CA2838410A1 - Dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation a gestion d'alimentation ciblee - Google Patents

Dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation a gestion d'alimentation ciblee Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation 1 comprenant au moins un premier composant 9 de génération de chaleur et/ou de froid, au moins un second composant 13, un circuit d'alimentation 3 électrique commun au premier et second composants, et une commande 4 du circuit d'alimentation 3. Les premier et second composants coopèrent pour produire en sortie de l'air à une température choisie. Le dispositif est remarquable en ce qu'il comprend en outre un relai 5, pour interrompre l'alimentation du premier composant 9. Le relai 5 peut être activé indépendamment de la commande 4 et est disposé dans le circuit de sorte que l'alimentation du second composant 13 est indépendante de l'état d'activation du relai 5.

Description

Dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation à gestion d'alimentation ciblée.
La présente invention concerne un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation. Ce type de dispositifs est désigné habituellement par son acronyme : CVC
ou son équivalent HVAC, pour Heating, Ventilation and Air-Conditionning en langue anglaise. L'invention vise tout autant des appareils de chauffage, des appareils de climatisation et des combinaisons de ces derniers.
Les coûts de l'énergie actuels imposent une gestion fine et contrôlée de la consommation électrique. Cette gestion est nécessaire aussi bien à l'échelle des appareils électriques eux-mêmes que dans les réseaux électriques qui les alimentent. La régulation de la consommation sur la grille électrique à l'échelle d'une région ou d'un pays peut inclure des actions à l'échelle locale, par exemple sur une pluralité de domiciles.
Les systèmes de gestion de la consommation énergétique existants prennent des formes diverses. Du plus simple thermostat de chauffage électrique domestique aux gestions centralisées d'immeubles entiers, ces systèmes permettent de contrôler l'alimentation d'appareils électriques en fonction de consignes reçues.
La Demanderesse a déjà proposé un procédé de gestion et de modulation en temps réel d'une consommation électrique dans le brevet français publié sous le numéro FR 2 904 486. Ce procédé permet d'une part d'analyser la consommation électrique d'une multiplicité d'utilisateurs finaux, et de la comparer à la production d'énergie disponible sur le réseau à chaque instant. Ce procédé permet d'autre part de moduler sélectivement l'alimentation de certains appareils électriques chez ces utilisateurs finaux.
La modulation de l'alimentation couplée à l'analyse de consommation d'un grand nombre d'utilisateurs permet d'adapter la consommation électrique à la production disponible à un instant donné. En d'autres termes, au lieu d'augmenter la
2 production énergétique en cas de hausse de la demande, il devient possible de contrebalancer cette augmentation en diminuant la consommation à certains endroits du réseau. On parle alors d' effacement diffus .
L'effacement diffus permet de minimiser les variations brusques des besoins énergétiques (par exemple en début de soirée en hiver), afin de limiter les conséquences financières des pics énergétiques. En effet, ceux-ci sont habituellement compensés par la mise en fonctionnement d'équipements de productions inactifs ou des achats à un réseau étranger. L'une comme l'autre solution coûtent très cher.
Ce procédé a fait ses preuves. Néanmoins, il implique des interruptions d'alimentation régulières. Cela n'est pas compatible avec certains appareils électriques comportant des composants électroniques fragiles supportent mal des interruptions d'alimentation brutales et répétées.
Ce procédé est également incompatible avec certains appareils électriques qui nécessitent de conserver des données. Certains appareils sont en effet prévus pour être alimentés, même en état de veille, afin de préserver les informations contenues dans leur mémoire interne. Une interruption d'alimentation comme celle prévue par le procédé de la Demanderesse peut compromettre cette mémoire et provoquer des dysfonctionnements.
D'autres appareils encore ont un usage tel qu'une interruption de l'alimentation provoque une gêne immédiate pour l'utilisateur. Là encore; ces appareils sont peu compatibles avec ce procédé.
En conséquence, de nombreux appareils ne sont pas utilisés pour mettre en uvre le procédé. Cela le prive d'une partie de son efficacité et limite les économies possibles, tant énergétiques que financières.
De plus, il n'existe pas à ce jour de jeu de commandes harmonisé entre les différents modèles de climatiseurs et autres chauffage, ventilation et/ou climatisation.
3 PCT/FR2012/000238 Leur contrôle par des équipements génériques est donc compliqué, et aucune solution fiable n'existe.
La présente invention vient améliorer la situation décrite ci-dessus.
Le dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation comprenant au moins un premier composant de génération de chaleur et/ou de froid, au moins un second composant, un circuit d'alimentation électrique commun au premier et second composants, et une commande du circuit d'alimentation. Les premier et second composants coopèrent pour produire en sortie de l'air à une température choisie. Le dispositif est remarquable en ce qu'il comprend en outre un relai, pour interrompre l'alimentation du premier composant. Le relai peut être activé indépendamment de la commande, et être disposé dans le circuit d'alimentation de sorte que l'alimentation du second composant soit indépendante de l'état d'activation du relai.
Ce dispositif est particulièrement avantageux car il permet une modulation sélective de l'alimentation électrique au sein d'un appareil. Certains composants peuvent donc être contrôlés par un système étranger à l'appareil électrique lui-même.
Ces composants peuvent être temporairement modulés sans conséquence négative pour l'appareil ou pour l'utilisateur. Dans le même temps, l'alimentation électrique de certains autres composants, pour lesquels une alimentation permanente est nécessaire, ou pour lesquels une extinction n'est pas souhaitée, peut être maintenue. Les composants électroniques fragiles peuvent ainsi être préservés de coupure électrique.
Un tel dispositif n'est pas concerné par les problèmes de standardisation des commandes des appareils car il intervient directement sur l'alimentation électrique des composants que l'on souhaite contrôler. Les composants sont choisis de sorte que leur arrêt ne cause pas d'inconfort. En d'autres termes, le dispositif permet un mode de fonctionnement intermédiaire de l'appareil. Ce mode de fonctionnement intermédiaire est activable à distance par un organe de contrôle extérieur.
4 Ce type de dispositif est particulièrement adapté au domaine des dispositifs de chauffage, ventilation et/ou climatisation, par exemple les climatiseurs ou les chauffages électriques programmables. Le fonctionnement de dispositifs selon l'invention est particulièrement intéressant en combinaison avec des procédés et systèmes de gestion et de modulation en temps réel de la consommation électrique, par exemple celui cité plus haut. Cependant, le dispositif de l'invention pourrait être utilisé
avec d'autres procédés similaires.
L'invention peut prendre la forme d'un kit comprenant le dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation et le pilote agencé pour piloter le dispositif. Le pilote peut être commandé à distance par un système de gestion et de modulation en temps réel de la consommation électrique.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique du dispositif de l'invention, - la figure 2 est une vue schématique du dispositif de la figure 1 dans un circuit mettant en oeuvre le procédé du document FR 2 904 486.
Les dessins annexés sont pour l'essentiel de caractère certain, et pourront non seulement servir à compléter l'invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant.
Dans le mode de réalisation représenté en figure 1, le dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation 1 est un climatiseur. Le climatiseur 1 comprend un circuit d'alimentation 3, une commande 4 du circuit d'alimentation 3, un relai 5, un échangeur de chaleur 7 et une pluralité de composants annexes 13, 15, 17 et 19. La commande 4 est, dans l'exemple décrit ici, un interrupteur manuel. En variante, la commande 4 peut être télécommandée et/ou automatique. L'échangeur de chaleur 7 comprend un composant de génération de froid. Dans l'exemple représenté, le composant de génération de froid comprend un compresseur 9 qui fait partie d'un circuit fermé 11 de fluide caloporteur. Les composants annexes comprennent, dans l'exemple décrit ici, un programmateur 13 et des ventilateurs de distribution d'air 15, 17 et 19. Le compresseur 9 de l'échangeur de chaleur 7 ainsi que les composants annexes 13, 15, 17 et 19 sont
5 alimentés électriquement par l'intermédiaire du circuit d'alimentation 3.
Le relai 5 est disposé électriquement entre la source d'alimentation électrique et le compresseur 9 de l'échangeur de chaleur 7.
Le fonctionnement du climatiseur 1 est contrôlé par le programmateur 13. Le programmateur 13 est, dans l'exemple décrit ici, intégré au climatiseur 1 et lui est dédié.
En variante, le programmateur 13 peut être déporté et communiquer avec le climatiseur 1 par tout moyen connu. Le programmateur 13 peut également contrôler un ensemble de climatiseurs semblables au climatiseur 1. Le programmateur 13 peut également contrôler d'autres appareils, par exemples des chauffages.
Le relai 5 possède au moins une position ouverte et une position fermée . En position fermée, le relai 5 est équivalent électriquement à un interrupteur fermé, et laisse passer le courant entre la source d'alimentation électrique, le circuit d'alimentation 3 et le compresseur 9 de l'échangeur de chaleur 7. Le climatiseur 1 est en mode de fonctionnement classique, ce qui autorise le fonctionnement simultané de l'ensemble de ses composants. Lorsque l'échangeur de chaleur 7 est activé, la fonction de génération de froid est opérationnelle, tout comme les ventilateurs 15, 17 et 19. Le climatiseur 1 peut produire en sortie de l'air à la température de consigne du programmateur 13.
En position ouverte, le relai 5 fonctionne comme un interrupteur ouvert, et empêche le passage du courant entre le circuit d'alimentation 3 et le compresseur 9 de l'échangeur de chaleur 7. Le climatiseur 1 est alors en mode de fonctionnement économique , et l'alimentation du compresseur 9 est stoppée. La circulation du fluide caloporteur dans le circuit fermé 11 est arrêtée. Comme le relai 5 n'est couplé qu'au compresseur 9 dans le circuit d'alimentation 3, la position ouverte du relai 5 n'affecte pas l'alimentation électrique des composants annexes 13, 15, 17 et 19. Le relai 5 est
6 donc disposé dans le circuit d'alimentation 3 de sorte que l'alimentation des composants annexes 13, 15, 17 et 19 soit indépendante de l'état d'activation du relai 5.
Le brassage d'air par le climatiseur 1 au moyen des ventilateurs 15, 17 et 19 reste donc possible, et le contrôle du fonctionnement du climatiseur 1 par le programmateur 13 et/ou par la commande 4 est maintenu.
Le fonctionnement du climatiseur 1 avec le relai 5 en position ouverte, assure le brassage d'air mais n'assure plus le refroidissement de cet air. Un tel mode de fonctionnement permet de préserver une sensation de fraîcheur pour l'utilisateur grâce au brassage, tout en arrêtant la consommation énergétique du compresseur 9.
Lors d'une utilisation établie du climatiseur 1, c'est-à-dire autour d'une température de consigne du programmateur 13, l'arrêt du compresseur 9 de l'échangeur de chaleur 7 sur une courte durée, par exemple pendant approximativement une demi-heure, peut être fait sans que l'utilisateur perçoive une perte de confort. A
l'opposé, dans le cas où les ventilateurs 15, 17 et 19 seraient arrêtés pendant cette même courte période, l'arrêt du brassage d'air et du compresseur 9 aurait pour conséquence une augmentation de température, et une stagnation d'air. Il en résulterait une perte de confort très rapide et perceptible pour l'utilisateur. Le mode de fonctionnement économique permet donc une économie d'énergie importante tout en maintenant la sensation de fraîcheur climatique pour l'utilisateur.
Ce mode de fonctionnement limite donc la consommation totale du climatiseur 1 à l'énergie consommée par les composants annexes 13, 15, 17 et 19. Ceci est favorable d'un point de vue énergétique car le compresseur 9 est généralement le composant le plus consommateur du climatiseur 1.
En d'autres termes, en mode économique, la convection d'air assure le confort, c'est-à-dire le bien-être thermique. Cette convection, au sein d'un espace fermé, favorise l'échange thermique entre les corps, ici celui de l'utilisateur, et l'air ambiant. Dans ce mode, le climatiseur 1 ne diminue pas nécessairement la température moyenne réelle de
7 la pièce. En revanche cette température est homogénéisée dans la pièce par ventilation, ce qui optimise l'échange de chaleur.
Dans le mode de réalisation représenté en figure 1, le fonctionnement du relai est contrôlé à distance par un pilote 21. La communication entre le pilote 21 et le relai 5 peut être réalisée par des moyens de communication du relai 5. Ces moyens peuvent comprendre par exemple une liaison filaire, un émetteur-récepteur par CPL
(courants porteurs en ligne), ondes radio, WiFi, infrarouge ou par tout autre moyen adapté.
L'activation, c'est-à-dire l'ouverture du relai 5, par le pilote 21, ou sa désactivation, c'est-à-dire la fermeture du relai 5, peut découler d'une programmation directe sur le pilote 21 par l'utilisateur. Les commandes du pilote 21 peuvent être programmées à distance lorsque le pilote 21 est connecté à un réseau externe, par exemple grâce à un modem GPRS et une antenne non représentée et/ou, grâce à
une liaison vers un modem ADSL (par WiFi, CPL ou autre). Les commandes du pilote peuvent également être programmées préalablement dans une mémoire interne du pilote 21.
Le relai 5 peut comprendre en variante un circuit propre à mesurer la consommation électrique du compresseur 9. Cette mesure peut être réalisée au moyen d'une boucle à induction. Ces données peuvent être envoyées par l'intermédiaire des moyens de communication du relai 5 au pilote 21 pour traitement par celui-ci.
Dans d'autres modes de réalisation, d'autres éléments peuvent être utilisés pour le circuit de mesure.
Le pilote 21 peut également contrôler d'autres appareils électriques comportant un relai 5, des climatiseurs ou autres. Dans l'exemple présenté ici, le pilote 21 est du type du boitier décrit dans le brevet français publié sous le numéro FR 2 904 486.
Le dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation de l'invention peut être obtenu par l'installation dans tout climatiseur du relai 5, électriquement en amont du compresseur 9 de l'échangeur de chaleur 7, et en aval de la source d'alimentation
8 électrique. Il est donc possible d'adapter les climatiseurs existants. Le relai 5 peut également être intégré au circuit électrique du climatiseur 1 dès sa conception. Le relai 5 est pilotable indépendamment de la commande 4 du circuit d'alimentation électrique 3 du dispositif 1 et son état ne dépend pas du mode de fonctionnement de celui-ci. Cela signifie que l'intervention de l'utilisateur sur un moyen de commande du dispositif 1, distinct du pilote 21, est sans effet sur le relai 5.
L'installation du relai 5 dans des climatiseurs existants comprend la connexion électrique du relai 5. Pour des raisons pratiques et esthétiques, l'installation comprend de manière préférée la disposition physique du relai 5 à l'intérieur du climatiseur. Une telle intervention est rapide, simple et peu coûteuse. La faible taille du relai 5, et la simplicité de la connexion électrique permettent une adaptation à la très grande majorité
des modèles de climatiseurs déjà sur le marché.
Une telle installation préserve les systèmes de contrôle du climatiseur préexistants, par exemple les commandes, télécommandes ou autres interfaces utilisateurs. L'invention permet d'éviter les problèmes d'adaptation aux divers standards de communication adoptés par les différents fabricants en intervenant directement sur l'alimentation interne des composants.
La modulation électrique effectuée par l'intermédiaire du relai 5 préserve les informations mémorisées dans le programmateur 13. Le compresseur 9 étant généralement peu sensible aux variations brusques de courant électrique, la modulation électrique n'impacte donc pas les composants électroniques fragiles du climatiseur 1.
En variante, le dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation 1 peut être un radiateur électrique. Dans ce cas, le dispositif est semblable à celui de la figure 1, à la différence près que l'échangeur de chaleur 7 comprend un composant de génération de chaleur, par exemple à résistances électriques. Le compresseur 9 et le circuit fermé 11 de fluide caloporteur peuvent dans cette variante être remplacés par un élément de chauffage. Le fonctionnement du relai 5 est semblable à celui du climatiseur de la figure 1 : l'appareil de chauffage peut être modulé de manière contrôlée
9 indépendamment de la commande 4 du circuit d'alimentation électrique 3 du dispositif Par exemple, même en position ouverte du relai 5, les ventilateurs et/ou thermostats, considérés comme des composants annexes, peuvent continuer de fonctionner. Le radiateur électrique peut également ne pas comporter de ventilateur, et comporter un thermostat uniquement tout en étant dans le cadre de l'invention.
La figure 2 représente un diagramme schématique d'une installation comprenant le dispositif 1 de la figure 1 couplé à un pilote 21. Le pilote 21 contrôle également l'alimentation d'appareils 25 et 27, et d'un ensemble 23 d'appareils 24. Pour cela, le pilote 21 commande des relais 22 qui s'intercalent électriquement entre une source d'alimentation 33 générale, par exemple l'arrivée électrique générale d'une habitation, et les circuits électriques des appareils 24, 25 et 27.
A titre d'exemple, le circuit électrique comprend un ensemble 23 de chauffages électriques 24, un chauffe-eau 25, un onduleur 27, et un climatiseur 1 tel que décrit avec la figure 1. Les relais 22 sont reliés au pilote 21 par des canaux de communication adaptés, par exemple par liaison filaire, par courants porteurs en ligne (CPL), par ondes radio, par WiFi, par infrarouge ou par tout autre moyen adapté. Les relais 22 fonctionnent comme des interrupteurs permettant ou non l'alimentation électrique des appareils 24, 25, et 27 ou ensembles d'appareils 23. Ces relais 22 peuvent être disposés au niveau du panneau d'alimentation générale, sur les voies d'alimentation choisies pour alimenter les appareils à contrôler. La ligne d'alimentation du climatiseur 1 est démunie de relai 22 car le climatiseur 1 ne doit pas être privé d'alimentation pour les raisons détaillées précédemment. En revanche le pilote 21 est également en communication avec le relai 5, non représenté en figure 2, du climatiseur 1.
Il apparait que le dispositif 1 et le pilote 21 peuvent être vendus et/ou installés ensembles ou séparément, et donc former un kit.
Selon le procédé du brevet français publié sous le numéro FR 2 904 486, un serveur central 31 gère une pluralité de pilotes semblables au pilote 21, et répartis dans de multiples habitations. Le serveur central 31 envoie des ordres de modulation de courte durée, de l'ordre de la dizaine de minutes, à certains des pilotes 21, en fonction de l'adaptation de consommation voulue. Les pilotes 21 devant appliquer une modulation sont alternés de manière à réduire la consommation totale durablement tout en limitant la durée de modulation générée par chacun des pilotes 21.
5 L'invention permet de réduire sensiblement la consommation électrique d'un appareil de gestion climatique sans réduire significativement son efficacité, et de générer des interruptions d'alimentation électrique localisées et de courte durée dans un appareil tout en préservant des composants électroniques choisis.
10 L'invention peut être mise en oeuvre avec la très grande majorité des appareils de chauffage, ventilation et/ou climatisation existants, moyennant une intervention mineure. Le coût de l'installation du relai dans des dispositifs existants est compensé
par les économies d'énergie réalisées. L'invention permet un fonctionnement économique des dispositifs selon l'invention et de centraliser le pilotage de ces modes de fonctionnement. Un tel appareil permet un pilotage centralisé à l'échelle d'un logement, ou d'un ensemble très large de logements.

Claims (10)

Revendications
1. Dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation (1) comprenant au moins un premier composant (9) de génération de chaleur et/ou de froid, au moins un second composant (13), un circuit d'alimentation (3) électrique commun au premier et second composants, et une commande (4) du circuit d'alimentation (3), les premier et second composants coopérant pour produire en sortie de l'air à une température choisie, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un relai (5), pour interrompre l'alimentation du premier composant (9), ledit relai (5) pouvant être activé
indépendamment de la commande (4), et étant disposé dans le circuit d'alimentation (3) de sorte que l'alimentation du second composant (13) soit indépendante de l'état d'activation du relai (5).
2. Dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation selon la revendication 1, dans lequel le premier composant (9) comprend un compresseur.
3. Dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel le premier composant (9) comprend un élément de chauffage.
4. Dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le second composant comprend un programmateur (13).
5. Dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le second composant comprend au moins un ventilateur (15)
6. Dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le relai (5) comprend un circuit propre à
mesurer la consommation électrique du premier composant (9).
7. Dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le relai (5) comprend un moyen de communication par liaison filaire, par courants porteurs en ligne (CPL), par ondes radio, par WiFi et/ou par infrarouge.
8. Kit comprenant au moins un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation (1) selon l'une des revendication précédentes et un pilote (21) agencé pour commander le relai (5) dudit dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation (1).
9. Kit selon la revendication 8 dans lequel le pilote (21) peut piloter d'autres relais.
10. Kit selon l'une des revendications 8 et 9, dans lequel le pilote (21) peut être commandé à distance par un système de gestion et de modulation en temps réel de la consommation électrique.
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