régulation énergétique

1. La régulation
1. Principe
1.1. Objectif de la régulation
1.2. Boucle de régulation
1.3. Sens d’action
1.4. Modes d’action
2. Régulation des installations de chauffage
2.1. Inventaire des grandeurs
2.2. Typologie des installations
2.3. Niveaux de régulation
2.4. Consigne asservie
2.4. Thermostats
2.5. Régulateurs de chauffage
2.5. Sondes
2.7. Vannes de régulation
Michel LE GUAY
05/03/2017
Version 1.51

2. Objectif de la régulation :
Maintenir automatiquement une grandeur au voisinage d’une valeur de
consigne
2
Définitions :
Grandeur : C’est une caractéristique physique, chimique ou biologique
qui est mesurée ou repérée.
Exemples de grandeurs physiques : Température, pression, débit,
hygrométrie…
Exemples de grandeurs chimiques : pH, TH, TA, TAC…
Exemple de grandeurs biologiques : UFC
Valeur de consigne : C’est la valeur numérique à laquelle on souhaite
stabiliser la grandeur.
Exemples de valeurs de consigne : 20 °C, 3 bars, 12 m3/h, 50 %...
1. Principe  1.1. Objectif de la régulation

3. Grandeurs d’influence
3
Grandeur à
réguler
Grandeurs
perturbatrices
Grandeur
réglante
Capteur Emetteur
de consigne
Comparateur
Organe de
réglage
Actionneur
Convertisseur
(facultatif)
Amplificateur
Régulateur
On note : X : Valeur mesurée
W : Valeur de consigne
Y : Signal de sortie du régulateur
X-W
X
W
Y
La grandeur réglante est la grandeur qu’on maîtrise le plus facilement
parmi les grandeurs qui ont une influence sur la grandeur à réguler.
Les autres grandeurs restent perturbatrices.
1. Principe  1.2. Boucle de régulation  1.2.1. Concept
X
Y ou f(Y)

4. 4
1. Principe  1.2. Boucle de régulation  1.2.1. Concept
Remarques :
1. S’il n’existe pas de grandeur réglante, la régulation est impossible.
2. S’il n’existe pas de grandeurs perturbatrices, la régulation est inutile. Un simple
réglage est suffisant.
3. Plus les grandeurs perturbatrices sont nombreuses et plus la régulation est
difficile,
4. Il est possible de supprimer certaines grandeurs perturbatrices et les régulant
avec une autre boucle de régulation.
Définitions :
Grandeur régulée : C’est la grandeur que l’on souhaite maintenir à la
valeur de consigne (l’objectif).
Grandeur réglante : C’est une des grandeurs qui ont une influence sur la
grandeur régulée et que l’on a choisi parce qu’on est capable de la
maîtriser (le moyen).
Grandeurs perturbatrices : Ce sont des grandeurs qui ont une influence
sur la grandeur régulée et que l’on ne maîtrise pas.

5. 5
1. Principe  1.2. Boucle de régulation  1.2.1. Concept
Fonction des éléments de la boucle de régulation :
Capteur : Mesurer la grandeur régulée.
Emetteur de consigne : Mémoriser la valeur de consigne.
Comparateur : Comparer la grandeur mesurée et la valeur de consigne.
Amplificateur : Augmenter la puissance du signal de commande.
Convertisseur : Adapter le signal à la nature de l’actionneur.
Actionneur : Manœuvrer l’organe de réglage.
Organe de réglage : Modifier la grandeur réglante.
Remarque : Parfois, il existe une grandeur mesurée, différente de la grandeur
régulée, mais ces deux grandeurs sont liées par une relation connue.

6. Grandeurs d’influence
• Déperditions
• Apports de chaleur
• Température eau chaude
• Débit d’eau chaude
6
Grandeur à réguler
Température
ambiante
Grandeurs perturbatrices
• Déperditions
• Apports de chaleur
• Température eau chaude
Grandeur réglante
Débit d’eau
chaude
Capteur
Sonde de
température
Emetteur
de
consigne
Comparateur
Organe de
réglage
Vanne
Actionneur
Servo-
moteur
Convertisseur
(facultatif)
Amplificateur
Régulateur
X-W
X
W
Y
X
Y ou f(Y)
1. Principe  1.2. Boucle de régulation  1.2.2. Exemple
Objectif : Maintenir la température ambiante d’une pièce à la valeur de consigne 20 °C, l’aide
d’un radiateur à eau chaude.

7. 7
1. Principe  1.3. Sens d’action
Définition :
Sens d’action : C’est le sens de variation de la position de l’organe de
réglage correspondant à une variation de la grandeur régulée.
Grandeur régulée
Etat de organe
de réglage
0
Maxi
• Positif ou direct
(action croissante)
• Négatif ou inverse
(action décroissante)
Grandeur régulée
Etat de organe
de réglage
0
Maxi
Le sens d’action peut être :

8. 8
1. Principe  1.4. Mode d’action  1.4.1. Tout ou rien
Définitions :
Mode d’action : C’est la façon d’agir sur l’organe de réglage.
Mode d’action tout ou rien (TOR) : L’organe de réglage n’a que deux
positions 0 et 1 (fermé et grand ouvert).
• Sens d’action positif • Sens d’action négatif
Grandeur
régulée
Etat de organe de
réglage
0
1
Valeur
d’enclenchement
Valeur de
déclenchement
(consigne)
Différentiel
théorique
ou statique
Différentiel réel
ou dynamique
Grandeur
régulée
Etat de organe de
réglage
0
1
Valeur de
déclenchement
(consigne)
Valeur
d’enclenchement
Différentiel
théorique
ou statique
Différentiel réel
ou dynamique

9. 9
1. Principe  1.4. Mode d’action  1.4.2. Etagé
Définition :
Mode d’action étagé : L’organe de réglage a un nombre de positions limité et
supérieur à 2
(exemple avec 3 positions : 0 = arrêt, 1 = petite vitesse, 2 = grande vitesse).
• Sens d’action positif • Sens d’action négatif
Grandeur
régulée
Etat de organe de
réglage
0
2
1
Différentiel
d’étage
Décalage
d’étages
Valeur de
consigne
Grandeur
régulée
Etat de organe de
réglage
0
2
1
Différentiel
d’étage
Décalage
d’étages
Valeur de
consigne

10. 10
1. Principe  1.4. Mode d’action  1.4.3. Cascade
Définition :
Mode d’action cascade : Les organes de réglage sont commandés en tout ou
rien, avec un décalage entre les étages.
• Sens d’action positif • Sens d’action négatif
Différentiel
d’étage 1
Décalage
étage 2
Valeur de
consigne
Différentiel
d’étage 2
Grandeur
régulée
Etat des organes
de réglage
0
1
1
0
Etage1Etage2
Grandeur
régulée
Etat des organes
de réglage
0
1
1
0
Etage1Etage2
Différentiel
d’étage 1
Décalage
étage 2
Valeur de
consigne
Différentiel
d’étage 2

11. 11
1. Principe  1.4. Mode d’action  1.4.4. Proportionnel
Définition :
Mode d’action proportionnel : L’état de l’organe de réglage est proportionnel à
l’écart entre la valeur mesurée et la valeur de consigne (X-W).
• Sens d’action positif • Sens d’action négatif
Bande
proportionnelle
Valeur de
consigne
Grandeur
régulée
Etat de l’organe
de réglage
0
100 %
Bande
proportionnelle
Valeur de
consigne
Grandeur
régulée
Etat de l’organe
de réglage
0
100 %

12. 12
1. Principe  1.4. Mode d’action  1.4.5. Résumé
Définitions pour les modes d’action TOR, étagé et cascade :
Valeur d’enclenchement : Valeur de la grandeur régulée qui met l’organe de
réglage à 1.
Valeur de déclenchement : Valeur de la grandeur régulée qui met l’organe de
réglage à 0.
Différentiel théorique ou statique : Ecart entre les valeurs d’enclenchement et
de déclenchement
Définitions pour les modes d’actions proportionnel P, PI et PID :
Consigne : Valeur de la grandeur régulée qui met l’organe de réglage à 0.
Bande proportionnelle : Ecart de grandeur régulée qui fait passer l’organe de
réglage de 0 à 100 %.

13. 13
1. Principe  1.4. Mode d’action  1.4.6. Chrono-proportionnel
Définition :
Mode d’action chrono-proportionnel : Le temps où l’organe de réglage est à l’état 1
est proportionnel à l’écart entre la valeur mesurée et la valeur de consigne (X-W).
BP
Valeur de
consigne W
Grandeur
régulée
Signal Y
0
100 %
Temps
0
100 %
Signal Y
Temps
0
1
Etat de l’organe
de réglage
X
tm : Temps de marche
ta : Temps d’arrêt
T : Période
Charge = Y = tm / T
tatm
T = tm + ta
Signal triangulaire : STSi Y > ST alors état 1
Si Y < ST alors état 0

14. 14
1. Principe  1.4. Mode d’action  1.4.6. Chrono-proportionnel
Le chrono-proportionnel est utilisé uniquement pour commander des résistances
électriques.
En raison de la période est très courte (T  10 s) et de l’inertie thermique, la résistance
conserve une température constante, pour une charge donnée.
Seuls des « interrupteurs électroniques » sont capables de supporter un nombre de
cycles infinis. Ce sont les triacs.
Symbole du triac Triac
Convertisseur à triac
(vanne de courant)
Radiateur

15. 15
1. Principe  1.4. Mode d’action  1.4.7. Action intégrale
L’action intégrale est toujours associée au mode d’action proportionnel  Modes PI ou PID
BP
Consigne W
Grandeur
régulée
Signal Y
0
100 %
X
Y
Ecart résiduel
Temps
Grandeur régulée
W
BP
Mode P
Mode PI
Temps
Grandeur régulée
W
BP
BP
Consigne W
Grandeur
régulée
Signal Y
0
100 %
X
Y
Y’
-
+ +
-
+-

16. 16
1. Principe  1.4. Mode d’action  1.4.7. Action intégrale
La régulation PI est donc plus précise que la régulation P, mais elle est aussi plus
longue à se stabiliser.
L’action complémentaire intégrale est dosée par la constante d’intégration Ti, en
seconde.
En augmentant Ti, on donne plus de temps à l’action I pour agir et donc son action est
plus faible.
Donc pour supprimer l’action I, il faut mettre Ti = maximum.
Définition :
Action complémentaire intégrale : Le signal de sortie Y est corrigé en fonction de
l’intégrale de l’écart (X-W) en fonction du temps. L’écart résiduel est supprimé.

17. 17
1. Principe  1.4. Mode d’action  1.4.8. Action dérivée
L’action dérivée est toujours associée au mode d’action proportionnel  Modes PD ou PID
BP
Consigne W
Grandeur
régulée
Signal Y
0
100 %
X
Y
Temps
Grandeur régulée
W
BP
Mode P
Mode PD
Temps
Grandeur régulée
W
BP
BP
Consigne W
Grandeur
régulée
Signal Y
0
100 %
X
Y
Y’
-+ +
-
Temps de stabilisation

18. 18
1. Principe  1.4. Mode d’action  1.4.8. Action dérivée
La régulation PD est donc plus rapide que la régulation P, mais elle est n’est pas plus
précise.
L’action complémentaire dérivée est dosée par la constante de dérivation Td, en
seconde.
En augmentant Td, on donne plus poids à l’action D pour agir.
Donc pour supprimer l’action D, il faut mettre Td =0.
Définition :
Action complémentaire dérivée : Le signal de sortie Y est corrigé en fonction de la
pente de la courbe de X. La régulation se stabilise rapidement.
Les régulateurs PID sont les plus performants :
• P  Stabilité
• I  Précision
• D  Rapidité
à condition d’être bien paramétrer.

19. 19
1. Principe  1.4. Mode d’action  1.4.9. Paramétrage des PID
Méthode empirique de paramétrage des régulateurs P, PI et PID :
1 - Rechercher la bande proportionnelle ultime
• éliminer les effets de l’action intégrale et de l’action dérivée,
• régler la bande proportionnelle Xp à sa valeur maximale,
• diminuer progressivement Xp et déceler la bande proportionnelle qui
déclenche le pompage sans s’amortir,
• noter la valeur de la bande proportionnelle ultime Xpu et relever la durée de la
période de pompage Tpu
Temps
Grandeur régulée
Xpu
Tpu
Pompage

20. 20
1. Principe  1.4. Mode d’action  1.4.9. Paramétrage des PID
http://www.energieplus-lesite.be/index.php?id=11247
Guide_technique-regulation SCHNEIDER.pdf
2 - Paramétrer le régulateur en fonction de X pu et de t pu
• Pour P seul : Xp = 2 Xpu
• Pour PI : Xp = 2,3 Xpu
Ti = T pu
• Pour PID : Xp = 1,7 Xpu
Ti = 0,75 T pu
Td = 0,125 T pu
Pour en savoir plus :

21. 21
2. Régulation des installations de chauffage  2.1. Inventaire des grandeurs
2.1.1 – Grandeur régulée
Les régulations employées en chauffage ont pour objectif final de réguler la
température intérieure : ti
ti
La valeur de consigne est généralement choisie pour assurer le confort des personnes :
• Cas général (locaux d’habitations, tertiaires, hôtel…) : 19 °C
• Ateliers : 16 °C
• Hôpitaux : 25 °C

22. 22
2. Régulation des installations de chauffage  2.1. Inventaire des grandeurs
2.1.2 – Grandeurs perturbatrices
ti
te < ti
Déperditions = dép. surfaciques + dép. linéiques + dép. par renouvellement d’air
Apports = Apports externes + apports internes
Air neuf
Air rejetéb : Coefficient pour parois en
contact avec les locaux non
chauffés
U : Coefficient de
transmission surfacique de la
paroi [W/m2.K]
A: Surface de la paroi [m2]
: Coefficient de transmission
linéique de la liaison [W/m.K]
L ∶ Longueur de la liaison [m]
E : Efficacité du récupérateur
de chaleur
qv : Débit de renouvellement
d’air [m3/h]
𝐃é𝐩𝐞𝐫𝐝𝐢𝐭𝐢𝐨𝐧𝐬 = 𝐛 . 𝐔 . 𝐀 + 𝐛 . 𝛙 . 𝐋 + 𝟎, 𝟑𝟒 . 𝐪𝐯 . 𝐭𝐢 − 𝐭𝐞
Machines

23. 23
2. Régulation des installations de chauffage  2.1. Inventaire des grandeurs
2.1.2 – Grandeurs perturbatrices
Besoins de chauffage = Déperditions - Apports
te
teb
Puissance
[kW]
ti
Pn
𝐃é𝐩𝐞𝐫𝐝𝐢𝐭𝐢𝐨𝐧𝐬 = 𝐆 . 𝐕 . 𝐭𝐢 − 𝐭𝐞
G 
G : Coefficient de déperditions volumiques
[kW/m3.K]
V : Volume du local [m3]
ti : Température intérieure [°C]
te : Température extérieure [°C]
teb : Température extérieure de base [°C]
Pn : Puissance nominale du chauffage [kW]
tnc : Température de non chauffe [°C]
App 
tncte
P

24. 24
2. Régulation des installations de chauffage  2.1. Inventaire des grandeurs
2.1.3 – Grandeurs réglantes : température de l’aller
Loi d’émission :
P : Puissance de l’émetteur [W]
a : Coefficient de l’émetteur [W/.K]
tm : Température moyenne de l’émetteur [°C]
tm =
ta − tr
ln
ta
tr

ta + tr
2
ti : Température intérieure du local [°C]
m : Exposant de l’émetteur
• Planchers chauffants : m  1
• Batteries convection forcée : m  1
• Radiateur : m  1,3
• Convecteurs : m  1,4
qv : Débit d’eau constant
a et m sont donnés par le fabricant pour :
ta = 80 [°C], tr = 60 [°C] et ti = 20 [°C]
donc pour (tm – ti) = 50 K
𝐏 = 𝒂 . 𝐭𝐦 − 𝐭𝐢 𝒎
ti
tm
ta variable
tr
qv = cste
ti
ta
Puissance [kW]
tan
Pn

25. 25
2. Régulation des installations de chauffage  2.1. Inventaire des grandeurs
2.1.3 – Grandeurs réglantes : débit de fluide
La variation de puissance ne
fonction du débit d’eau n’est
pas linéaire. Elle dépend de
l’efficacité de l’émetteur.
E =
ta − tr
ta − ti
Plus l’eau est chaude et plus
l’efficacité de l’émetteur est
faible et plus le réglage de la
puissance est difficile en
réglant le débit d’eau.
ti
tm
ta = cste
tr
qv
variable

26. 26
2. Régulation des installations de chauffage  2.2. Typologie des installations
Production de
chaleur
Transport de
chaleur
Utilisation de
chaleur
Energie Chaleur Chaleur
Aller
Retour
Circulation d’un fluide
caloporteur
θa
θr
Températures : θa > θr
2.2.1. Concept global

27. Production de
chaleur
Transport de
chaleur
Utilisation de
chaleur
Energie
Chaleur
Aller
Circulation naturelle
du fluide
caloporteur
θa
θr
Températures : θa > θr
Retour
Altitude Haut
Bas
27
2. Régulation des installations de chauffage  2.2. Typologie des installations
2.2.2. Cas particulier : Circulation par thermo-siphon

28. Production de
chaleur
Transport de
chaleur
Utilisation de
chaleur
Energie Chaleur Chaleur
Aller
Retour
Pompe
Energie
28
2. Régulation des installations de chauffage  2.2. Typologie des installations
2.2.3. Cas général : Pompage du liquide caloporteur

29. Production de
chaleur
Distribution de
chaleur
(réseau bi-tube)
Utilisations de
chaleur
(en parallèle)
Energie Chaleur
Chaleur
Aller
Retour
Chaleur
29
2. Régulation des installations de chauffage  2.2. Typologie des installations
2.2.4. Distribution de chaleur

30. Circuit et fluide primaires Circuit et fluide secondaires
Energie Chaleur
θa1
θr1
Températures : θa1 > θa2 et θr1 > θr2
Chaleur
θa2
θr2
Production de
chaleur
Echange de
chaleur
Utilisation de
chaleur
30
2. Régulation des installations de chauffage  2.2. Typologie des installations
2.2.5. Circuits en série

31. Production de
chaleur
Utilisations de
chaleur
Energie
Chaleur
Chaleur
Réseau primaire Réseaux secondaires
Echanges de
chaleur
31
2. Régulation des installations de chauffage  2.2. Typologie des installations
2.2.6. Distributions de chaleur en série

32. Ex : Circuit production Ex : Circuit distribution
Energie Chaleur
θa
θr1
Débits : qv1 > qv2  Températures : θr1 > θr2
θr2
Circuit à débit
constant
Bipasse
lisse
Circuit à débit
variable
qv1
qv2
Mélange
sur le
retour
32
2. Régulation des installations de chauffage  2.2. Typologie des installations
2.2.7. Découplage hydraulique

33. Energie
Circuit production à débit
constant
Réseaux de distribution
indépendants
Bouteille de découplage
hydraulique
qv1
qv1 – qv2 qv2
Débits : qv1 > qv2  Températures : θr1 > θr2
Mélange
sur le
retour
θa
θr1
θr2
θa
θa
θr2
Gaz
Boues
33
2. Régulation des installations de chauffage  2.2. Typologie des installations
2.2.8. Découplage de plusieurs circuits par bouteille

34. 34
2. Régulation des installations de chauffage  2.3. Niveaux de régulation
Régulation centrale
sur la production
Régulations terminales
sur les utilisations
θdp
θd1 < θdp
Régulations de zone
sur la distribution
θd2 < θdp
T
T
T
T
La régulation s’applique sur 1, 2 ou 3 niveaux de l’installation :
Réglage de la température de
départ général
Réglage de la température de
départ du circuit
Réglage du débit dans
l’émetteur

35. 35
2. Régulation des installations de chauffage  2.4. Consigne asservie
2.4.1. Consigne asservie par le temps
Un programme horaire modifie la valeur de consigne de température intérieure pour
tenir compte des variations d’activité des occupants dans les locaux.
Courte
(inférieure à 24 heures)
Longue
(plusieurs jours)
Arrêt 
sécurité hors gel
Consigne hors gel
ex : 8 °C
Consigne réduit
ex : 16 °C
Périodes d’inoccupationPériodes d’occupation
Activité
normale
Sommeil des
occupants
Consigne confort
ex : 20 °C
Régime normal 
(régime jour ou
confort)
Régime réduit 
(régime nuit)

36. 36
2. Régulation des installations de chauffage  2.4. Consigne asservie  2.4.1. Asservie par le temps
2.4.1.1. Programme journalier Le programme horaire est défini sur 24 heures.
Exemple : Bâtiment d’habitation collectif
Confort
ex : 20 °C
Réduit
ex : 16 °C
Horloges mécaniques journalières Horloge numérique
• Avec cavaliers • A segments
0 3 6 9 12 15 18 21 24
Consigne
Temps [h]

37. 37
2.4.1.2. Programme hebdomadaire Le programme horaire est défini sur 7 jours.
Exemple 1 : Bâtiment d’habitation individuel (occupants actifs)
Confort
ex : 20 °C
Réduit
ex : 16 °C
0 3 6 9 12 15 18 21 24
Consigne
Temps [h]
Jours 1 à 5
Lundi à vendredi
Jours 6 et 7
Samedi et
dimanche
Confort
ex : 20 °C
Réduit
ex : 16 °C
0 3 6 9 12 15 18 21 24
Consigne
Temps [h]
2. Régulation des installations de chauffage  2.4. Consigne asservie  2.4.1. Asservie par le temps

38. Hors gel
ex : 8 °C
Hors gel
ex : 8 °C
38
Exemple 2 : Bâtiment à usage tertiaire (bureaux, boutiques…)
Confort
ex : 20 °C
Réduit
ex : 14 °C
0 3 6 9 12 15 18 21 24
Consigne
Temps
[h]
Jours 1 : Lundi
Jours 2 à 4 :
Mardi à jeudi
Hors gel
ex : 8 °C
Confort
ex : 20 °C
Réduit
ex : 14 °C
0 3 6 9 12 15 18 21 24
Consigne
Temps
[h]
Hors gel
ex : 8 °C
Confort
ex : 20 °C
Réduit
ex : 14 °C
0 3 6 9 12 15 18 21 24
Consigne
Temps
[h]
Jours 5 : Vendredi
Jours 6 et 7 :
Samedi et dimanche
Confort
ex : 20 °C
Réduit
ex : 14 °C
0 3 6 9 12 15 18 21 24
Consigne
Temps
[h]
2. Régulation des installations de chauffage  2.4. Consigne asservie  2.4.1. Asservie par le temps

39. 39
Horloges mécaniques hebdomadaires Horloges numériques hebdomadaires
• Avec cavaliers • A segments
2. Régulation des installations de chauffage  2.4. Consigne asservie  2.4.1. Asservie par le temps

40. Semaines
ouvrées
Arrêt
chauffage
de 21 à 39
Semaines
fériées
6 et 7 14 et 15 43 et 44
40
2.4.1.3. Programme annuel Le programme horaire est défini sur 365 (ou 366) jours.
Exemple : Bâtiment d’enseignement (école, collège, lycée…)
2. Régulation des installations de chauffage  2.4. Consigne asservie  2.4.1. Asservie par le temps
1 52
Numéro de semaine
Hors gel
ex : 8 °C
Confort
ex : 20 °C
Réduit
ex : 14 °C
0 3 6 9 12 15 18 21 24
Consigne
Temps
[h]
Jours 1 à 7 :
Lundi au dimanche
Semaines
fériées
Horloge numérique annuelle
(programmable sur PC)

41. 41
Hors gel
ex : 8 °C
Confort
ex : 20 °C
Réduit
ex : 14 °C
0 3 6 9 12 15 18 21 24
Consigne
Temps
[h]
Jours 1 : Lundi
Hors gel
ex : 8 °C
Confort
ex : 20 °C
Réduit
ex : 14 °C
Jours 2 à 4 :
Mardi à jeudi
0 3 6 9 12 15 18 21 24
Consigne
Temps
[h]
Hors gel
ex : 8 °C
Confort
ex : 20 °C
Réduit
ex : 14 °C
0 3 6 9 12 15 18 21 24
Consigne
Temps
[h]
Jours 5 : Vendredi
Hors gel
ex : 8 °C
Confort
ex : 20 °C
Réduit
ex : 14 °C
Jours 6 et 7 :
Samedi et dimanche
0 3 6 9 12 15 18 21 24
Consigne
Temps
[h]
2. Régulation des installations de chauffage  2.4. Consigne asservie  2.4.1. Asservie par le temps
Semaines ouvrées

42. 42
2. Régulation des installations de chauffage  2.4. Consigne asservie
2.4.2. Consigne asservie à la température extérieure
Une loi de correspondance modifie la valeur de consigne de température de départ
du générateur ou du réseau, en fonction de la température extérieure.
𝐏 = 𝒂 . 𝐭𝐦 − 𝐭𝐢 𝒎
ti
te
teb
Déperditions
Pn
te
P
𝐃é𝐩𝐞𝐫 = 𝐆 . 𝐕 . 𝐭𝐢 − 𝐭𝐞
Température extérieure
teb
Température de départ
ti
tdn
td
ti
Loi de chauffe
Loi d’émissionLoi de
déperdition
tdti
td
Puissance
tdn
Pn
te
te : Température extérieure
mesurée
td : Consigne de température
de départ calculée

43. 43
2. Régulation des installations de chauffage  2.4. Consigne asservie  2.4.2. Asservie à te
Paramétrage de la loi de chauffe dans le régulateur
1. La loi de chauffe est définie par deux points
Sur ce régulateur analogique, deux
potentiomètres linéaires permettent
d’indiquer la température de départ
souhaitée pour les températures
extérieures 15 et -5 °C.
Une baguette visualise la loi de chauffe
et évite le calcul de ces deux valeurs.

44. 44
2. Régulation des installations de chauffage  2.4. Consigne asservie  2.4.2. Asservie à te
2. La loi de chauffe est définie par la consigne pied de pente et la pente
Sur ce régulateur analogique, deux
potentiomètres rotatifs permettent
d’indiquer :
• la pente de la droite de chauffe (sans
le signe -),
• la température de pied de pente ti
(ici, décalage par rapport au réglage
usine 20 °C).
Température
extérieure
teb
Température de départ
ti
tdn
ti
Calcul de la pente
Pied de
pente
Pente
𝑃𝑒𝑛𝑡𝑒 =
∆y
∆x
=
y1 − y2
x1 − x2
Pente =
tdn − ti
teb − ti
Pente =
tdn − ti
ti − teb
Sans le signe -2
1

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2. Régulation des installations de chauffage  2.4. Consigne asservie  2.4.2. Asservie à te
Exemples de paramétrage
1. Production de chaleur
Hôpital
Température intérieure : 24 °C
Site : Paris
Température extérieure de base : - 5 °C
Régime d’eau nominal : 90 / 70 °C
Consigne pied de pente
Pente
2. Réseau de distribution avec
planchers chauffants
Immeuble d’habitation
Température intérieure : 19 °C
Site : Lyon
Température extérieure de base : - 10 °C
Régime d’eau nominal : 45 / 35 °C
Consigne pied de pente
Pente

46. 46
2. Régulation des installations de chauffage  2.4. Consigne asservie  2.4.2. Asservie à te
Vérification de la température de départ (avec loi de chauffe linéaire)
Température
extérieure
teb
Température de départ
ti
tdn
td
ti
te
b
𝑦 = 𝑎 𝑥 + 𝑏
Équation d’une droite
a : Pente (avec son signe -)
b : Ordonnée à l’origine
𝑏 = 𝑡𝑖 − 𝑎 . 𝑡𝑖
𝑡𝑑 = 𝑎 . 𝑡𝑒 + (𝑡𝑖 − 𝑎 . 𝑡𝑖)
𝑎 =
∆𝑦
∆𝑥
=
𝑦1 − 𝑦2
𝑥1 − 𝑥2
𝑎 =
𝑏 − 𝑡𝑖
0 − 𝑡𝑖
⇔ 𝑏 − 𝑡𝑖 = −𝑎 . 𝑡𝑖
𝑡𝑑 = 𝑡𝑖 − 𝑎 . 𝑡𝑖 − 𝑡𝑒
2
1
𝑡𝑑 = 𝑡𝑖 + 𝑎 . 𝑡𝑒 − 𝑎 . 𝑡𝑖
𝑡𝑑 = 𝑡𝑖 − 𝑝𝑒𝑛𝑡𝑒 . 𝑡𝑖 − 𝑡𝑒
Suite de l’exemple 2 de la page précédente :
La sonde extérieure indique 5 °C.
Calculer la température de départ.

47. 47
2. Régulation des installations de chauffage  2.4. Consigne asservie  2.4.3. Compensation
Définition
Compensation : La grandeur de compensation modifie la loi de correspondance selon sa
valeur, mesurée par une sonde de compensation.
Ensoleillement : Pour les façades exposées au soleil et très vitrées.
• L’ensoleillement constitue un apport de chaleur important et il est possible de réduire la
puissance de chauffage (P = Déperd – Apports).
Température
extérieure
teb
Température de départ
ti
tdn
ti
Pied de
pente
E = 0
E > 0
te
td
td’
• Le rayonnement solaire est déterminé dans
la sonde par deux éléments de mesure de
la température ambiante.
• L'un des éléments est directement exposé
au soleil alors que l'autre est protégé.
• La différence entre les deux valeurs
mesurées est directement proportionnelle
au rayonnement solaire et est transmise
sous forme d'un signal 0...10 V-.
Sonde d’ensoleillement• Si E  alors le pied de pente 
• La loi de chauffe est décalée parallèlement à la droite
de pied de pente, vers le bas.
• La température de départ est abaissée de td à td’.

48. 48
2. Régulation des installations de chauffage  2.4. Consigne asservie  2.4.3. Compensation
Vitesse du vent : Pour les bâtiments très exposés au vent (bord de mer, montagne…)
• Le vent augmente le coefficient de convection extérieur he, diminue la résistance superficielle
extérieure Rse = 1 / he et augmente le coefficient global d’échange des parois U.
• Le vent crée une différence de pression sur les façades qui augmente les infiltrations d’air.
• Le vent augmente donc le coefficient de déperditions G.
• Si v  alors la pente 
• La loi de chauffe est tournée autour du pied de pente, dans le sens horaire.
• La température de départ est augmentée de td à td’.
Température
extérieure
teb
Température de départ
ti
tdn
ti
Pied de
pente
v = 0
te
td
td’
• La sonde utilise deux éléments sensibles
pour déterminer la vitesse du vent.
• L'un mesure la température ambiante de la
sonde, l'autre est maintenu en permanence
à une température supérieure de 10 °C.
• La puissance électrique requise à cet effet
est directement proportionnelle à la vitesse
du vent. Elle est convertie en signal 0...10 V-.
v > 0
Sonde anémométrique (vitesse du vent)

49. 49
2. Régulation des installations de chauffage  2.4. Consigne asservie  2.4.3. Compensation
Température intérieure : Pour les tous les bâtiments
• Une sonde de température intérieure est placée dans un ou plusieurs locaux témoins.
• La mesure de la température intérieure permet de vérifier le bon fonctionnement de la
régulation.
• Si la température intérieure est différente de la valeur de consigne, cette compensation permet
de corriger automatiquement la loi de chauffe.
• La sonde mesure la température par
l'intermédiaire de son élément de mesure.
• La valeur de résistance varie en fonction de
la température et peut être traitée ensuite
par le régulateur.
Température
extérieure
teb
Température de départ
ti
tdn
ti
Pied de
pente
te
td
td’
• Si timesurée > ticonsigne alors le pied de pente
• La loi de chauffe est décalée parallèlement à la droite de pied de pente, vers le bas.
• La température de départ est abaissée de td à td’.
Sonde d’ambiance
• Si timesurée < ticonsigne alors le pied de pente

50. 50
2. Régulation des installations de chauffage  2.4. Consigne asservie  2.4.3. Compensation
La compensation de température intérieure :
• accélère les changements de température de
consigne
• réduit le temps de relance
td’
td
te
Température
extérieure
teb
Température de départ
ti
tdn
ti
ti
td’’
Relance sans compensation de ti
• La température de départ passe de td à td’
• La surpuissance fournie aux locaux est faible
• Le temps de relance est long
Temps de relance : temps nécessaire pour que la
température à l’intérieur des locaux atteigne la
valeur de consigne, après une période de régime
réduit.
Temps de relance
Temps
Température
intérieure
ti
ti
Relance avec compensation de ti
• La température de départ passe de td à td’’
• La surpuissance fournie aux locaux est forte
• Le temps de relance est beaucoup plus court
Temps
Température
intérieure
ti
ti
Temps de relance

51. 51
2. Régulation des installations de chauffage  2.4. Consigne asservie  2.4.4. Optimisation
Le temps de relance dépend de :
• la température intérieure des locaux (si ti , alors tr )
• la température extérieure (si te , alors tr ),
• la surpuissance disponible à la production (si P , alors tr ),
• l’inertie de l’installation (si Iinst, alors tr ),
• l’inertie du bâtiment (si Ibât, alors tr ).
Relance sans optimisation :
heure de relance fixe
Optimisation : Calcul du temps de relance réel et de l’heure de relance maximale.
Elle permet de :
• retarder l’heure de relance,
• augmenter le temps de fonctionnement à régime réduit,
• diminuer les consommations d’énergie de l’installation de chauffage.
Temps
Température
intérieure
ti
ti
Début de la
période confort
Heure de
relance fixe
ti = ti et te = teb
ti = ti et te > teb
ti > ti et te > teb
Relance avec optimisation :
heure de relance calculée
Temps
Température
intérieure
ti
ti
Début de la
période confortHeures de
relance calculées

52. 52
2. Régulation des installations de chauffage  2.4. Consigne asservie  2.4.4. Optimisation
Optimisation :
• De très nombreux paramètres entre dans la formule de calcul du temps de relance.
• La détermination de ces paramètres est très difficile.
Tous les optimiseurs actuels sont auto-adaptatifs :
• Le constructeur à mis en mémoire des valeurs standards pour chaque paramètre.
• L’optimiseur mémorise le résultat de chaque essai : La température de confort a été atteinte
avant ou après l’heure désirée ?
• L’optimiseur recalcule ses paramètres par les lois de la statistique,
• Plus le nombre d’essais est important et plus l’heure de relance est précise.
Remarque :
• On met en mémoire dans le programme horaire, l’heure de début de la période de confort et non
pas l’heure de relance.