la température effective reste en dessous de la température désirée. Avec une eau de 50°, on peut à peine compenser les dépertitions de chaleur. La température reste coincée 1° sous la température de consigne.

Il existe plusieurs systèmes pour compenser ce défaut: on utilise une fonction intégrante qui va lentement augmenter la température de chauffe tant que la température de consigne n'est pas atteinte. Si la température désirée reste plus d'une heure sous la consigne, on ajoute 5° à la température de l'eau de chauffe.

Ce système est idéal s'il s'agit d'un système statique. Ici par contre l'influence des facteurs environementaux est prédominante. Plus il fait froid dehors, et plus les dépertitions seront importantes. S'il fait 15° dehors, il suffit de chauffer l'eau à 35° pour compenser les pertes. S'il fait -5°, il faut chauffer à 55°, uniquement pour compenser les pertes.

Le système que j'utilise est une modification de la température de consigne du local selon la température extérieure. Evidemment que la température de consigne n'est jamais atteinte quand il fait froid, mais la consigne a été augmentée automatiquement. Si la température de consigne est de 18°, je "triche" sur la consigne qui devient automatiquement 19° ou 20° ou... plus il fait froid à l'extérieur (consigne augmentée par pas de 0.1°). Il ne s'agit pas d'une vraie fonction intégrante.

Nous allons donc ici aussi ajouter une fonction d'anticipation: la dérivée. Nous mesurons la température ambiante toutes les 5 secondes et nous faisons une moyenne glissante des 12 dernières mesures. Si la température a augmenté de 0.1° pendant notre "pas de temps" d'une minute, nous ajoutons 0.1° à la température mesurée pour obtenir la température de prédiction. C'est la température de prédiction que nous utilisons dans la boucle de régulation.

Supposons une usine qui fabrique du ciment. A la fin de la chaine, le ciment doit être sèché par un courant d'air chaud. L'air chaud passe à contre courant sur le ciment. Il faut que le taux d'humidité soit sous une certaine valeur pour répondre au cahier de charges, mais cela ne sert à rien de le sècher plus que nécessaire, cela ne fait que consommer de l'énergie.

Nous avons une bande transporteuse qui passe dans le four et de l'air surchauffé qui est injecté sur le ciment. A la fin de la bande, on mesure le taux d'humidité restante (par un capteur infra-rouge IR). On règle la vitesse de la bande transporteuse selon l'humidité mesurée: si elle est trop basse, on augmente la vitesse de la bande, et inversément. On utilise pour cela un variateur de fréquence VFD des plus simples.

Les variables de ce système sont la quantité de ciment sur la bande et le taux d'humidité: ces deux variables peuvent changer pendant le fonctionnement. La valeur de consigne reste normalement fixe pendant tout le traitement. Mais si le taux d'humidité est trop élevé, le système est trop lent à réagir et une partie du ciment peut être hors des normes. Etant plutôt électronicien, le schéma est dessiné avec des amplificateurs opérationnels, mais le principe reste le même.

Mais on peut créer une seconde boucle de régulation dans la boucle existante. On peut par exemple utiliser la température de l'air à la sortie du four (donc l'entrée du ciment): si une quantité plus grande de ciment se trouve sur la bande, l'air sera refroidi plus fort. La mesure de la température se fait par le capteur T. On peut utiliser cette valeur pour commander le chauffage de l'air: après des tests, on sait que l'air doit avoir une certaine température pour avoir du ciment suffisamment sec (mais pas trop). La température correcte de l'air est stabilisée par un chauffage avec un gradateur à commande par train d'onde ou probablement par un brûleur à gaz modulable TC (Temperature Control).

La boucle interne est une régulation simple, la température de l'air est simplement stabilisée. On ajoute si nécessaire une fonction dérivée pour améliorer les caractéristiques de la régulation.

Mais la température de l'air peut également être utilisée pour commander le moteur de la bande transporteuse: si la température diminue brusquement, c'est qu'une quantité plus importante de ciment entre dans le four: en réduisant la vitesse de la bande transporteuse, on s'assure que le ciment est suffisamment sec.

Mon installation de chauffage utilise une régulation à double étage: la régulation de la température de l'eau est la boucle intérieure (la valeur de consigne est déterminée par la quantité de chaleur nécessaire) tandis que la boucle extérieure assure la régulation de la température des locaux.

La température de l'eau ne doit pas être très stable, mais il faut éviter de chauffer l'eau trop fort (chauffage en pure perte). La température de l'eau n'est pas la valeur de sortie, mais elle permet de régler la température des locaux plus souplement.