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DISPOSITIF ELECTRONIQUE POUR L'APPLICATION D'UN
PROCEDE POUR L'ADAPTATION DE LA PERIODE DE PRELEVEMENT D'ENERGIE ELECTRIQUE SUR LE RESEAU DESCRIPTION DE L'INVENTION L'objet de la présente invention est un dispositif électronique pour l'application d'un procédé pour l'adaptation de la période de prélèvement d'énergie électrique à partir du réseau de distribution.
Depuis longtemps, dans les Pays où la consommation d'énergie est particulièrement importante, on applique à cette énergie un tarif différent en fonction de la période de la journée où elle est prélevée par l'utilisateur. Cette différenciation tarifaire a pour but d'encourager le prélèvement d'énergie électrique pendant la nuit, lorsque le coût de cette dernière est plus bas, et de dissuader le prélèvement diurne.
Ce changement des périodes de consommation concerne surtout les sociétés de distribution ; effet, en réduisant le prélèvement diurne, il est possible d'augmenter la consommation d'énergie électrique
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pendant les heures nocturnes lorsque le prélèvement énergétique est très réduit.
De cette manière, on obtient un équilibre du prélèvement de l'énergie électrique au cours de vingt-quatre heure et cela aide, d'une façon très remarquable, le secteur de la production, surtout dans le cas où ladite production est basée sur des centrales nucléaires : centrales ont une souplesse très très basse, pratiquement nulle, et cela oblige le producteur à activer des centrales thermiques pour affronter les pics de demande énergétique.
Face à cette situation, chez les utilisateurs s'est développé un vis intérêt pour les appareils électriques de réchauffement à accumulation, en particulier pour le réchauffement de l'eau sanitaire, surtout dans des Pays comme la Belgique, la France, l'Allemagne et la Suisse.
La plupart des appareils susmentionnés fonctionne sur le principe de l'alimentation pendant le période de faible coût de l'énergie électrique et est pilotée par un thermostat qui détermine le besoin de réchauffement dû à la consommation d'énergie pendant le période de coût élevé de l'énergie, c'est-à-dire principalement pendant la période diurne.
L'alimentation en énergie de ces appareils est possible uniquement au cours de la période de la journée pendant laquelle est disponible de l'énergie électrique à faible coût, c'est-à-dire pendant les heures nocturnes.
La réalité q'un on vient de décrire a crée, toutefois, un problème
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important pour les producteurs d'électricité : effet, on relève que, pour une région géographique donnée, la demande en énergie électrique pour alimenter les appareils décrits ci-dessus, pendant la période citée de faible coût de l'énergie, a lieu pratiquement au même moment. Et voilà, alors, le motif d'un pic de la demande particulièrement élevé, qui peut être quantifié de l'ordre de 15/20% minimum de la consommation au moment du début de la demande d'énergie de la part des utilisateurs.
Le problème cité est constitué, en définitive, par le fait que à l'intérieur de la période de faible coût de la fourniture d'énergie électrique il existe aussi bien une période initiale, caractérisée par un pic de la demande, q'un période final, caractérisé par une demande minimale d'énergie ; il est donc évident que pour les producteurs d'énergie électrique se pose à nouveau le problème de savoir comment résoudre la non flexibilité d'une grande partie des installation en présence de pics de demande d'énergie, même s'ils se situent à l'intérieur de la période citée de faible coût.
Actuellement les solutions à ce problème sont réellement peu nombreuses, étant donné que le problème même se pose pour les producteurs d'électricité, alors que la solutions devrait émaner, de manière réaliste, des producteurs d'appareils électriques à accumulation. , Actuellement, les seules solutions appliquées se limitent à peu de produits constitués par les radiateurs électriques à accumulation qui sont conçus pour réaliser le déplacement du moment de la recharge au terme de la période de faible coût de l'énergie électrique. Dans le
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domaine des chauffe-eau existe la solution revendiquée dans le document belge 2000/0346, en ce qui concerne le procédé, toujours du même demandeur.
Le but de la présente invention est de réaliser un dispositif électronique capable de réaliser le procédé revendiqué par ledit document antérieur grâce à une carte électronique dotée d'un microprocesseur à logique intelligente du type dit fuzzy logic .
En particulier, le dispositif qui forme l'objet de la présente invention est caractérisé par le fait qu'il est constitué par une carte électronique qui comprend, au moins, les éléments essentiels suivants : - un microprocesseur ; - un relais de commande apte à piloter au moins une résistance électrique de l'élément qui réchauffe l'eau sanitaire ; - un potentiomètre apte au réglage de la température de l'eau sanitaire contenue par un chauffe-eau ; ce relais étant accessible à l'utilisateur ; - une première sonde de mesure de la température de l'eau sanitaire ; ladite carte pouvant comprendre également les éléments supplémentaires suivants et non indispensables au fonctionnement de la carte même : - une DEL verte apte à la signalisation du bon fonctionnement du dispositif électronique même et d'une protection efficiente d'une chaudière dudit chauffe-eau ;
- un DEL rouge apte à la signalisation des anomalies de
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fonctionnement ; - une pluralité de DELS blanches apte à la signalisation du contenu énergétique dudit chauffe-eau; - un transformateur de diminution du courant apte à l'alimentation du dispositif électronique et apte également à fournir un courant de protection de ladite chaudière du chauffe-eau; - une deuxième sonde de mesure de la température ; - un connecteur rapide apte à la connexion de la première et de la deuxième sonde de la température ; - un connecteur rapide apte à la connexion d'une batterie de chargement des piles; - un connecteur rapide apte à la connexion d'un anode et de la chaudière pour la transmission de la signalisation de l'état du fonctionnement d'un dispositif de protection cathodique de ladite chaudière ;
- un bouton de remise à l'état initial, ledit bouton permettant à un installateur d'activer la procédure d'auto-diagnostic.
Cette caractéristique et d'autres sont mieux mises en évidence grâce à la description suivante faite en référence à une forme de réalisation préférée illustrée uniquement à titre d'exemple non limitatif par les tables de dessin ci-jointes, sur lesquelles : - la figure 1 illustre le tracé de circuitation sur une carte électronique ; - la figure 2 illustre la disposition des principaux éléments opérationnels présents sur un côté de ladite carte électronique ; - la figure 3 illustre la disposition d'autres éléments opérationnels
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présents sur le côté opposé de la même carte électronique.
En décrivant le dispositif illustré dans les figures 1, 2 et 3, par 1 on a indiqué une carte' électronique.
D 14 et D 15 sont deux DELS, respectivement verte et rouge, indicatives de l'état de fonctionnement du dispositif même.
Quatre DELS de couleur blanche D10 indiquent le contenu énergétique d'un chauffe-eau.
Un transformateur TRF1 est apte aussi bien à alimenter la carte électronique 1 qu'à garantir la protection de type anodique d'une chaudière dudit chauffe-eau dont un élément chauffant, constitué d'au moins une résistance électrique, est piloté par un relais de commande REL1.
Un potentiomètre R5 permet la programmation de la température finale de l'eau contenue dans le chauffe-eau ; programmation est accessible à l'utilisateur.
Un microprocesseur Ul constitue l'intelligence dotée de mémoire du présent dispositif et contient la totalité du logiciel de pilotage du dispositif même.
Une série de connecteurs rapides T13, T15 et T5 permet la connexion de la carte 1, respectivement, à deux sondes de mesure de la température, à une batterie de chargement des piles d'un type connu, à l'anode et à la chaudière du chauffe-eau.
On fait remarquer que la carte 1 pourrait également ne contenir que l'ensemble constitué par le microprocesseur U1, par le relais REL1, par le potentiomètre R5 et par au moins une sonde de température ; ledit
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ensemble simplifié est tout de même en mesure de rendre opérationnel le procédé pour l'adaptation du prélèvement d'énergie électrique revendiqué dans ledit document belge 2000/0346.
A présent on décrit le fonctionnement du dispositif électronique qui forme l'objet de la présente invention, en suivant les références indiquées dans les figures 1, 2 et 3.
Lorsque le chauffe-eau est en fonction, l'allumage continu de la DEL verte D 14 signale un fonctionnement sans anomalies, par exemple aussi bien de la carte électronique 1 que de la protection anticorrosion efficace pour la chaudière qui contient l'eau sanitaire à chauffer.
Au cas où une anomalie de fonctionnement d'une nature quelconque se manifesterait, la DEL rouge D15, normalement éteinte, s'allumerait.
Les deux DELS citées peuvent également fonctionner en clignotant; ce fait indiquerait deux types de problèmes différent ; dans ce cas la fréquence de l'intermittence du clignotement sera différente suivant la nature du problème qui s'est présenté. Il faut remarquer que le fonctionnement à intermittence cité des deux DELS D 14 et D 15 ne se produit que si on appuie sur la touche de remise à l'état initial SW1.
L'utilisateur peut intervenir personellement pour la programmation de la température maximale souhaitée de l'eau sanitaire, et il effectue ladite intervention par l'intermédiaire du réglage du potentiomètre R5.
Ladite intervention de l'utilisateur est la seule disponible pour ce dernier, car tout le fonctionnement du dispositif qui forme l'objet de la présente invention est géré automatiquement par le microprocesseur Ul.
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Chaque jour de fonctionnement du chauffe-eau, la mémoire dont est doté le microprocesseur cité permet une comparaison immédiate et automatique avec les donnés de la journée précédente.
Pendant le réchauffement de l'eau sanitaire contenue dans le chauffeeau, l'utilisateur peut voir si les valeurs différentes et croissantes du contenu énergétique de l'eau sanitaire, c'est-à-dire, en définitive, la température atteinte par cette dernière, sont atteintes, grâce à l'allumage des quatre DELS blanches D10 en correspondance de quatre valeurs différentes et croissantes de la valeur du contenu énergétique du chauffe-eau : par exemple, chaque des DELS citées s'allumera au moment où une fraction énergétique correspondant au 25% du total auquel peut parvenir le chauffe-eau est atteinte.
Il faut noter que la facilité de réalisation de tous les câblages de la carte électronique 1 aussi bien vers les sondes de mesure de la température, que vers la batterie de chargement des piles, que de l'anode et de la chaudière du chaffe-eau est assurée par un dispositif anti-erreur approprié.
L'avantage principal du dispositif électronique qui forme l'objet de la présente invention réside dans l' intelligence du microprocesseur adopté, permettant une adaptation souple du procédé décrit dans le cité document antérieur 2000/0346 aux changements de la politique de distribution de l'énergie électrique en vigueur dans les différents Pays.
Un autre avantage est offert par la possibilité de rendre la carte 1 capable de gérer des fonctions supplémentaires en installant simplement un microprocesseur doté de possibilités opérationnelles
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plus importantes.
A ce propos, au cours de la description on a toujours parlé de la fonction d'adaptation de la période de prélèvement d'énergie électrique à partir du réseau, mais la même carte 1, uniquement par l'intermédiaire d'un microprocesseur plus évolué, pourrait également réaliser , de manière avantageuse, par exemple, un nettoyage antibactérien de l'eau sanitaire qui est contenue dans le chauffe-eau.
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ELECTRONIC DEVICE FOR THE APPLICATION OF A
PROCESS FOR ADAPTING THE PERIOD FOR COLLECTING ELECTRIC ENERGY ON THE NETWORK DESCRIPTION OF THE INVENTION The object of the present invention is an electronic device for applying a method for adapting the sampling period. of electrical energy from the distribution network.
For a long time, in the Countries where the consumption of energy is particularly important, one applies to this energy a different tariff according to the period of the day when it is taken by the user. This tariff differentiation is intended to encourage the taking of electric energy during the night, when the cost of the latter is lower, and to discourage daytime sampling.
This change in consumption periods mainly concerns distribution companies; indeed, by reducing diurnal levy, it is possible to increase the consumption of electrical energy
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during the night hours when the energy levy is very low.
In this way, we obtain a balance of the levy of electric energy during twenty-four hours and this helps, in a very remarkable way, the sector of production, especially in the case where said production is based on nuclear power plants: power plants have a very very low flexibility, practically zero, and this forces the producer to activate thermal power plants to face the peaks of energy demand.
Faced with this situation, users have developed an interest in electric heating equipment for accumulation, especially for the heating of domestic water, especially in countries such as Belgium, France, Germany and Switzerland.
Most of the aforementioned devices operate on the principle of power during the low-cost period of electric power and are driven by a thermostat that determines the need for warming due to energy consumption during the high cost period of energy, that is to say mainly during the daytime period.
The power supply of these appliances is possible only during the time of day when low-cost electric energy is available, that is during the night hours.
The reality that one has just described has, however, created a problem
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important for electricity generators: indeed, it is noted that, for a given geographical region, the demand for electrical energy to power the appliances described above, during the mentioned period of low energy cost, is practically same time. And that's the reason for a particularly high peak demand, which can be quantified in the order of 15/20% minimum of consumption at the time of the start of energy demand from users.
Finally, the problem cited is that within the low-cost period of electric power supply there is both an initial period, characterized by a peak in demand, and a period final, characterized by minimal energy demand; It is therefore obvious that for the producers of electrical energy the question arises again how to solve the non-flexibility of a large part of the installations in the presence of energy demand peaks, even if they are located at the same time. inside the quoted period of low cost.
Currently there are very few solutions to this problem, since the problem itself is for electricity producers, whereas the solution should realistically come from producers of electric storage devices. Currently, the only solutions applied are limited to products consisting of electric storage heaters which are designed to achieve the displacement of the moment of recharge at the end of the period of low cost of electrical energy. In the
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The field of water heaters is the solution claimed in the Belgian document 2000/0346, as regards the process, always from the same applicant.
The object of the present invention is to provide an electronic device capable of carrying out the method claimed by said prior document by means of an electronic card equipped with an intelligent logic microprocessor of the so-called fuzzy logic type.
In particular, the device forming the object of the present invention is characterized in that it consists of an electronic card which comprises, at least, the following essential elements: a microprocessor; - A control relay capable of controlling at least one electrical resistance of the element that heats the sanitary water; a potentiometer suitable for adjusting the temperature of the sanitary water contained by a water heater; this relay being accessible to the user; a first probe for measuring the temperature of the sanitary water; said card may also include the following additional elements and not essential to the operation of the card itself: - a green LED capable of signaling the proper operation of the electronic device itself and an efficient protection of a boiler of said water heater;
- a red LED capable of signaling the anomalies of
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functioning; a plurality of white LEDs capable of signaling the energy content of said water heater; - A current reduction transformer adapted to supply the electronic device and also able to provide a protective current of said boiler water heater; a second probe for measuring the temperature; - A quick connector adapted to connect the first and second temperature sensor; a fast connector suitable for connecting a battery for charging the batteries; - A quick connector adapted to connect an anode and the boiler for transmitting the signaling of the operating state of a cathodic protection device of said boiler;
a reset button, said button enabling an installer to activate the self-diagnosis procedure.
This characteristic and others are better highlighted by the following description given with reference to a preferred embodiment illustrated solely by way of non-limiting example by the attached drawing tables, in which: FIG. 1 illustrates the circuit diagram on an electronic card; FIG. 2 illustrates the arrangement of the main operational elements present on one side of said electronic card; - Figure 3 illustrates the layout of other operational elements
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present on the opposite side of the same electronic board.
In describing the device illustrated in FIGS. 1, 2 and 3, 1 is indicated an electronic card.
D 14 and D 15 are two LEDs, respectively green and red, indicative of the operating state of the device itself.
Four D10 white LEDs indicate the energy content of a water heater.
A transformer TRF1 is able to supply the electronic card 1 as well as to guarantee the anodic type protection of a boiler of said water heater, a heating element of which consists of at least one electrical resistance is controlled by a relay of command REL1.
A potentiometer R5 allows the programming of the final temperature of the water contained in the water heater; programming is accessible to the user.
A microprocessor U1 constitutes the intelligence provided with memory of the present device and contains all the control software of the device itself.
A series of quick connectors T13, T15 and T5 allows the connection of the card 1, respectively, to two temperature probes, to a battery of a known type, at the anode and the boiler. of the water heater.
It is pointed out that the card 1 could also contain only the assembly consisting of the microprocessor U1, the relay REL1, the potentiometer R5 and at least one temperature probe; said
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simplified set is still able to make operational the process for the adaptation of the electric power sampling claimed in said Belgian document 2000/0346.
The operation of the electronic device forming the subject of the present invention is now described, according to the references indicated in FIGS. 1, 2 and 3.
When the water heater is in operation, the continuous lighting of the green LED D 14 indicates a fault-free operation, for example of the electronic card 1 as well as the effective corrosion protection for the boiler which contains the domestic hot water. heat.
In the event of a malfunction of any kind, the red LED D15, normally off, will illuminate.
Both LEDs can also work by flashing; this fact would indicate two different types of problems; in this case the frequency of intermittency of the blinking will be different depending on the nature of the problem that has arisen. It should be noted that the cited intermittent operation of the two DELs D14 and D15 only occurs if the reset key SW1 is pressed.
The user can intervene personally for the programming of the desired maximum temperature of the domestic water, and he performs the said intervention via the setting of the potentiometer R5.
Said intervention of the user is the only one available for the latter, because all the operation of the device forming the object of the present invention is automatically managed by the microprocessor Ul.
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Each day of operation of the water heater, the memory of the cited microprocessor allows an immediate and automatic comparison with the data of the previous day.
During the heating of the sanitary water contained in the heater, the user can see if the different and increasing values of the energy content of the sanitary water, that is to say, ultimately, the temperature reached by the latter are achieved by switching on the four white LEDs D10 in correspondence of four different and increasing values of the value of the energy content of the water heater: for example, each of the LEDs mentioned will light up when a corresponding energy fraction 25% of the total that can reach the water heater is reached.
It should be noted that the ease of realization of all the wiring of the electronic card 1 as well to the temperature measuring probes, as to the battery charging battery, the anode and the boiler of the water-heater is provided by an appropriate anti-error device.
The main advantage of the electronic device forming the object of the present invention resides in the intelligence of the adopted microprocessor, allowing a flexible adaptation of the method described in the previous document 2000/0346 to changes in the distribution policy of the electrical energy in force in different countries.
Another advantage is offered by the possibility of making the card 1 capable of handling additional functions by simply installing a microprocessor with operational possibilities.
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more important.
In this connection, in the course of the description, the adaptation function of the period of sampling of electrical energy from the network has always been mentioned, but the same card 1 only via a more advanced microprocessor. , could also advantageously, for example, an antibacterial cleaning of the sanitary water that is contained in the water heater.