Procédé pour intégrer la capacité d'absorption de chaleur d'un milieu
et appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé
La présente invention a pour objet un procédé pour intégrer, pendant un laps de temps déterminé, la capacité d'absorption de chaleur d'un milieu, et un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Dans le domaine du chauffage au mazout des maisons d'habitation, il est de pratique courante que chaque habitation soit pourvue d'un réservoir à mazout qui présente des dimensions telles qu'il ne peut contenir qu'une fraction relativement réduite de la consommation annuelle de mazout. De façon générale, le réservoir doit être rempli tous les mois ou tous les deux mois pendant la saison froide de l'année.
En revanche, dans la saison chaude, lorsque la consommation de mazout pour le chauffage des locaux est faible ou nulle, il est évidemment nécessaire de remplir le réservoir beaucoup moins fréquemment. I1 est, d'autre part, de pratique courante que le mazout soit fourni aux habitations par un distributeur sur la base de 1' approvisionnement continu , en vertu de quoi le distributeur accepte la responsabilité de charger une nouvelle quantité de mazout dans le réservoir du consommateur avant que ce réservoir ne soit complètement vidé et avant que les occupants de l'habitation ne subissent les conséquences de la mise à sec du réservoir, à savoir: un manque de confort, des tuyaux d'eau gelés, ainsi que d'autres inconvénients ou dégâts proprement dits.
La plupart des distributeurs essaient d'estimer d'avance la quantité de mazout consommée par chacun de leurs clients, de façon à avoir une idée générale quant au moment où il convient de refaire le plein du réservoir de chacun de ceux-ci. Une méthode pour l'estimation de cette demande est basée sur les relèvements quotidiens de la température de l'atmosphère. Lorsqu'on applique ce système d'estimation, il importe de noter la température à divers moments déterminés au cours de chaque période de vingtquatre heures et à en tirer une moyenne. Les données sont généralement enregistrées sous la forme du nombre de degrés-journée qui se présentent audessous d'une température de référence fixe, généralement de 18,30 c (650 F).
Ainsi, la moyenne de quatre relèvements de température pris à des intervalles de six heures pendant une période donnée de vingt-quatre heures est de 7,220 C (450 F), l'enregistrement pour cette journée est de 11,1 degrés-journée. Les degrés-journée sont accumulés jour par jour et, lorsqu'un nombre déterminé de telles unités ont été accumulées après un remplissage du réservoir à mazout d'une habitation, on estime que le moment est venu de refaire le plein de ce réservoir.
En outre, le nombre de degrés-journée que l'on peut laisser s'accumuler entre remplissages successifs du réservoir de chaque usager dépend d'un facteur qui tient compte des dimensions de l'habitation, de son genre de construction, de son degré d'isolement et des habitudes des occupants en ce qui concerne le chauffage. En établissant une relation entre le mazout consommé entre remplissages successifs, d'une part, et les degrés-journée accumulée pendant la même période, on peut élaborer un facteur plus ou moins constant pour chaque habitation individuelle où le mazout est utilisé uniquement pour le chauffage des locaux, ce facteur pouvant être exprimé par le nombre de litres de mazout consommés aux fins de chauffage des locaux par degré-joumée au-dessous de la température de référence.
En faisant intervenir ce facteur, on peut estimer de façon plus précise les besoins en mazout de chaque habitation. I1 est évident que le risque d'erreur d'un tel mode de calcul se rappportant à un grand nombre d'habitations est grand.
I1 est évident que cette méthode, qui est basée uniquement sur des observations de température locale, mais qui ne prend pas en considération l'effet de la vitesse du vent, le degré d'insolation et les pluies, ainsi que d'autres facteurs atmosphériques variables, implique un grand nombre de calculs et ne constitue, en mettant les choses au mieux, qu'une approximation brute. De plus, elle n'offre aucune possibilité de corriger les estimations en ce qui concerne les habitations où le mazout est utilisé à d'autres fins que le chauffage des locaux, par exemple pour le chauffage de l'eau.
La plupart des négociants qui emploient de telles méthodes d'estimation tablent sur un remplissage des réservoirs de leurs clients lorsque leurs estimations indiquent que celui-ci est vide à 65 o/o environ, car il a été constaté que, si l'on se fie dans une plus grande mesure à de telles méthodes d'estimation, on risque fort que les réservoirs d'une proportion considérable de consommateurs soient entièrement à sec avant qu'une fourniture ne soit effectuée.
La présente invention vise à établir un procédé et un appareil pour intégrer la capacité d'absorption thermique de l'atmosphère, de telle façon que le négociant qui traite sur la base de l'approvisionnement continu puisse obtenir une estimation automatique des besoins en combustible pour le chauffage de locaux de chacun de ses clients, avec un degré de précision et de certitude beaucoup plus grand et avec des calculs beaucoup moins laborieux que ce n'était le cas en utilisant la méthode qui vient d'être décrite et qui est basée sur les observations de température locale.
L'intégration est réalisée de telle façon que, en plus de la température, les conditions atmosphériques telles que l'humidité, la vitesse du vent, la pluie et l'insolation, qui affectent la capacité d'absorption thermique de l'atmosphère, sont également prises en considération, le résultat étant enregistré par l'appareil en termes d'unités appropriées quelconques. Comme une telle unité, on peut utiliser 1' unité de chauffage des locaux (U. C. L.). L'appareil pour l'enregistrement de telles unités fonctionne en un endroit approprié quelconque, généralement au siège principal du distributeur, cela dans des conditions météorologiques représentatives pour la région desservie par ce dernier.
En notant la quantité de mazout consommée aux fins de chauffage des locaux dans une habitation donnée entre deux remplissages de référence successifs d'un réservoir, ainsi que le nombre d'unités de chauffage des locaux accumulées par l'appareil intégrateur au cours de la même période, on peut obtenir, pour l'habitation en question, un facteur qui s'exprime en termes de litres de mazout consommés par unité de chauffage de locaux enregistrée. Ce facteur, qui sera désigné avantageusement par le terme de facteur de chauffage de locaux pour l'habitation donnée, est remarquablement constant pour n'importe quelle habitation, lorsqu'il est déterminé à différentes périodes de l'année et en utilisant le procédé et l'appareil qui seront décrits.
Partant des renseignements ainsi recueillis on peut, d'une manière très simple, déterminer le nombre d'unités de chauffage de locaux que l'on peut laisser s'accumuler en toute tranquillité sur l'appareil intégrateur - affecté à une habitation quelconque dans laquelle le mazout est utilisé uniquement pour le chauffage des locaux - entre remplissages successifs du réservoir de cette habitation. Ceci s'applique évidemment aussi aux bâtiments autres que des maisons d'habitation et où l'on maintient un degré de chauffage relativement uniforme.
La présente invention vise, d'autre part, à per- mettre de compenser ou de corriger automatiquement l'estimation de la quantité de mazout consommée pour le chauffage d'un bâtiment, afin de fournir une estimation sûre en ce qui concerne la quantité de mazout consommée dans des habitations où le mazout est utilisé pour le chauffage de l'eau ou pour d'autres applications qui ne dépendent que relativement ou pas du tout des conditions atmosphériques, en plus de l'utilisation de ce mazout pour le chauffage des locaux. Le procédé et l'appareil envisagés sont basés sur certains rapports empiriques qui, comme on l'a constaté, existent lorsque le mazout est utilisé à la fois pour le chauffage des locaux et pour le chauffage de l'eau.
Pour faciliter la compréhension de l'invention, on décrira ci-après de façon quelque peu détaillée la nature et la signification de ces rapports.
On a trouvé de façon empirique que, dans un groupe de maisons d'habitation situées dans une localité donnée, jouissant de conditions climatiques relativement uniformes, maisons dans lesquelles on utilise le mazout à la fois pour le chauffage des locaux et pour le chauffage de l'eau, la proportion que représente la totalité du mazout requis pendant une période d'un an et utilisée pour le chauffage de l'eau représente une valeur assez constante. I1 est bien entendu que cette proportion varie quelque peu d'une habitation à une autre dans une agglomération donnée, mais cependant pas à un degré que l'on pourrait imaginer de prime abord.
Lorsque l'estimation de la demande annuelle de mazout pour le seul chauffage des locaux, estimation obtenue par le procédé et l'appareil faisant l'objet de l'invention, est compensée par un tel facteur commun, elle se rapproche très fortement de la consommation réelle pour maisons d'habitation de diverses dimensions et dont les occupants observent des habitudes différentes en ce qui concerne le chauffage. Le facteur compensatoire de proportionnalité, applicable à cette fin, varie évidemment en tenant compte du climat, ce facteur étant plus élevé dans les climats chauds et moins élevé dans les climats froids.
On a également constaté, toujours de façon empirique, que, lorsqu'on détermine pour chacune des habitations faisant partie d'un groupe d'habitations qui utilisent le mazout à la fois pour le chauffage des locaux et pour le chauffage de l'eau, des facteurs correspondant aux facteurs de chauffage des locaux, cela pendant les mois d'hiver, c'est-à-dire, lorsqu'une proportion relativement peu élevée du mazout total employé est consommée pour le chauffage de l'eau, et en se reportant à la quantité totale de mazout employée pendant cette période et non pas à celle utilisée uniquement pour le chauffage des locaux, on obtient un facteur de compensation dont l'emploi écarte dans une mesure considérable les inexactitudes relatives à la période froide, qui se présentent lorsque des estimations basées uniquement sur les besoins du chauffage des locaux sont corrigées,
pour chacune des habitations considérées, par l'addition d'une quantité uniforme de mazout par unité de temps à chaque consommation estimée. Ce facteur compensé peut être désigné simplement, pour la facilité, par le terme de facteur d'habitation , étant entendu que, dans le cas d'une habitation où le mazout est utilisé pour le chauffage des locaux seul, le facteur d'habitation devient identique au facteur de chauffage des locaux et que le terme facteur d'habitation peut être employé dans l'un comme dans l'autre cas à propos du besoin total en mazout, que le chauffage de l'eau soit ou non en cause.
Il convient de noter que la méthode qui vient d'être décrite conduit à une approximation beaucoup plus serrée que les estimations obtenues par les méthodes connues à ce jour, étant donné qu'une partie du mazout utilisé pour le chauffage de l'eau entre dans le calcul du facteur d'habitation employé.
Ceci réduit le risque d'erreur dans l'estimation relative aux périodes froides et diminue, d'autre part, la signification d'une erreur survenue dans l'estimation pendant les périodes douces ou chaudes, lorsque le taux de la consommation totale du mazout est peu élevée. Le degré d'exactitude de l'approximation pendant la période douce et la période chaude dépend dans une large mesure du rapport entre la rapidité avec laquelle les unités de chauffage d'eau (U. C. E.) sont accumulées par l'appareil sous l'effet de conditions atmosphériques, étant donné la compensation incluse dans le facteur d'habitation et la vitesse à laquelle des unités de chauffage d'eau, qui sont essentiellement fonction du temps, sont accumulées.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution et des variantes de l'appareil selon l'invention.
La fig. 1 est une vue en élévation schématique de cette forme d'exécution.
La fig. 2 est une coupe verticale, à plus grande échelle, d'un ensemble représenté à la fig. 1.
La fig. 3 est une coupe, à plus grande échelle, d'un autre ensemble représenté à la fig. 1.
La fig. 4 est une vue schématique d'une variante d'un dispositif électrique que comprend cette forme d'exécution.
La fig. 5 est une vue schématique d'une variante du dispositif électrique de la fig. 4.
La fig. 6 est une vue schématique d'une partie du dispositif électrique de la fig. 4.
La fig. 7 est une vue schématique d'un appareil enregistreur à cadran, pouvant être utilisé dans la variante selon la fig. 6.
A la fig. 1 on voit, représentées schématiquement, les principales particularités extérieures de l'appareil. Celui-ci comporte une chambre de référence 1 1 montée à l'air libre. Cette figure montre, en outre, un abri à thermostats 45 qui peut être du type à ouïes, courant dans les observatoires météorologiques et qui contient certains éléments de l'appareil. L'appareil comporte également une boîte contenant certains éléments et qui est montée à l'aide de boulons 49 et de pattes 48 disposées sur le côté du coffret, aux supports 44, en un endroit quelconque, à l'air libre. Les éléments électriques de l'appareil peuvent être actionnés par un courant alternatif habituel de 110 volts, fourni par des conducteurs 20 et 30.
Les éléments du dispositif électrique contenus dans la chambre de référence 11, l'abri à thermostats 45 et la boîte 43 sont connectés à l'aide de conducteurs représentés schématiquement à la fig. 1.
La chambre de référence 11, représentée en détail à la fig. 2 présente des parois latérales 12, un couvercle 13 et un fond 14, le tout établi de préférence en une matière ayant un facteur élevé de rayonnement ou de pouvoir émissif, par exemple de 0,75 ou plus. La chambre, qui est montée à l'air libre, est construite en une matière résistant aux intempéries et est établie de manière à être étanche, par exemple en constituant le couvercle, le fond et les éléments latéraux en une tôle mince, et en les soudant les uns aux autres à joint étanche.
Les parois latérales 12 s'étendent jusqu'au-dessous du fond 14, comme montré en 15, pour faciliter l'écoulement complet de l'eau de pluie le long des parois latérales, tandis que le couvercle 13 présente un bord débordant ou en porte à faux en 16, afin d'éliminer tout risque de pénétration de l'eau de pluie dans la chambre le long des arêtes supérieures des parois latérales 12. Afin d'éviter l'accumulation de glace et de neige sur le couvercle 13 de la chambre, un auvent 17 est disposé au-dessus de ce couvercle.
Un mode de réalisation avantageux de cet auvent consiste à utiliser une feuille d'aluminium pliée de façon à former une pièce en dos d'âne et à la fixer le long de deux bords opposés du couvercle 13, les autres cotés de l'enceinte constituée entre l'auvent et le couvercle étant ouverts. Un tel auvent s'avance généralement en saillie dans toutes les directions audelà des parois latérales de la chambre.
La chambre de référence 1 1 est montée à quelques mètres au-dessus du sol, à l'air libre, ou audessus d'un bâtiment, en un endroit où elle ne risque pas de recevoir de l'ombre ou d'être soumise à un rayonnement de chaleur excessif de la part d'objets avoisinants. Dans la forme d'exécution montrée à la fig. 2, le fond 14 de la chambre est fixé à une bride 18 dans laquelle est vissé un tube 19, l'autre extrémité du tube étant fixée à un support, formant ainsi un mât au sommet duquel est montée la chambre. Un trou 21 est formé dans le fond 14 de la chambre de manière à coïncider avec l'orifice qui traverse la bride 18, afin de permettre l'entrée de conducteurs électriques dans cette chambre, à travers le mât tubulaire.
Un raccord de tube 10 en T est inséré entre deux tronçons voisins du mât 19, ce raccord servant à diriger des conducteurs électriques depuis l'intérieur du mât jusqu'à un emplacement central qui, dans la forme d'exécution représentée, est le coffret 43 de la fig. 1.
L'intérieur de la chambre 1 1 est garni d'une couche soigneusement fixée de matière isolante 22, afin de réduire la vitesse de la transmission de chaleur à travers les parois de la chambre. On peut employer à cet effet diverses matières isolantes. Toutefois, pour obtenir les meilleurs résultats, il est préférable d'utiliser une matière ayant le plus bas coefficient possible de transmission de chaleur par rapport à la température, comme il ressortira de la suite. Dans la plupart des cas, une bonne qualité de panneau isolant en fibres de bois donne des résultats satisfaisants.
Le degré d'isolement appliqué peut varier dans des limites assez étendues, bien que, si l'on applique un degré d'isolement trop élevé, la vitesse de la transmission de chaleur à travers la paroi peut devenir si réduite que l'instrument risque de devenir quelque peu imprécis, étant donné l'impossibilité de déceler de fréquents petits changements dans l'atmosphère. D'autre part, si l'on n'emploie pas un degré d'isolement suffisamment important, l'instrument peut être trop sensible vis-à-vis de changements survenus dans l'atmosphère et donnera des résultats moins favorables.
On obtient généralement de bons résultats lorsque la paroi est établie de façon que la conductibilité de chaleur à travers cette paroi soit d'environ 28,35 à 0,2835 W/m2/h par degré centigrade de différence de température à travers la paroi. De façon générale, on a constaté qu'une couche d'une épaisseur de 1,27 cm de panneau de fibres de bois ayant un coefficient de transmission thermique d'environ 0,33 BTU/19.ft./inch/ a F./hr. (0,4752 W/m - o C) convient comme garniture isolante.
La chambre de référence isolée 1 1 est équipée intérieurement d'un appareil de chauffage commandé par thermostat et grâce auquel la température à l'intérieur de cette chambre peut être maintenue à une valeur pratiquement constante, plus élevée que celle de l'atmosphère entourant cette chambre. Dans la forme d'exécution représentée, deux corps de chauffe électrique habituels à résistance 23 sont montés dans la chambre et sont protégés par un écran 24, de façon à réduire le rayonnement direct des corps de chauffe vers les surfaces de la paroi.
Un thermostat 25 est monté sur un panneau 26, lui-même supporté par une console de support 27, à proximité du centre de la chambre, les corps de chauffe et le thermostat étant connectés à une source de force électromotrice, par exemple une source de courant alternatif à 110 volts, représentée de façon plus détaillée à la fig. 4.
L'abri de thermostat 45 de la fig. 1, montré de façon plus détaillée dans la fig. 3, est constitué par une enceinte quelconque, dans laquelle un ou plusieurs thermostats peuvent être montés en vue d'explorer la température de l'atmosphère. Un mode de construction avantageux consiste en un abri habituel d'observatoire météorologique, pourvu de parois latérales à ouïes 51, d'un couvercle 52 et d'une paroi de fond 53. Un auvent 54, analogue à l'auvent 17 des fig. 1 et 2, est utilisé pour empêcher l'accumulation de glace et de neige sur le couvercle 52 de l'abri et pour réduire les effets du rayonnement solaire direct sur ce couvercle. L'abri 45 peut être construit en bois ou en métal et est muni d'une garniture isolante intérieure, appelée à réduire au minimum les effets du rayonnement extérieur sur la température intérieure de l'abri.
Ce dernier doit être construit de telle façon que la pluie ne puisse pas pénétrer à l'intérieur, tout en étant, grâce à ses parois latérales à ouïes, ouverte à la libre circulation de l'air atmosphérique.
L'abri est monté à l'air libre, à quelques mètres au-dessus du sol, où il est accessible à la libre circulation de l'air. Un mât de support pour la cabine est pourvu d'une bride normale 62 pour tubes, fixés à la paroi de fond 53 de la chambre, de manière à coïncider avec un trou 63 pratiqué dans cette paroi et à travers lequel les conducteurs électriques peuvent passer de l'abri jusque dans l'intérieur du mât.
Un tuyau 46, vissé dans la bride 62, est fixé par son extrémité inférieure dans le sol ou à un élément de support, constituant ainsi un mât sur lequel l'abri est monté. Un raccord de tube 47 en T est avantageusement intercalé entre deux tronçons du mât 46, raccord grâce auquel les conducteurs électriques peuvent sortir du mât, pour aboutir à un point central, soit au coffret 43 de la fig. 1.
L'abri thermostatique 45 comprend un ou plusieurs thermostats à action inverse (RT), de telle façon que chacun de ces thermostats peut être utilisé pour établir un circuit à une température plus élevée et interrompre ce circuit à une température moins élevée. Dans la forme d'exécution représentée dans la fig. 3, on fait appel à une série de cinq thermostats 55, 56, 57, 58 et 59, dont chacun est monté sur un panneau, chacun de ces panneaux étant fixé à un support 61 monté dans l'abri.
Une borne de chacun des thermostats à action inverse montés dans l'abri à thermostats est connectée à un conducteur commun 64. Les autres bornes des thermostats 55, 56, 57, 58 et 59 sont connectées respectivement à des conducteurs 65, 66, 67, 68 et 69. Les conducteurs 64, 65, 66, 67, 68 et 69 sont menés hors de la cabine du thermostat, à travers le mât 46, jusqu'au coffret 43 de la fig. 1. I1 y a lieu de noter que la température à l'intérieur de l'abri à thermostats 45 varie librement en fonction de la température atmosphérique, les thermostats contenus dans cet abri étant uniquement chargés de contrôler le passage du courant dans des circuits distincts dont chacun d'eux fait partie.
De plus, et en considérant que les thermostats contenus dans l'abri sont à action inverse, ils peuvent être réglés de telle façon que, aux températures élevées, chacun d'eux soit traversé par un courant, la disposition étant telle que, lorsque la température dans l'abri descend, les plots de contacts des thermostats se séparent pour des températures différentes, et les courants qui circulent dans les circuits des thermostats sont interrompus successivement. Au besoin, les thermostats peuvent être réglés de telle façon qu'à une température peu élevée, convenablement choisie, le courant ne circule à travers aucun des circuits des thermostats à action inverse. Le but de cette disposition sera décrit dans la suite.
A la fig. 4, on a représenté schématiquement les circuits électriques utilisés dans une variante où il est fait usage d'un seul thermostat 55 dans l'abri thermostatique, ce dernier étant représenté schématiquement en 91 par le contour en traits interrompus, le thermostat étant relié au restant du circuit par les conducteurs 64 et 65. Le circuit est alimenté depuis une source de force électromotrice, fournissant par exemple un courant alternatif de 110-120 volts, au moyen des conducteurs 20 et 30. Le pôle d'entrée d'un stabilisateur de tension 28 est connecté au conducteur 20 au moyen d'un conducteur 41. Le pôle du stabilisateur de tension 28 est connecté au moyen d'un conducteur 31 au thermostat 25, lequel est à son tour connecté, au moyen d'un conducteur 34, au conducteur 30.
Le primaire du stabilisateur de tension et le thermostat sont ainsi branchés en série aux bornes de la source de force électromotrice.
Lorsque les plots du thermostat sont en contact, le primaire du stabilisateur de tension est excité, et l'on obtient un courant secondaire à tension constante à la sortie et au pôle commun du stabilisateur.
Une résistance réglable 29 et les corps de chauffe 23 sont branchés en série, au moyen de conducteurs
33, 32, 36 et 37, entre la borne de sortie et la borne commune du stabilisateur de tension 28. Un moteur synchrone 71 est également branché en dérivation sur les bornes à tension constante du régulateur 28 au moyen de conducteurs 35 et 39, en parallèle avec les corps de chauffe 23 et la résistance réglable 29. Lorsque le circuit primaire du stabilisateur de tension est établi par le thermostat 25, les corps de chauffe 23 sont excités, et le moteur synchrone 71 fonctionne à vitesse constante. La production de chaleur par les corps de chauffe 23 peut être réglée en réglant la résistance réglable 29. I1 est bien entendu que la résistance réglable 29 est maintenue à une valeur constante, après avoir subi son réglage initial.
Etant donné que les corps de chauffe 23 sont alimentés par un courant à tension constante, leur émission de chaleur par unité de temps d'excitation est constante et est en rapport direct avec le nombre de tours du moteur synchrone 71. De plus, la durée totale de l'excitation des corps de chauffe 23 pendant un intervalle de temps donné quelconque est une mesure de la capacité intégrée d'absorption de chaleur de l'atmosphère qui entoure la chambre de référence, pendant le même intervalle de temps.
Le moteur synchrone 71 sert à former et à interrompre un circuit en dérivation sur la source d'alimentation principale, circuit qui commande un compteur d'impulsions 72 qui sera désigné parfois dans la suite par le terme de second compteur à impulsions, pour le distinguer d'un premier compteur à impulsions 95, dont il sera question dans la suite. Dans la variante représentée, le moteur 71 entraîne en rotation un disque profilé 73 dont la surface périphérique est munie d'un bossage 74 qui ferme un interrupteur 75 chaque fois que le disque profilé effectue une révolution. L'interrupteur 75 et le compteur d'impulsions 72 sont connectés en série au moyen de conducteurs 76, 83, 77 et 78, entre les conducteurs 20 et 30.
Ainsi, le compteur 72 enregistre une unité chaque fois que l'interrupteur 75 se ferme, le nombre d'unités ainsi accumulées en un intervalle de temps donné étant une mesure directe de la capacité d'absorption de chaleur de l'atmosphère qui entoure la chambre de référence, intégrée pendant ce même intervalle de temps. La valeur de chaque unité dépend de la mise au point du thermostat 25 et de celle de la résistance réglable 29, ainsi que de la vitesse de rotation du disque profilé 73, de même que du nombre de bossages 74 prévus sur la périphérie de ce dernier. Le thermostat 25 et les corps de chauffe 23 sont logés à l'intérieur de la chambre de référence représentée par le contour en traits interrompus 42 de la fig. 4, les autres éléments du dispositif électrique étant disposés ailleurs.
Préalablement à son installation, l'appareil est étalonné par le fait que l'on place la chambre de référence dans une enceinte d'étalonnage où la température, l'humidité, les courants de convection, ainsi que d'autres facteurs qui influencent l'absorption de chaleur par l'atmosphère à travers les parois de la
chambre, sont maintenus à une valeur aussi constante que possible. Le thermostat 25 est réglé de façon
à s' ouvrir et à se fermer à une température de référence appropriée, généralement de 18,30C, tandis
que la température de la chambre d'étalonnage est maintenue constante à une température inférieure à
celle de la température de la chambre de référence.
Le dispositif est ensuite actionné pendant un certain intervalle de temps, et les relèvements accumulés
dans le compteur 72 sont notés. Etant donné que les relèvements accumulés dans ce compteur représentent une fonction linéaire de la durée de la marche du moteur 71 et que cette dernière représente essentiellement une fonction linéaire de la différence entre la température de référence qui règne dans la chambre de référence, d'une part, et la température existant dans la chambre d'essai, d'autre part, on peut calculer aisément la température à laquelle la chambre d'essai devrait être maintenue afin que les éléments de chauffe 23 fonctionnent continuellement pendant toute la durée requise pour maintenir la température de référence à une valeur constante.
Cette température sera désignée ici comme la tem pérature zéro de la chambre d'essai ; elle repré- sente la température la plus basse d'une atmosphère, constante sous d'autres rapports, au milieu de laquelle l'appareil peut fonctionner de façon satisfaisante, sans qu'il soit nécessaire de réajuster la résistance réglable 29 afin de réduire sa valeur de résistance et d'augmenter ainsi la production de chaleur par les corps de chauffe 23.
Dans la pratique, il est avantageux de régler la vitesse de rotation du bossage du disque profilé en utilisant un engrenage approprié; il est également avantageux de prévoir sur la périphérie de ce disque un certain nombre de bossages, de telle façon que l'interrupteur 75 soit amené à se fermer à la cadence de 100 fois toutes les vingt-quatre heures de fonctionnement continu du moteur 71 et, d'autre part, de régler la résistance auxiliaire 29 de façon à établir une température zéro de cé circuit s'établissant chaque fois que l'interrupteur 75 se ferme. De cette façon, une unité de chauffage de locaux est enregistrée par le compteur 95 chaque fois qu'une unité de chauffage de locaux est enregistrée par le compteur 72.
Le dispositif pour établir et pour interrompre la connexion électrique entre les conducteurs 86 et 88 est désigné ici comme premier dispositif de commutation, pour le distinguer d'un second dispositif de commutation 97, dont il sera question dans la suite.
Le montage selon la fig. 4 comporte un second moteur synchrone 89 connecté en dérivation sur le secteur d'alimentation, entre les conducteurs 20 et 30, par l'entremise du conducteur 92, du commutateur 82 et des conducteurs 87, 93 et 94, ce circuit étant établi lorsque le solénoïde 79 n'est pas excité.
Le moteur 89 actionne un rotor à cames 105 qui comporte une série de bossages 96 sur sa périphérie.
Chacun des bossages 96 est à même de fermer un second dispositif de commutation 97, normalement ouvert. L'interrupteur 97 est connecté en dérivation sur le secteur d'alimentation, entre les conducteurs 20 et 30, en série avec un thermostat à action inverse 55 prévu dans l'abri à thermostats 91, avec un interrupteur 101 à ouverture différée, normalement fermé, et avec le compteur à impulsions 95, par l'entremise du conducteur 92, du commutateur 82 et des conducteurs 87, 115, 65, 64, 88, 103 et 104.
L'interrupteur 101 à action différée est du type à ouverture automatique différée, normalement fermé et qui, à la suite de l'établissement d'un circuit qui permet le passage du courant à travers l'interrupteur, demeure fermé pendant un temps déterminé d'avance, après quoi il s'ouvre automatiquement, et demeure ouvert jusqu'à ce que le circuit soit interrompu par d'autres moyens. Bien que l'on puisse employer n'importe quel interrupteur classique de ce type, on utilise ici, en guise d'élément mobile de l'interrupteur, un élément en bimétal, ainsi qu'un corps de chauffe approprié 98, situé au voisinage de l'élément bimétallique. Le corps de chauffe 98 est connecté, au moyen des conducteurs 99 et 102, entre les conducteurs 64 et 30, de telle sorte qu'il est excité en même temps que le courant commence à passer à travers l'interrupteur 101.
Le thermostat à action inverse 55 est réglé de façon à produire une ouverture à une température déterminée d'avance, généralement de 7,220 ou 10,00 C (45o ou 500 F) de sorte que le circuit contrôlé par ce thermostat est interrompu aux températures atmosphériques inférieures à celles-ci.
Lorsque le commutateur 82 occupe sa position de repos, où il est en contact avec la borne du conducteur 87 et lorsque la température du thermostat à action inverse est plus élevée que celle à laquelle celui-ci doit s'ouvrir conformément à son réglage, et interrompre le circuit, une nouvelle unité vient s'enregistrer sur le compteur à impulsions 95 chaque fois que l'interrupteur 97 se ferme par l'action d'un des bossages 96. Après un retard suffisant pour assurer le fonctionnement du compteur, deux à trois secondes par exemple, l'interrupteur 101 s'ouvre automatiquement, et le compteur 95 est éliminé par shunt hors du circuit comprenant le thermostat 55 à action inverse et l'interrupteur 97.
L'interrupteur 101 demeure ouvert jusqu'à ce que le bossage 96 abandonne l'interrupteur 97, permettant ainsi à ce dernier de s'ouvrir et d'interrompre le passage du courant à travers le corps de chauffe 98. L'interrupteur 101 se ferme aussitôt que l'élément 98 s'est refroidi, après quoi il est prêt à exercer à nouveau son action. La raison pour laquelle le compteur 95 est éliminé hors du circuit par shunt sera mise en évidence dans la suite. Lorsque la température de l'atmosphère est inférieure à celle à laquelle le thermostat à action inverse 55 doit s'ouvrir en vertu de son réglage, la fermeture de l'interrupteur 97 ne détermine pas l'enregistrement d'une nouvelle unité par le compteur 95.
I1 ressort de ce qui précède que l'appareil qui vient d'être décrit détermine l'enregistrement, par le compteur 95, d'unités que l'on désignera avantageusement par le terme d' unités de chauffage d'eau ou, en abréviation U. C. E. , cela à une cadence régulière qui dépend de la durée qui s'écoule et de la construction et du réglage du mécanisme, cet enregistrement ayant lieu chaque fois que la température de l'atmosphère est supérieure à la température de réglage du thermostat à action inverse 55.
Ces unités, fonction du temps, sont enregistrées par le compteur 95, en plus des unités de chauffage de locaux, enregistrées par le même compteur à la suite de l'excitation du solénoïde 79, de cette façon, le total des unités enregistrées par le compteur 95 représente la somme des unités de chauffage de locaux enregistrées par le compteur 72, ainsi que les unités de chauffage d'eau ajoutées, qui sont fonction du temps, unités qui viennent d'être mentionnées. La fréquence à laquelle les unités de chauffage d'eau sont enregistrées par le compteur 95 lorsque le circuit n'est pas interrompu par le thermostat à action inverse 55 dépend de la vitesse de rotation du disque profilé 105 et du nombre de bossages 96 prévus sur sa périphérie.
Lorsque la résistance auxiliaire 29 et le disque profilé 73 sont construits et ajustés de la manière décrite ci-dessus, il est avantageux de construire et de régler le disque profilé 105 de façon qu'il effectue une révolution pendant chaque période de vingt-quatre heures et qu'il comporte cinq bossages 96 sur sa périphérie. Dans ce cas, cinq unités de chauffage d'eau seront enregistrées par le compteur 95 au cours de chaque période de vingt-quatre heures.
Le nombre total d'unités enregistrées par le compteur 95 pendant une période de temps froid, lorsque le thermostat 55, ouvert, empêche l'enregistrement d'unités fonction du temps, peut être ainsi utilisé, conjointement avec l'indication relative à la quantité de mazout utilisée effectivement dans une habitation donnée pendant la même période de temps, à la fois pour le chauffage des locaux et pour le chauffage de l'eau, en vue de calculer un facteur d'habitation pour une habitation donnée, facteur comprenant une compensation pour la quantité de mazout utilisée pour le chauffage de l'eau pendant les périodes froides.
Il y a lieu de noter que, chaque fois que le solénoïde 79 est excité, le trajet de courant allant du conducteur 92, à travers le commutateur 82 au conducteur 87, est interrompu, et le moteur 89 cesse de tourner momentanément, sauf dans les cas rares où les interrupteurs 101 et 97 sont tous deux fermés et où les plots du thermostat à action inverse 55 sont en contact. Même dans ces conditions, l'établissement du nouveau circuit comprenant le conducteur 92, le commutateur 82 et les conducteurs 88, 103 et 104, ainsi que le compteur à impulsions 95, entre les conducteurs 20 et 30, aura pour effet étant donné que le passage du courant vers le compteur 95 est momentanément interrompu - d'envoyer une nouvelle impulsion au compteur, à la suite de quoi celui-ci enregistrera une nouvelle unité de chauffage de locaux.
La durée de l'excitation du solénoïde n'est pas supérieure à l'intervalle de retard de l'interrupteur 101, de sorte que, lorsque ce solénoïde est désexcité, l'interrupteur 101 aura déjà été ouvert, et le rétablissement du circuit entre les conducteurs 92 et 87 par l'interrupteur 82 n'amène pas le compteur 95 à enregistrer une unité superflue. Dans toutes les conditions envisagées cidessus, le moteur 89 ne tourne pas aussi longtemps que le solénoïde 79 est excité. Toutefois, lorsque l'appareil est construit et réglé de la manière décrite ci-dessus, chaque période d'excitation du solénoïde 79 - tout en étant, comme il vient d'être indiqué, plus longue que la période de retard de l'interrupteur 101 - est de faible longueur et n'a généralement qu'une durée de dix secondes ou moins.
De plus, la fréquence à laquelle le solénoïde 79 est excité représente une valeur maximum pendant les périodes les plus froides, lorsque le thermostat à action inverse 55 demeure ouvert, cette fréquence diminuant dans une mesure très notable par temps plus chaud, et étant évidemment réduite à zéro lorsque la température de l'atmosphère est supérieure à la température de référence du thermostat 25. Dans ces conditions, l'erreur qui affecte le nombre des unités de chauffage d'eau ajoutées, enregistrées par le compteur 95 par les arrêts intermittents du moteur 89 pendant les brefs intervalles en question, devient insignifiante.
Dans la variante représentée à la fig. 5, le thermostat unique à action inverse 55 se voit adjoindre quatre thermostats supplémentaires à action inverse 56, 57, 58 et 59. Le disque profilé 105 se voit également adjoindre quatre disques profilés supplémentaires 106, 107, 108 et 109, tous montés sur un arbre commun 111 qui effectue avantageusement une révolution à chaque période de vingt-quatre heures. Toutefois, dans cette dernière variante, chacun des disques profilés 105, 106, 107 et 108 et 109 ne comporte sur sa périphérie qu'un seul bossage, soit, respectivement 135, 136, 137, 138 et 139.
Chacun des bossages 135, 136, 137, 138 et 139 actionne un interrupteur 97, 146, 147, 148 et 149, respectivement, une fois par période de vingt-quatre heures. Chacun de ces interrupteurs est connecté par un conducteur 115, 116, 117, 118 et 119, au conducteur 87 et, par un conducteur 65, 66, 67, 68 et 69, à une borne du thermostat à action inverse 55, 56, 57, 58 et 59, respectivement, monté dans l'abri à thermostats indiqué par le contour en traits interrompus 91. Les autres bornes des thermostats à action inverse sont connectées au conducteur commun 64 par des conducteurs 125, 126, 127, 128 et 129, respectivement. Les autres circuits représentés à la fig. 5, circuits qui comprennent les conducteurs 64 et 87, sont les mêmes que ceux représentés à la fig. 4.
Lorsqu'on utilise le schéma électrique de la fig. 5, on ajuste les cinq thermostats à action inverse de telle façon que les circuits respectifs dans lesquels ils sont intercalés soient interrompus, par suite de l'ouverture de ces thermostats, pour diverses températures différentes. Ainsi, il est avantageux d'ajuster les thermostats à action inverse 55, 56, 57, 58 et 59 de façon qu'ils s'ouvrent respectivement à 16,10 C (610 F), 11, 7 C (530 F), 7,220C (450F), 2,780C (370 F) et 670 C (290 F).
Dans ces conditions, les unités de chauffage d'eau ajoutées sont enregistrées par le compteur 95 à la cadence de cinq unités à chaque période de vingt-quatre heures, lorsque la température de l'atmosphère se maintient continuellement au-dessus de 16,1" C. Lorsque la température est comprise entre 16,10 C et 11,70 C, les unités sont enregistrées à la cadence de quatre unités par période de vingt-quatre heures, étant donné que le thermostat à action inverse 55 est ouvert et que le circuit qu'il contrôle est interrompu.
De même, les unités sont enregistrées par le compteur 95 à la cadence de trois par chaque période de vingt-quatre heures lorsque la température atmosphérique est comprise entre 11, 70 C et 7,220 C à la cadence de deux unités pour chaque période de vingt-quatre heures lorsque la température de l'atmosphère est comprise entre 7,220 C et 2,780 C ; et à la cadence d'une unité pour chaque période de vingtquatre heures lorsque la température de l'atmosphère est comprise entre 2,780 C et -1,670 C. Lorsque la température de l'atmosphère est inférieure à -1,670 C, les cinq circuits à thermostats sont interrompus par les thermostats respectifs à action inverse et aucune unité complémentaire de chauffage d'eau n'est enregistrée par le compteur 95.
Il est évident que, lorsqu'on emploie la variante de la fig. 5 et que les thermostats à action inverse ont été réglés de la manière qui vient d'être décrite, la cadence de l'enregistrement des unités de chauffage d'eau complémentaires par le compteur 95, pendant un intervalle de temps quelconque au cours duquel la température atmosphérique se situe entre 16,10 C et 1,670 C, varie en raison inverse d'une intégration approximative de la température atmosphérique en fonction du temps, pendant la même période. I1 est bien entendu que le nombre de thermostats à action inverse peut être augmenté dans la mesure voulue et que le réglage de chacun d'eux peut être effectué de façon à se conformer aux conditions locales et aux conditions climatiques, afin de rendre l'intégration aussi précise qu'on le désire.
L'utilisation du dispositif comportant des thermostats multiples à action inverse qui vient d'être décrit permet d'améliorer considérablement la précision de l'estimation de la consommation de mazout dans la gamme de températures qui s'étend de 16,10 C à -1,670 C, en ce qui concerne les habitations qui utilisent le mazout à la fois pour le chauffage des locaux et pour le chauffage de l'eau, si on la compare à l'estimation obtenue lorsqu'on utilise un seul thermostat à action inverse, comme décrit en relation avec la fig. 4.
Bien que l'utilité de l'appareil décrit ait été exposée en se reportant particulièrement à son utilisation par un négociant distributeur de mazout dans le but de régler la fréquence des livraisons de mazout à ses clients, il convient à d'autres cas. Pour certaines de ces autres applications, le solénoïde 79, le premier compteur à impulsions 95, le moteur 89 et l'inter- rupteur connexe à commande par came, de même que les thermostats à action inverse, peuvent être supprimés.
Ainsi, en ajustant l'isolement des parois de la chambre de référence de telle façon que la chaleur puisse se dissiper à travers les parois de la chambre, depuis l'intérieur de celle-ci, d'une manière assez rapide, de telle sorte que l'instrument soit capable de sonder la température ambiante avec une rapidité correspondante, on peut utiliser cet appareil pour indiquer la température dans son voisinage.
L'appareil peut être construit en vue de son utilisation dans ce but, de telle sorte qu'il suffise de quelques secondes ou de quelques minutes seulement pour chaque observation de température.
L'appareil peut également être utilisé pour mesurer les caractéristiques de conductibilité thermique de matériaux isolants de diverses espèces. Pour être utilisée de cette façon, la chambre de référence peut être construite de manière qu'une de ses parois, avantageusement un panneau formant une paroi latérale, puisse être enlevée et remplacée par un panneau de paroi ayant les mêmes dimensions, établi en une matière isolante dont on désire déterminer les caractéristiques de conductibilité thermique. Les autres parois, y compris la paroi supérieure et la paroi inférieure, de la chambre de référence, sont munies d'un isolement épais, de façon que la transmisssion de chaleur à travers ces parois soit réduite au minimum.
La chambre de référence est ensuite placée dans un milieu dont la température et les autres caractéristiques qui affectent son pouvoir d'absorption thermique sont maintenues aussi constantes que possible.
La température du milieu est généralement maintenue à plusieurs degrés au-dessous de la température de référence à l'intérieur de la chambre de référence.
Lorsque le panneau amovible consiste en une substance à conductibilité thermique connue, on fait fonctionner l'appareil pendant une période de temps de longueur convenable et l'on note la durée totale pendant laquelle les éléments de chauffe sont excités au cours de cette période. On remplace alors le panneau amovible par un panneau établi en une substance dont on désire mesurer la conductibilité thermique et l'on remet l'appareil en marche, dans les conditions identiques, pendant la même période de temps, et l'on note la durée totale pendant laquelle l'élément de chauffe a été excité au cours de cette dernière période.
Les conductibilités thermiques respectives du panneau connu et- du panneau inconnu seront dans le même rapport entre elles que les durées totales pendant lesquelles les éléments de chauffe sont excités au cours des périodes d'essai respectives.
Une méthode d'utilisation de l'appareil en vue de déterminer les caractéristiques de conductibilité thermique d'un produit, méthode qui élimine la nécessité de maintenir constantes les caractéristiques du milieu en ce qui concerne l'absorption de chaleur, suppose l'emploi d'un jeu dédoublé d'appareils établis de la manière décrite ci-dessus. Dans un de ces appareils, on établit l'isolement des parois de la chambre de référence en utilisant une matière ayant des caractéristiques connues de conductibilité thermique. La chambre de référence de l'autre instrument est établie de façon à être isolée d'une manière identique à celle du premier appareil, mais en utilisant à cette fin la matière dont il s'agit de déterminer les caractérisiques de conductibilité thermique.
Les deux jeux d'appareils sont ensuite montés relativement près l'un de l'autre, dans le même milieu, par exemple à l'air libre, chaque instrument étant amené à fonctionner pendant le même intervalle de temps, sans égard aux variations des propriétés du milieu qui affectent sa capacité d'absorption de chaleur.
A la fin de cet intervalle de temps, on note la durée totale pendant laquelle l'élément de chauffe de chaque chambre de référence a été excité. Les caractéristiques de conductibilité thermique des deux matières isolantes seront alors directement proportionnelles aux durées pendant lesquelles les corps de chauffe respectifs étaient excités.
REVENDICATIONS:
I. Procédé pour intégrer, pendant un laps de temps déterminé, la capacité d'absorption de chaleur d'un milieu, caractérisé en ce qu'on établit une chambre de référence comportant une paroi bonne conductrice de la chaleur, dont la surface extérieure permet l'échange de chaleur avec le milieu environnant dont on désire intégrer la capacité d'absorption de chaleur, on maintient la température à l'intérieur de cette chambre, pendant la durée de l'intégration,
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