FR2582397A1 - Dispositif pour mesurer l'integrale par rapport au temps d'un depassement de temperature et application au controle du chauffage d'un local - Google Patents

Abstract

L'INVENTION EST RELATIVE A UN DISPOSITIF POUR MESURER L'INTEGRALE PAR RAPPORT AU TEMPS, DU DEPASSEMENT, PAR RAPPORT A UNE TEMPERATURE DE REFERENCE, DE LA TEMPERATURE D'UNE ENCEINTE DANS LAQUELLE EST PLACE LEDIT DISPOSITIF, DU TYPE COMPRENANT UN CONTENEUR 1 DIVISE PAR UN MOYEN 4 PERMEABLE AUX LIQUIDES EN DEUX COMPARTIMENTS 2, 3, ET DANS LEQUEL EST PLACEE UNE SUBSTANCE 5 AYANT POUR TEMPERATURE DE FUSION LADITE TEMPERATURE DE REFERENCE. LE VOLUME DUDIT CONTENEUR EST COMPLETE PAR UNE DEUXIEME SUBSTANCE 6 DONT LA TEMPERATURE DE FUSION EST INFERIEURE A LADITE TEMPERATURE DE REFERENCE ET DONT LA DENSITE EST DIFFERENTE DE LA DENSITE DE LA PREMIERE SUBSTANCE.

Description

La présente invention concerne un dispositif pour mesurer l'intégrale par rapport au temps, du dépassement, par rapport à une température de référence, de la température d'une enceinte dans laquelle est placé ledit dispositif, et plus particulièrement un tel dispositif du type comprenant un conteneur divisé en deux compartiments par un moyen perméable aux liquides et dans lequel est placée une substance ayant pour température de fusion ladite température de référence.

On sait que, dans le but de réaliser des économies d'énergie, on a été amené à conseiller ou à imposer des températures maximales pour le chauffage de locaux tels que des locaux d'habitation ou des bureaux. Cette température maximale est par exemple fixée à 180C.

On sait par ailleurs que la quantité d'énergie utilisée pour chauffer un local au-dessus de cette température maximale est fonction de l'intégrale par rapport au temps de l'écart entre la température réelle de chauffe et la température maximale autorisée.

Dans le but d'apprécier cette quantité d'énergie "gaspillée", on a donc été amené à concevoir des dispositifs qui permettent non seulement de constater que la température maximale a été dépassée, mais encore de fournir une estimation de l'intégrale du dépassement par rapport au temps.

C'est ainsi que le brevet français 82 22 221 décrit un dispositif du type rappelé ci-dessus.

Les deux compartiments de ce dispositif sont séparés par un col ou une cloison perforée et le dispositif est initialisé en plaçant par gravité toute la substance fusible dans l'un des compartiments. Le dispositif est ensuite retourné et placé dans l'enceinte à contrôler.

Lorsque la température maximale est dépassée, la substance commence à se liquéfier et à s'écouler dans l'autre compartiment tandis que sa partie solide reste maintenue par le col. Cet écoulement est d'autant plus important que l'écart de température entre la température ambiante et a température de solidification est élevée, et que le temps pendant lequel se manifeste cet écart est grand. Ce dispositif fournit donc bien une estimation de l'intégrale par rapport au temps du dépassement de la température de l'enceinte dans laquelle est placée le dispositif par rapport à la température de référence, constituée par la température de fusion de la substance.

Les résultats fournis par ce dispositif sont toutefois relativement imprécis du fait que le flux de chaleur entre l'extérieur du dispositif et l'intérieur du compartiment dans lequel se trouve a substance fusible est mal contrôlé. On observe en particulier que, dans la pratique, lorsque la substance commence à fondre, elle vient en appui sur les parois du conteneur de façon aléatoire. Les échanges thermiques étant très importants au niveau des points de contact, la mesure-subit d'importantes fluctuations selon 1 façon dont la phase solide de ]a substance s'est appuyée sur les parois dx récipient.

La présente invention vise à pallier ces inconvénients er fournissant un contrôle efficace des échanges thermiques entre la substance fusible et l'enceinte à contrôler.

A cet effet, l'invention a pour obJet un dispositif pour mesurer l'intégrale par rapport au temps du dépassement, par rapport à une température de référence, de la température d'une enceinte dans laquelle est placé ledit dispositif, du type comprenant un conteneur divisé en deuz compartiment s par un moyen perméable aux liquides et dans lequel est .placé une substance ayant pour température de fusion ladite température de référence, caractérisé par le fait que le volume dudit conteneur est complété par une deuxième substance dont la température de fusion est inférieure à ladite température de référence et dont la densité est différente de la densité de la première substance.

On a observé qu'il se formait alors, dès le début de la fusion de la première substance, une pellicule liquide de la deuxième substance entre la phase solide de la première substance et les parois du conteneur. Cette pellicule liquide en empêchant pratiquement le contact entre la phase solide de la première substance et les parois du conteneur, assure l'homogénéité des échanges thermiques et garantit par là la répétabilité des observations.

te dispositif selon l'invention fournit par conséquent une mesure précise de l'intégrale du dépassement de température par rapport au temps.

L'initialisation du dispositif est réalisée comme dans le dispositif connu, en faisant se solidifier la première substance dans un des compartiments.

Si la phase liquide de la première substance a une densité supérieure à la phase liquide de la deuxième substance, le compartiment contenant la première substance est alors placé en haut. La phase liquide en cours de formation lors d'un dépassement de température s'écoule alors vers le bas à travers le moyen de séparation entre compartiments. Si, au contraire, la première substance a une phase liquide de densité inférieure à la densité de la phase liquide de la deuxième substance, le compartiment contenant la première substance est placé en bas de sorte que, lors d'un dépassement de température, la phase liquide en cours de formation monte dans le haut du dispositif.

De préférence, la phase liquide de la deuxième substance n'est pas miscible avec la phase liquide de la première substance.

On a ainsi directement accès à la valeur de l'intégrale en examinant l'interface entre les deux substances.

Cet examen peut d'ailleurs être facilité en mélangeant à l'une au moins des deux substances un colorant non miscible avec la phase liquide de l'autre substance.

Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, la zone du conteneur contenant la première substance est revêtue d'un matériau thermiquement isolant.

Ce matériau permet de calibrer le dispositif. Plus le matériau isolant est efficace, et plus on limite les échanges thermiques entre le matériau fusible et l'extérieur. Par conséquent, pour un écart de température donné, il est possible de mesurer l'intégrale sur un temps plus ou moins long.

Dans le cas où le dispositif est appliqué au contrôle du chauffage d'un local, on peut par exemple utiliser, comme substance fusible, un liquide organique tel que de l'héxadécane dont la température de fusion est de 18,17"C et dont la densité à 200C est de 0,773. La deuxième substance peut alors etre tout simplement de l'eau non miscible avec l'héxadécane.

On décrira maintenant à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation particulier de l'invention, en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels
- la figure 1 représente un dispositif selon l'invention après son initialisation et avant tout dépassement de température, et
- la figure 2 représente le même dispositif après un dépassement de température.

Le dispositif représenté aux dessins comporte d'une façon connue un conteneur 1 constitué par exemple d'une ampoule de verre divisée en deux compartiments 2 et 3 par une grille 4 fixée aux parois du conteneur 1 par tout moyen convenable.

Le conteneur 1 contient deux substances, à savoir une première substance 5 telle que de l'héxadécane et une substance 6 telle que de l'eau.

Des graduations 7 sont par ailleurs gravées à la surface du compartiment 3.

Enfin, le compartiment 2 du conteneur 1 est engagé dans un capuchon 8 en matériau isolant. La nature et l'épaisseur de l'isolant sont choisies de manière que, pour un écart donné de température, la fusion complète du matériau 5 s'effectue dans un temps prédéterminé.

Le dispositif est initialisé en le renversant par rapport à la position des figures 1 et 2, c'est-à-dire en plaçant le compartiment 2 en haut et en portant le dispositif à une température supérieure à la température de fusion des deux substances 5 et 6. Si la phase liquide de 1 substance 5 a une densité inférieure à la phase liquide de la substance 6, L substance 5 s'élève dans le compartiment 2. Lorsqu'elle y est entièremen située, le dispositif est ramené à une température inférieure à 1; température de fusion de la substance 5 et est retournée dans la positioi représentée à la figure 1. Le dispositif est alors dans sa configuratioi d'initialisation représentée à cette figure 1.

Si, dans cette configuration, la température ambiante s'élève ai dessus de la température de fusion de la substance 5, de la chaleur v pénétrer jusqu'à cette dernière à travers l'isolant thermique 8 et la paro: du compartiment 2. La substance 5 commence alors à fondre et, du fait de se densité inférieure à celle de la substance 6, à traverser la grille 4 et s'élever jusqu'au sommet du compartiment 3.

Lors de cette fusion, le bloc solide 9 restant de la substance 5 sé trouve en appui sur la grille 4 et séparé des parois du compartiment 2 pai une pellicule liquide 10 de substance 6. Cette pellicule 10 assure l'homogénéité du flux thermique entre l'extérieur et Se bloc 9, de sorte que la quantité 11 de substance 5 se trouvant à la partie supérieure di compartiment 3 représente effectivement l'intégrale par rapport au temps de l'écart entre la température ambiante et la température de fusion de la substance 5.

Cette intégrale peut être commodément lue en observant à quelle graduation 7 correspond la surface de séparation 12 entre la substance 6 et la partie 11 de la substance 5 ayant fondu.

Dans le cas de l'application du dispositif des figures 1 et 2 au contrôle du chauffage de locaux, on lit par conséquent directement sur la graduation 7 une valeur représentative de la quantité d'énergie "gaspillée" lors des surchauffes successives de ces locaux.

Diverses variantes et modifications peuvent être apportées à la description qui précède sans sortir pour autant ni du cadre, ni de l'esprit de l'invention.

C'est ainsi en particulier que d'autres organes d'une grille pourraient être utilisés pour séparer les compartiments 2 et 3 du conteneur 1.

De même l'eau et l'héxadécane ne sont données qu' à titre d'exemple dans le cas où la température par rapport à laquelle on veut mesurer l'intégrale du dépassement est de 18 , mais d'autres couples de substances pourraient être trouvés, notamment pour l'application du dispositif à d'autres températures critiques.

En outre, dans le cas où les substances utilisées sont de l'eau et de l'héxadécane, on mélangera avantageusement un colorant à ce derL;er de manière à faciliter l'observation de la surface 12.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1 - Dispositif pour mesurer l'intégrale par rapport au temps, du dépassement, par rapport à une température de référence, de la température d'une enceinte dans laquelle est placé ledit dispositif, du type comprenant un conteneur (]) divisé par un moyen (4) perméable aux liquides en deux compartiments (2, 3), et dans lequel est placée une substance (5) ayant pour température de fusion ladite température de référence, caractérisé par le fait que le volume dudit conteneur est complété par une deuxième substance (6) dont la température de fusion est inférieure à ladite température de référence et dont la densité est différente de la densité de la première substance

2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la phase liquide de la deuxième substance n'est pas miscible avec la phase liquide de la première substance.

3 - Dispositif selon llune quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'une au moins des deux substances contient un colorant non miscible avec la phase liquide de l'autre substance.

4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la zone du conteneur contenant ladite première substance est revêtue d'un matériau (8) thermiquement isolant.

5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que ladite deuxième substance est de l'eau.

6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérise par le fait que ladite première substance est de l'hexadécane.

7 - Application du dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, à la mesure d la quantité d'énergie dépensée lors de la surchauffe d'un local.