Procédé de gestion d'éléments chauffants
La présente invention se rapporte à un procédé de gestion d'éléments chauffants. Plus particulièrement, l'invention se rapporte aux appareils de chauffage comportant au moins deux unités chauffantes.
Les dispositifs de chauffage actuels ont généralement pour fonction de maintenir une température ambiante dans un local sensiblement constante. La température à laquelle le dispositif de chauffage doit maintenir la température ambiante est appelée température de consigne. Cette température de consigne est définie par un utilisateur dudit dispositif de chauffage.
Le maintien de la température ambiante sensiblement à la température de consigne se fait à l'aide d'un dispositif de régulation. Un tel dispositif de régulation a pour fonction de calculer les besoins en chaleur nécessaires pour maintenir ladite température ambiante à la valeur souhaitée de la température de consigne. Typiquement, le dispositif de régulation définit des instructions de chauffage et les envoie à l'appareil de chauffage. Afin de conserver une température ambiante sensiblement constante, le dispositif de régulation doit connaître la température ambiante.
Le dispositif de régulation comporte donc, ou est relié à, une sonde. Une telle sonde peut être une sonde extérieure, une sonde d'ambiance ou tout autre type de sonde ayant pour fonction de renseigner le dispositif de régulation sur la température prise en référence pour déterminer les besoins en chaleur. De même, pour permettre à l'utilisateur de définir la température de consigne, un dispositif de régulation doit comporter un thermostat ou tout autre dispositif apte à permettre à l'utilisateur de définir la température de consigne. Un tel thermostat permet de régler la température de consigne à l'aide de moyens mécanique, par exemple une molette graduée, ou électronique, par exemple un écran de type LCD associé à un jeu de boutons poussoirs.
Un dispositif de chauffage peut comporter un ou plusieurs appareils de chauffage. Un dispositif de régulation peut être prévu pour donner des instructions à un ou plusieurs appareils de chauffage. Dans le cas d'un dispositif de régulation donnant des instructions à un unique appareil de
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chauffage, ledit dispositif de régulation peut être directement intégré audit appareil de chauffage.
Par ailleurs, un même appareil de chauffage peut comporter plusieurs unités chauffantes. Ces unités chauffantes peuvent être identiques, ou encore posséder chacune des caractéristiques propres. Les unités chauffantes peuvent notamment présenter des puissances différentes. De même, les unités chauffantes peuvent être de natures différentes. Une unité chauffante peut ainsi être une résistance à ailettes, une résistance surfacique, un bloc accumulateur, un groupe ventilo-convecteur, un groupe thermodynamique, un échangeur à fluide avec électrovanne ou tout autre dispositif pouvant constituer une source d'émission de chaleur. Un appareil de chauffage peut comporter de nombreuses combinaisons de telles unités chauffantes. Ces combinaisons peuvent varier en fonction de la position des unités chauffantes dans l'appareil, du nombre de ces unités chauffantes, de la nature de chaque unité chauffante ou encore de la puissance de chaque unité chauffante.
Cependant, les dispositifs de régulation de l'état de la technique sont prévus pour déterminer de manière globale les besoins en chaleur à émettre par un appareil de chauffage. Typiquement, les unités chauffantes dans un appareil de chauffage sont mises à contribution de manière égale. Par exemple, le dispositif de régulation définit une certaine quantité de chaleur à émettre pour atteindre une température de consigne ; ledit dispositif de régulation donne donc comme instruction à l'appareil de chauffage de fonctionner suivant un certain taux de marche. L'appareil utilise alors toutes ses unités chauffantes au même taux de marche, qui est celui indiqué par le dispositif de régulation.
L'utilisation au taux de marche indiqué de toutes les unités chauffantes d'un même appareil de chauffage ne prend pas en compte les différences entre les unités chauffantes dudit appareil de chauffage. Ainsi, les différentes caractéristiques propres aux unités chauffantes de l'appareil ne sont pas exploitées. De même, les préférences de l'utilisateur concernant le fonctionnement de l'appareil de chauffage, en fonction de ces caractéristiques, ne sont pas prises en compte.
L'utilisateur n'a donc aucun moyen de jouer sur la flexibilité apporté par les combinaisons possibles d'unités chauffantes différentes pour un
même appareil de chauffage.
Une solution envisageable pour résoudre ce problème peut consister à intégrer un dispositif de régulation pour chaque unité chauffante d'un appareil de chauffage. Cependant, une telle solution est difficile à mettre en œuvre. De plus, une telle solution impose un surplus de pièces non négligeable. Cette solution oblige aussi l'utilisateur à régler les dispositifs de régulation indépendamment les uns des autres. La manœuvre est donc longue et laborieuse pour l'utilisateur d'un tel dispositif de chauffage.
Pour résoudre ce problème, l'invention prévoit que le dispositif de régulation permet une utilisation variable d'un appareil de chauffage en fonction des différentes unités chauffantes présentes dans ledit appareil de chauffage. Ainsi, selon l'invention, l'utilisateur peut définir une utilisation différente pour les unités chauffantes d'un même appareil de chauffage. Plus particulièrement, le procédé selon l'invention consiste à répartir l'émission de chaleur entre les différentes unités chauffantes pour fournir la quantité de chaleur nécessaire calculé par l'organe de régulation. Cette répartition peut être inégale, selon les caractéristiques des unités chauffantes et/ou les souhaits de l'utilisateur.
Un mode de réalisation préférentiel de l'invention prévoit que la répartition des émissions de chaleur entre les différentes unités chauffantes est calculée, par le dispositif de régulation, en fonction de paramètres particuliers. De tels paramètres peuvent être stockés dans une mémoire du dispositif de régulation. La répartition des émissions de chaleur entre les différentes unités chauffantes est alors appliquée, par les différentes unités chauffantes, en fonction de ces paramètres.
Un mode particulier de réalisation de l'invention prévoit que les paramètres utilisés pour le calcul de la répartition des émissions de chaleur sont ordonnés suivant un classement de priorité. Un tel classement de priorité a pour fonction de permettre l'utilisation de certains paramètres de manière préférentielle. Ce classement de priorité peut être, selon l'invention, défini par l'utilisateur lui même.
L'invention a donc pour objet un procédé de gestion d'éléments chauffants d'un dispositif de chauffage, ledit dispositif comprenant au moins un appareil de chauffage, ledit appareil comprenant au moins deux unités chauffantes reliées à un même dispositif de régulation, ledit procédé
comportant :
- une étape au cours de laquelle on alimente en énergie l'appareil de chauffage,
- une étape au cours de laquelle une sonde, connectée au dispositif de régulation, informe sur une température ambiante ledit dispositif de régulation,
- une étape au cours de laquelle le dispositif de régulation détermine un taux de marche global de l'appareil de chauffage,
- une étape au cours de laquelle le dispositif de régulation définit des instructions de chauffage et les envoie audit appareil de chauffage,
- une étape au cours de laquelle les instructions de chauffage sont appliquées aux unités chauffantes par l'appareil de chauffage, ledit procédé comportant en outre une étape au cours de laquelle le dispositif de régulation calcule des taux de marche distincts pour les différentes unités chauffantes, en fonction du taux de marche global de l'appareil de chauffage et de paramètres de répartition de chaleur entre les unités chauffantes, lesdits paramètres étant stockés dans une mémoire de données du dispositif de régulation.
Selon une forme préférentielle de l'invention, les paramètres utilisés pour le calcul des taux de marche distincts sont sélectionnés parmi un ensemble de paramètres possibles, stockés dans la mémoire de données du dispositif de régulation.
Selon une forme préférentielle de l'invention, le procédé comporte une étape au cours de laquelle les paramètres sont sélectionnés selon un ordre de priorité.
L'invention a également pour objet un dispositif de chauffage muni de moyens de mise en œuvre d'un tel procédé.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent :
- Figure 1 : Une vue schématique d'un dispositif de chauffage selon l'invention.
- Figure 2 : Un schéma des étapes du procédé selon l'invention.
La figure 1 représente une vue schématique d'un dispositif de chauffage selon l'invention.
Un dispositif 1 de chauffage selon l'invention comporte un ou plusieurs appareils 2 de chauffage. Pour émettre de la chaleur, le procédé selon l'invention comporte une étape 3 durant laquelle le dispositif 1 de chauffage est alimenté en énergie. L'alimentation en énergie du dispositif de chauffage est, par exemple, effectuée au moyen d'une prise électrique 4.
Selon l'invention, l'appareil 2 de chauffage comporte au moins deux unités 5 chauffantes. Les unités 5 chauffantes peuvent, par exemple, être une résistance à ailettes 6, une résistance surfacique, un bloc accumulateur, un groupe ventilo-convecteur 7, un groupe thermodynamique ou encore un échangeur à fluide avec électrovanne.
Le dispositif 1 de chauffage a entre autres pour fonction de maintenir une température ambiante 8 sensiblement constante dans un local. La température à laquelle le dispositif 1 de chauffage doit maintenir la température ambiante 8 peut être définie par un utilisateur dudit dispositif 1 de chauffage. On appelle température de consigne 9 cette température définie par ledit utilisateur.
Afin de définir correctement les besoins de chaleur du local permettant de maintenir la température ambiante 8 au niveau de la température de consigne 9, il est nécessaire que le dispositif 1 de chauffage connaisse la température ambiante 9 dans ledit local. La température ambiante 8 est nécessaire pour connaître la différence entre la température de consigne 9 et la température ambiante 8. Une étape 10 de sondage de la température ambiante est donc nécessaire. Une sonde 11 est utilisée pour cette étape 10 de sondage. La température ambiante 8 relevée lors de l'étape 10 de sondage est transmise à un dispositif 12 de régulation. Une telle sonde 11 peut aussi être directement intégrée au dispositif 12 de régulation. Le dispositif 12 de régulation peut être intégré directement dans l'appareil 2 de chauffage. Un dispositif 12 de régulation intégré à l'appareil 2 de chauffage n'interagit, en général, qu'avec ledit appareil 2 de chauffage, c'est à dire indépendamment d'éventuels autres appareils 2 de chauffage présent dans le local.
Un dispositif 12 de régulation peut aussi être indépendant, c'est à dire non intégré à l'appareil 2 de chauffage. Un tel dispositif 12 de régulation indépendant peut interagir avec un ou plusieurs appareils 2 de chauffage. Le dispositif 12 de régulation a pour fonction de calculer les besoins
en émission de chaleur nécessaire pour maintenir la température ambiante 8 au niveau de la température de consigne 9. Pour cela, le dispositif 12 de régulation détermine, lors d'une étape 13 du procédé selon l'invention, un taux 14 de marche global de l'appareil 2 de chauffage. Par ailleurs, afin de définir la température de consigne 9, un thermostat 15 est intégré au dispositif 12 de régulation. Le thermostat 15 comporte, par exemple dans le cas d'un thermostat électronique 15, un écran LCD rétro-éclairé 16. L'écran 16 affiche toutes les informations utiles pour l'utilisateur, entre autres la température ambiante 8 et la température de consigne 9. Le réglage de la température de consigne 9 se fait à l'aide d'un dispositif de réglage 17. Typiquement, le dispositif de réglage 17 comporte un bouton poussoir 18 « + » et un bouton poussoir 49 « - ». Les boutons poussoirs 18 et 43 servent respectivement à augmenter ou à diminuer la température de consigne 9. Après avoir déterminé le taux de marche 14, le dispositif 12 de régulation définit des instructions 19 de chauffage et les envoie à l'appareil 2 de chauffage lors d'une étape 20 du procédé selon l'invention. L'appareil 2 de chauffage comporte un boîtier de commande 21. Ce boîtier de commande 21 réceptionne les instructions 19 de chauffage. Lors d'une étape 22 du procédé, le boîtier de commande 21 applique aux unités chauffantes 5 dudit appareil 2 de chauffage les instructions 19 de chauffage.
Dans les dispositifs 1 de chauffage de l'état de la technique, l'appareil 2 de chauffage fait fonctionner ses unités chauffantes 5 de manière identique durant l'étape 22 d'application des instructions 19. Typiquement, l'appareil 2 de chauffage applique le même taux 14 de marche global à ses unités chauffantes 5, quelles que soient les caractéristiques desdites unités chauffantes 5.
Le procédé de l'invention comporte une étape 23 de répartition d'émission de chaleur entre les unités chauffantes 5. Au cours de cette étape 23, une répartition des taux de marche de chaque unité chauffante 5 est déterminée. Cette détermination s'effectue en fonction du taux 14 de marche global de l'appareil 2 de chauffage, déterminé lors de l'étape 13 du procédé.
Le dispositif 12 de régulation comporte une mémoire de données 24, une mémoire de programme 25, un microprocesseur 26, une interface d'entrée 27, une interface de sortie 28 et au moins un bus de communication
29. Les informations sur la température ambiante 8 relevées par la sonde 11 sont transmises au dispositif 12 de régulation via son interface d'entrée 27. Ces informations sont soit utilisées directement par le microprocesseur 26, soit stockées en mémoire de données 24 pour être utilisées par la suite. Le bus de communication 29 relie entre eux, au moins en partie, les différents éléments du dispositif 12 de régulation. Typiquement, le bus 29 permet la circulation des informations dans le dispositif 12 de régulation. Les informations nécessaires aux différentes étapes du procédé circulent, via le bus 29, des mémoires 24 et 25 et/ou de l'interface d'entrée 27 jusqu'au microprocesseur 26. Les données, ainsi que les instructions qui découlent des calculs effectués par le microprocesseur 26, circulent via le bus 29 du microprocesseur 26 jusqu'à l'interface de sortie 28. Ces données sont transmises depuis l'interface de sortie 28 à l'appareil 2 de chauffage. Plus particulièrement, ces données sont transmises au boîtier de commande 21 de l'appareil 2 de chauffage.
Selon le procédé de l'invention, le calcul des besoins de chaleur est tel qu'il détermine une répartition de l'émission de chaleur en fonction des unités 5 chauffantes de l'appareil 2 de chauffage. Une telle répartition prend tout son intérêt lorsque les unités chauffantes 5 sont de natures différentes. Le procédé selon l'invention est aussi intéressant lorsque les unités 5 chauffantes sont de puissances différentes.
Selon le procédé de l'invention, la répartition d'émission de chaleur entre les unités 3 chauffantes est calculée en fonction de paramètres 30 stockés dans la mémoire de donnée 24 du dispositif 12 de régulation. Le procédé selon l'invention comporte donc une étape 31 de sélection des paramètres à appliquer.
De tels paramètres 30 permettent de gérer les préférences d'utilisation de l'appareil 5 de chauffage. Ainsi, le dispositif 12 de régulation optimise le fonctionnement du dispositif 1 de chauffage en fonction de ces paramètres 30. Ces paramètres 30 peuvent par exemple être des paramètres de confort 32, de sécurité 33, de rendement 34, de puissance appelée 35, de coût tarifaire 36 ou de critères écologique 37. Les paramètres 30 cités ci-dessus sont donnés à titre d'exemples non limitatifs.
Des paramètres de confort 32 peuvent entraîner la sélection en priorité d'une unité chauffante 5 en façade. Une telle sélection favorise un
point chaud permanent et le rayonnement de la chaleur émise. Pour remonter rapidement la température ambiante 8, par exemple lors d'un changement de température de consigne 9, les paramètres de confort 32 peuvent déterminer une sélection en priorité d'un groupe ventilo-convecteur. Des paramètres de sécurité 33 peuvent définir en priorité une sélection d'unités chauffantes 5 convectives. De telles unités chauffantes 5 convectives permettent de maintenir à basse température l'appareil 2 de chauffage.
Des paramètres de rendement 34 peuvent définir en priorité la sélection d'unités chauffantes 5 thermodynamiques. Par ailleurs, de tels paramètres de rendement 34 peuvent entraîner la sélection prioritaire d'unités chauffantes 5 hydrauliques à échangeur à fluide. Dans un mode de réalisation préférentiel, la sélection prioritaire de l'unité chauffante 5 hydraulique à échangeur à fluide se fait en fonction de la température dudit fluide.
Des paramètres de gestion 35 de la puissance appelée permettent de choisir en priorité les unités chauffantes 5 dont la puissance nominale correspond le mieux aux besoins en chaleur du local.
Des paramètres tarifaires 36 sélectionnent en priorité les unités chauffantes 5 dont l'énergie est la plus avantageuse sur une période en cours. Eventuellement, un dispositif à accumulateur peut permettre de stocker cette énergie.
Des paramètres écologiques 37 permettent de sélectionner en priorité les unités chauffantes 5 à énergie renouvelable. La priorité définie par ces paramètres écologiques peut aussi prendre en compte les unités chauffante 5 à émission de gaz à effet de serre.
La répartition 23 d'émission de chaleur est donc calculée par le dispositif 12 de régulation, en fonction des paramètres 30 sélectionnés ; les instructions 19 résultant dudit calcul sont alors appliquées aux unités chauffantes 5 par l'appareil 2 de chauffage. Plus particulièrement, le boîtier de commande 21 applique un taux de marche 50 distinct à chaque unité chauffante 5 en application desdites instructions 19.
Dans un mode de réalisation particulier du procédé selon l'invention, un utilisateur peut définir un ordre 41 de priorité parmi les paramètres 30 de répartition. Pour cela, le procédé selon l'invention comporte une étape 38 de
détection des priorités. Durant cette étape, le procédé selon l'invention observe s'il existe un ordre de priorité parmi les paramètres 30.
S'il n'existe pas de telle priorité, le procédé selon l'invention va directement à l'étape 31 de sélection de paramètres. Si une telle priorité est définie, les paramètres 30 ayant la plus grande priorité sont sélectionnés lors d'une étape 39. Une étape 40 vérifie que les paramètres 30 non encore sélectionnés ayant la plus grande priorité restante ne sont pas en contradiction avec les paramètres déjà sélectionnés. Typiquement, cette étape vérifie qu'un paramètre ne souhaite pas sélectionner en priorité une unité chauffante 5 qui serait déjà exclue par des paramètres 30 déjà sélectionnés. Si les paramètres 30 restants ayant la plus importante priorité ne sont pas en contradiction avec les paramètres 30 déjà sélectionnés, alors le procédé selon l'invention effectue l'étape 39 de sélection desdits paramètres 30 restants prioritaires. Cette étape 39 et l'étape 40 se répètent jusqu'à ce qu'il n'y ait plus de paramètres 30 à sélectionner ou que les paramètres 30 restants soient en contradiction avec les paramètres 30 déjà sélectionnés. Dans le cas de paramètres 30 prioritaires restants en contradiction avec les paramètres 30 déjà sélectionnés ou lorsqu'il ne reste plus de paramètres 30 à sélectionner, le procédé selon l'invention effectue l'étape 20 de définition et d'envoi des instructions 19 en fonction des paramètres 30 sélectionnés.
L'ordre 41 de priorité est stocké dans la mémoire de données 24 du dispositif 12 de régulation. Cet ordre 41 de priorité peut être défini par l'utilisateur à l'aide d'un programme 42 de priorité. Ledit programme 42 de priorité peut être contenu dans la mémoire de programme 25 du dispositif 12 de régulation. Ce programme 42 peut être à l'origine des étapes de scénarisation 38, de sélection 39 et recherche de non-contradiction 40 du procédé selon l'invention.
La figure 2 représente un schéma des étapes du procédé selon l'invention. Les dispositifs de chauffage de l'état de la technique, tels que décrits ci-dessus, ne comportent que l'étape 3 d'alimentation du dispositif 1 de chauffage, l'étape 10 de sondage de la température ambiante 8, l'étape 13 de détermination du taux 14 de marche de l'appareil 2 de chauffage, l'étape 20 de définition et d'envoi des instructions 19 de chauffage par le dispositif 12 de régulation et l'étape 22 d'application desdites instructions 19
par l'appareil 2 de chauffage.
Le procédé selon l'invention comporte, en plus du procédé classique, une étape 23 de définition de taux de marche 50 distincts entre les différentes unités chauffantes 5 de l'appareil 2 de chauffage. L'étape 20 de définition et d'envoi des instructions 19 est effectuée après cette étape 23 de définition de taux de marche 50 distincts. Les instructions 19 correspondent aux taux de marche 50 distincts déterminés.
Dans un mode préférentiel de réalisation du procédé selon l'invention, ledit procédé selon l'invention comporte une étape 31 de sélection de paramètres 30 de répartition de chaleur entre les unités 5 chauffantes. Une telle étape 31 de sélection peut être effectuée directement par l'utilisateur. L'étape 23 de définition des taux de marche 50 se fait en fonction des paramètres sélectionnés.
Un autre mode préférentiel de réalisation du procédé selon l'invention prévoit une étape 38 de scénarisation des ordres de priorité. Typiquement, les paramètres 30 de répartition sont classés suivant un ordre 41 de priorité. Si un tel ordre 41 de priorité n'est pas défini, le procédé selon l'invention effectue directement l'étape 31 de sélection de paramètres 30. Si un tel ordre 41 existe, le procédé selon l'invention comporte une étape 39 durant laquelle les paramètres 30 ayant l'ordre le plus important sont sélectionnés. Une étape 40 du procédé selon l'invention regarde si les paramètres 30 non encore sélectionnés ayant l'ordre de priorité le plus important ne sont pas en contradiction avec les paramètres 30 déjà sélectionnés. Si tel est le cas, le procédé selon l'invention passe directement à l'étape 23 de répartition des taux de marche. Si ce n'est pas le cas, le procédé selon l'invention exécute une nouvelle fois l'étape 39 de sélection du paramètre prioritaire.