Conception de thermostats électroniques proportionnels

Conception de thermostats électroniques proportionnels commandés par courant porteur
pour plinthes chauffantes électriques
Corporation Métricom du Canada
Synthèse
Corporation Métricom du Canada est une petite entreprise active en recherche et développement.
La technologie du courant porteur sur laquelle travaille Métricom permet de transmettre et de
recevoir des messages numériques introduits directement dans une ligne d'alimentation à 120 ou
220 volts. Cette technologie permet donc de constituer un réseau de communication sans ajouter
de fils, car le câblage électrique en place suffit. Le courant porteur permet, par exemple, de faire
communiquer entre eux l'ensemble des thermostats d'une résidence.
Bien que cette technologie soit déjà connue et utilisée, les systèmes disponibles sont soit trop
coûteux, soit sous-performants. Pour réaliser le projet, sans compromis quant à la performance,
Métricom a produit une puce de communication qui offre un degré de certitude raisonnable.
Métricom se trouve donc en bonne position pour développer et commercialiser une foule de
produits, tant pour le secteur résidentiel que pour les secteurs commercial et industriel.
Le projet a consisté en la conception de deux thermostats électroniques de ligne de 220 volts à
régulation proportionnelle : un thermostat maître qui émet les commandes aux thermostats
esclaves et un thermostat esclave qui reçoit et exécute les commandes émises par courant
porteur. Le système combine donc l'abaissement de température avec l'amélioration de la
régulation inhérente aux thermostats électroniques, d'où une économie d'énergie de 15 % à 22 %,
un plus grand confort, une centralisation des contrôles et une commande soit manuelle soit
programmée. La période de retour sur l'investissement varie de 2,5 à 8,3 années, selon les
normes d'isolation en vigueur lors de la construction et la durée de l’abaissement de température.
Partenaires
Monsieur Serge Mathieu, président
Corporation Métricom du Canada
477, rue Savaria
Beauport (Québec) G1C 5G9
Téléphone : 418 660-9477
Télécopieur : 418 660-9477
Contexte
La technologie du courant porteur permet de transmettre et de recevoir des messages numériques
introduits directement dans une ligne d'alimentation à 120 ou 220 volts. Cette technologie permet
donc de constituer un réseau de communication sans ajouter de fils, car le câblage électrique en
place suffit. Le courant porteur permet de faire communiquer entre eux l'ensemble des
thermostats d'une résidence.
La clé de voûte de ce projet est la communication par courant porteur. Bien que la technologie de
communication par courant porteur soit déjà connue et utilisée, les systèmes disponibles sont soit
trop coûteux, soit sous-performants. La seule façon de réaliser le projet, sans compromis quant à
la performance, consiste à mettre au point une puce de communication.
Une étude de faisabilité technico-économique a démontré que la puce envisagée est
techniquement et économiquement réalisable avec un degré de certitude raisonnable. L'entreprise
qui contrôlera tous les éléments de cette technologie sera à même de développer et de
commercialiser une foule de produits, tant pour le secteur résidentiel que pour les secteurs
commercial et industriel.
Ces produits pourraient être des prises de courant télécommandées, des interrupteurs d'éclairage
à gradateur, des régulateurs de chauffe-moteur d'automobile, des cordons électriques intelligents,
des télécommandes pour appareils de chauffage tels les convecteurs résidentiels et commerciaux,
les aérothermes, les ventilateurs de plafond et les thermopompes, des télécommandes de ballasts
électroniques pour l'éclairage fluorescent, des télécommandes et des modules de télémétrie de
type industriel, des produits de domotique.
Projet
Le projet a consisté en la conception de deux thermostats électroniques de ligne de 220 volts à
régulation proportionnelle, un thermostat maître et un thermostat esclave, adaptés au contrôle du
chauffage à plinthes électriques des résidences.
Ce projet visait trois objectifs fondamentaux :
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le développement de la fonction de régulation thermostatique;
la conception d'un thermostat esclave capable de recevoir et d'exécuter des commandes
émises par courant porteur;
la conception d'un thermostat maître programmable émettant des commandes par courant
porteur aux thermostats esclaves de l'installation.
Marchés visés
La communication par courant porteur constitue un champ d'activité très spécialisé qui devrait
connaître, selon des études américaines et canadiennes dans le secteur de la domotique, une
croissance très importante au cours des dix prochaines années. Aucun produit comparable
n'existe sur le marché pour commander des plinthes chauffantes électriques à partir d'un
thermostat central. Il s'agit donc d'une innovation.
Métricom est la seule entreprise canadienne à maîtriser cette technologie. Ses connaissances lui
permettent de mettre à la disposition des manufacturiers canadiens et étrangers toutes sortes de
produits tels que des puces de communication, des sous-produits spécialisés et des produits finis
comme les thermostats.
Résultats
Métricom a réalisé la conception de deux thermostats électroniques de ligne de 220 volts à
régulation proportionnelle, un thermostat maître et un thermostat esclave, adaptés au contrôle du
chauffage à plinthes électriques des résidences. Tous les objectifs visés ont été atteints et la
plupart ont été largement dépassés.
La nouveauté du système, le plus performant du marché, réside dans l'application de la
communication par courant porteur à l'aide d'une puce de communication qui a été élaborée dans
le cadre du projet. Ce système peut faire varier le point de consigne des thermostats esclaves à
partir du thermostat maître. Il combine donc la baisse de température avec l'amélioration de la
régulation inhérente aux thermostats électroniques, d'où une économie d'énergie de 15 % à 22 %,
un plus grand confort, une centralisation des contrôles et une commande soit manuelle, soit
programmée.
Coût et rentabilité du projet
Les résultats ont démontré que l'abaissement de la température de 1°C, vingt-quatre heures sur
vingt-quatre, a pour effet de diminuer l'énergie consommée pour le chauffage dans une
proportion variant entre 7,6 % et 10 %. Les différentes tactiques d’abaissement de la température
permettent de faire, par rapport à une température constante de 21°C, des économies d’énergie
allant de 7,7 % pour une maison construite en 1970, avec une température de 18°C la nuit
seulement à 27 % pour une maison de 1985, avec une température quotidienne constante de
16°C.
Le consommateur économise entre 120 $ et 401 $ par année, ce qui fait une moyenne de 155 $.
Le thermostat maître se vendrait 125 $ et le thermostat esclave, 100 $. Un ensemble d'un
thermostat maître et de 7,5 thermostats esclaves pour équiper une résidence moyenne coûterait
1 000 $, taxes et installation comprises. La période de retour sur l'investissement varierait alors
de 2,5 à 8,3 années, selon les normes d'isolation en vigueur lors de la construction et la durée de
l'abaissement de température.
Période de réalisation : juin 1993 à décembre 1994.