EP3239621B1 - Procede de detection de deficiences d'un dispositif de chauffage - Google Patents

Procede de detection de deficiences d'un dispositif de chauffage Download PDF

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EP3239621B1
EP3239621B1 EP17168597.7A EP17168597A EP3239621B1 EP 3239621 B1 EP3239621 B1 EP 3239621B1 EP 17168597 A EP17168597 A EP 17168597A EP 3239621 B1 EP3239621 B1 EP 3239621B1
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EP
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tcons
temperature
relance
tint
instant
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EP3239621A1 (fr
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Paul Malisani
Frédéric GASTIGER
Béatrice SUPLICE
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Electricite de France SA
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Electricite de France SA
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Publication date
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00—Details
    • F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F24D19/1009—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/10—Control of fluid heaters characterised by the purpose of the control
    • F24H15/104—Inspection; Diagnosis; Trial operation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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    • F24H15/10—Control of fluid heaters characterised by the purpose of the control
    • F24H15/174—Supplying heated water with desired temperature or desired range of temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24H15/00—Control of fluid heaters
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    • F24H15/212—Temperature of the water
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    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/30—Control of fluid heaters characterised by control outputs; characterised by the components to be controlled
    • F24H15/395—Information to users, e.g. alarms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/40—Control of fluid heaters characterised by the type of controllers
    • F24H15/414—Control of fluid heaters characterised by the type of controllers using electronic processing, e.g. computer-based
    • F24H15/45—Control of fluid heaters characterised by the type of controllers using electronic processing, e.g. computer-based remotely accessible
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/30—Control of fluid heaters characterised by control outputs; characterised by the components to be controlled
    • F24H15/355—Control of heat-generating means in heaters

Definitions

  • the present invention relates to a method for detecting deficiencies of a heating device.
  • Heating devices and in particular gas boilers (which burn gas to heat water circulating in a circuit in order to release its heat at the level of radiators) are complex pieces of equipment that undergo ignition cycles all day long. /extinction that cause wear and the need for regular maintenance.
  • the heating devices are generally subject to two values of a temperature set point supplied by a thermostat, a high one (for example 20° C.) typically associated with periods of active presence in the dwelling (for example in the morning and the evening), and a lower one (for example 18°C) typically associated with periods of absence and night.
  • a temperature set point supplied by a thermostat a high one typically associated with periods of active presence in the dwelling (for example in the morning and the evening), and a lower one (for example 18°C) typically associated with periods of absence and night.
  • a malfunction of the heating device results in non-compliance with the setpoint: the thermostat sends the relaunch order, but the latter does not work, which results in a lack of rise in the interior temperature, or even at a further decline. This is results in a feeling of discomfort for the inhabitant, and can mean that the boiler is at the end of its life or badly connected to the thermostat.
  • failure detection methods by pattern recognition and learning have been proposed, see for example the document GB2524033 .
  • the invention improves the situation.
  • the invention relates to a heating device comprising a system according to the second aspect.
  • the invention proposes a method for detecting deficiencies of a heating device 10 in operation in a given environment, typically the air inside a building.
  • said given medium can also be water from a reservoir.
  • said medium is a space whose temperature is regulated by suitable means.
  • the device 10 can heat said medium directly (if for example it is an electric convector), or alternatively indirectly by heating a heat transfer fluid (typically water).
  • a heat transfer fluid typically water
  • the device 10 typically comprises a boiler 11 (with one or more gas or oil burners, etc. or electrical means such as one or more resistors, a heat pump, etc.), heating water circulating in a circuit 12 and transferring its heat to the medium to be heated via radiators 13 when the medium is air.
  • Boiler 11 means any equipment capable of heating a liquid heat transfer fluid to heat said given medium.
  • a device 10 for heating the air of a building comprising a boiler 11, a circuit 12 of water (or another heat transfer fluid) and at least one radiator 13 in heat exchange with the air (which forms said given medium).
  • Device 10 also comprises at least one temperature probe 20 configured to emit a signal representative of the temperature of said given medium to be heated, and a control module 21 of said heating device 10 as a function of said signal emitted by probe 20.
  • the probe 20 and the control module 21 commonly form a single piece of equipment 14 in the form of a box, often fixed to the wall, called a thermostat.
  • the Device 10 is in a “normal” temperature-regulated operating mode. To do this, the probe or probes 20 continuously or intermittently send the signal representative of the temperature of the medium. This signal can be a sending of data numerically representing the temperature, or an electrical signal, one parameter of which is a function of the temperature.
  • the control module 21 is typically an electronic card which triggers the heating or not depending on the measured temperature, instructions, and many other possible parameters (programming, season, time slots, off-peak hours/peak hours, usual uses of the user, etc.).
  • a heating device 10 is configured to regulate the temperature of the medium as a function of a setpoint temperature which is a function of the time which will be designated Tset(t).
  • At least two setpoint temperature values including a "comfort” temperature which is the average temperature desired in ranges corresponding to the presence of the user, and a “night” temperature which is the temperature desired average in periods of absence of the user and at night.
  • the setpoint temperature as a function of time is generally a step function.
  • any function Tcons(t) defined piecewise over a given operating interval typically a day
  • can be used including including a function including ramps, non-linear fragments, etc.
  • control module 21 is thus configured to activate the boiler 11 when the signal received is representative of a temperature lower than the setpoint temperature Tcons(t), and/or configured to deactivate the boiler 11 when the signal received is representative of a temperature above the setpoint temperature Tcons(t).
  • a slight hysteresis phenomenon means that the control module 21 is rather configured to activate the boiler 11 when the signal received is representative of a temperature lower than Tcons(t) - ⁇ , and to deactivate the boiler 11 when the signal received is representative of a temperature greater than Tcons(t) + ⁇ (the induced difference of 2 ⁇ is generally around 3°C). This avoids a kind of unnecessary rapid oscillation around the set temperature.
  • control module 21 regulates the temperature of the medium via the activation / deactivation of the boiler 11 (or another means of heat production ) of the heater 10 as a function of signals transmitted to it, which signals may represent temperatures and/or operating instructions.
  • the system further comprises data processing means 30 for implementing the present method.
  • These means 30 can be distinct or integrated in, or even combined, with the module 21, or those of a distinct piece of equipment (either local such as an internet access box 31, or possibly remote, and for example a server placed in the premises of a maintenance operator of the device 10).
  • a distinct piece of equipment either local such as an internet access box 31, or possibly remote, and for example a server placed in the premises of a maintenance operator of the device 10.
  • the means 30 are arranged locally but connected to a communication network 3 such as the Internet via the box 31, in particular for communication with servers of such an operator of the device 10.
  • the means 30 are in communication with the thermostat 14 to recover the temperature measured by the probe 20 and the known setpoint temperature of the control module 21.
  • the figure 1b represents an alternative embodiment in which the data processing means 30 are combined with the control module 21.
  • the figure 1c represents another alternative embodiment in which on the one hand the control module is integrated into the boiler 11, and the processing means 30 are those of the internet access box 31.
  • the present method advantageously does not include the calculation of any temperature error e(t).
  • the method thus begins with a step (a) of measurement by a probe 20 of the temperature in said space over time over a given time interval.
  • This interval is preferably the one over which the setpoint Tcons(t) is defined, and is in particular one day.
  • the measured temperature Tint(t) can be measured substantially continuously, or every ⁇ t (a constant step, for example 1s), so as to have a sampling of the temperature at a speed much faster than the variations temperature, which makes it possible to recreate the Tint(t) function.
  • a step (b) the data processing means 30 detect a time of upward variation Time_Init of the temperature setpoint over the time Tcons(t). In other words, the start of a raise is detected.
  • the processing means 30 compare the current setpoint temperature with that of the previous step. If Tcons(t) > Tcons(t + ⁇ t) (generally to within at least one deviation ⁇ ).
  • a boolean raise is set to a true state on detection of the moment of upward variation, and no detection is made if it was already in a true state (so as to verify that we n was not already in recovery).
  • the restart is directly judged successful, whereas in the second case the setpoint goes down again while the temperature of the medium has not succeeded in catching up with the setpoint, and the restart is just judged to be finished.
  • the first case is generally synonymous with no deficiency of the device 10 even if, as will be seen, certain deficiencies can be identified later, whereas the second case is generally synonymous with deficiency of the device although this is not always true.
  • the second case is generally synonymous with deficiency of the device although this is not always true.
  • the duration between the increase and the decrease in the setpoint i.e. the duration of the slot
  • the system cannot conclude on a possible deficiency of the device 10, and the method will be repeated at the next restart.
  • any boolean relaunch is then reset to the false state, so that a new relaunch can be detected.
  • the success threshold is advantageously between 0 and 0.5°C, preferably around 0.1°C.
  • minimum and maximum temperatures T_min, T_max measured over said duration of relaunch Duration_Relance are calculated during step (c): when a new relaunch is detected at the end of step (b), the values T_min, T_max are initialized at the middle temperature at the start of the Tint_init restart, and updated as long as the restart is in progress (ie the boolean restart is true).
  • T_min, T_max have well for value the lowest/highest temperatures encountered during the relaunch.
  • step (c) furthermore comprises checking that at the end of a predetermined Time_Analysis period from said instant of upward variation Time_Init , the measured temperature Tint(t) has not decreased more than a predetermined drop threshold, denoted Seuil_Baisse.
  • step (e) the device 10 will be determined in a completely stopped state in step (e) (see below ) and there is no need to consider further (the rest of step (c) and step (d) can be skipped).
  • Said predetermined Time_Analysis duration is advantageously between 20 minutes and 1 hour, preferably about half an hour.
  • the drop threshold Seuil_Baisse is for its part advantageously between 0.25 and 1° C., preferably about 0.5° C.
  • a step (d) sees the calculation by the data processing means 30 of a heating rate Allure as a function of said duration of revival Duration_Relance and of the minimum and maximum temperatures T_min, T_max measured over said Duration_Relance relaunch duration.
  • heating rate is meant the average time to reach a rise of one temperature unit, and this quantity, homogeneous in contrast to a speed, is expressed in time per degree. It will be understood that the concept of appearance is known to those skilled in the art.
  • step (d) the calculation of the pace (implemented in step (d)) and its study are subject to the observation of a "significant" boost, in other words a stimulus that has lasted long enough.
  • the pace is only calculated if said measured temperature Tint(t) catches up with the temperature set point over time Tcons(t) to within a predetermined success threshold (ie successful restart), and no if the data processing means 30 detect a moment of downward variation of the temperature setpoint during the time Tcons(t) (ie restart completed without being determined successful), due to the potential non-significance of such a revival ended.
  • the relaunch duration Duration_Relance determined is greater than a significance threshold depending on the difference between the measured temperature Tint (t) and the temperature setpoint Tcons (t) at the instant of upward variation Time_Init. In other words, it is verified that the reminder was long enough for conclusions to be drawn.
  • This significance threshold depends on the “intensity” of the setpoint increase. In fact, even a long slot of several hours may be insufficient to succeed in any restart if the setpoint to be reached is disproportionate (for example 28°C). In other words, the significance level is chosen such that a functional device, even poorly adjusted, should be capable, if left to operate for such a duration, of reaching the target set point value. By symmetry, for a relaunch duration less than the significance threshold, certain devices, even well tuned, could not arrive at the target setpoint, hence the risk of false positives.
  • Allure_Relance_Type * (Tcons_cible - Tint_init) Allure_Relance_Type * (Tcons (Temps_Init) - Tint (Temps_Init))
  • Allure_Relance_Type is a predetermined constant (homogeneous at a rate) advantageously between 1.5 and 3 hrs/°C, preferably around 2 hrs/°C (this means that a functional device exhibiting a rate lower than Allure_Relance_Type should be able over the Dur_Relance duration to go from Tint_init to Tcons_target. And as explained before, 2 hrs/°C is already a "bad" pace).
  • the duration of significance associated with a high set point slot at 20° C. relative to a low set point at 18° C. is four hours.
  • a step (e) it will be effectively determined whether the device 10 potentially has a deficient state, and advantageously which one.
  • “Completely shut down” means that device 10 does not appear to have operated for at least most of the given time interval. While this may mean that device 10 is out of order and needs to be repaired, simpler explanations may be that the link between control module 21 and the operational part of device 10 is cut (i.e. device 10 does not receive no more ignition orders), or even quite simply that the user has switched off his device 10 and has forgotten to switch it on again.
  • tests can be considered (for example by telephone with the user) before a technician travels.
  • “poorly adjusted” means that the device 10 produces slow restarts. It thus presents abnormally low performance, or is even undersized for the environment in which it operates (it is for example incapable of coping with certain episodes of intense cold even when operating at full speed). This is also a deficiency, but which does not necessarily mean that the device 10 must be repaired: the latter may work perfectly, but be unsuitable for the building. It is possible to act by installing for example another device 10 in addition.
  • the device 10 can just be “poorly adjusted” (i.e. the stimulus is not late but of insufficient intensity), just “temporarily stopped” (i.e. the stimulus is late but of sufficient intensity), or “temporarily stopped and badly adjusted” which corresponds to a stop followed by a slow restart.
  • the device 10 is advantageously determined in a completely stopped state.
  • the device 10 is advantageously determined in an incorrectly adjusted state if the Allure heating rate is greater than a first predetermined threshold, denoted Seuil_Bas.
  • the device 10 is advantageously determined in a very badly adjusted state in step (e) if the Allure heating rate is greater than a second predetermined threshold greater than the first predetermined threshold, denoted Seuil_Haut.
  • the Allure heating rate is lower than the first predetermined threshold, then the state of the device 10 is nominal (no deficiency), provided nevertheless that it is not, in parallel, determined temporarily stopped (which is theoretically not possible if the threshold values are well chosen).
  • the first threshold Seuil_Bas is advantageously between 0.75 and 1.5 h/°C, preferably about 1 h/°C.
  • the second threshold Seuil_Haut is for its part advantageously between 2 and 3 h/°C, preferably about 2.5 h/°C.
  • the device 10 is determined to be in a temporarily stopped or completely stopped state in step (e) if the data processing means 30 have detected a moment of downward variation of the temperature setpoint during the time Tcons(t) (retry completed without being successful) and the retry duration Duration_Relance determined is greater than the significance threshold.
  • the data processing means 30 advantageously determine what fraction of the relaunch has been carried out within the relaunch duration. In other words, they determine by what percentage the measured temperature Tint(t) has caught up with the setpoint temperature Tcons(t).
  • the maximum variation in the indoor temperature Tint(t) between the start and the end of the restart ( T_max - Tint_init ) is compared with the temperature interval to be covered at the time of the set point increase Temps_init (ie Tcons_cible - Tint_init ).
  • the device 10 is determined as being in a completely stopped state in step (e) if at the end of the restart duration Duration_Relance the measured temperature Tint(t) has not increased by at least the predetermined fraction Rate_Relaunch of the difference between the temperature setpoint Tset(t) and the temperature measured at said instant of variation at the increase Time_Init (ie T_max - Tint_init ⁇ Rate_Relaunch * (Tcons_target - Tint_init)).
  • the predetermined fraction Rate_Relance is advantageously between 40 and 75%, preferably about 50%.
  • the pace can be calculated and studied so as to also check whether the device 10 is not furthermore incorrectly adjusted.
  • a step (e) is implemented for triggering an alarm by the data processing means 30 if the device 10 is determined to be faulty.
  • the type of alarm implemented by the means 30 may depend on the type of deficiency identified.
  • the alarm can be a visual signal (for example via a color code, in particular red if the deficiency is for example a complete stop), or a notification of a potential problem in the longer term typically if the device 10 is determined incorrectly rule.
  • the figures 2a and 2b respectively illustrate the measured temperature Tint(t) and the setpoint temperature Tcons(t) in a normal case (no deficiency) and in a case of a defective device 10, over a period of two days (two time intervals).
  • the associated rate is less than 0.5h/°C, which means that the boiler is very well regulated.
  • the measured temperature decreases more than the predetermined drop threshold (0.5° C.), which means that the device 10 is directly determined to be completely stopped.
  • the invention relates to a system for detecting deficiencies of a heating device 10 in operation in a given environment. This is a system for implementing the previous method.
  • This system can be of many different natures and encompass one or more pieces of equipment (i.e. the probe(s) 20 and the processing means 30 can be remote).
  • the probe or probes 20 are those of a thermostat 14 also comprising the control module 21, and even more preferably the data processing means 30 are combined with the control module 21. In other terms, this system is typically thermostat 14.
  • the invention also relates to the device 10 comprising these elements.

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Description

    DOMAINE TECHNIQUE GENERAL
  • La présente invention concerne un procédé de détection de déficiences d'un dispositif de chauffage.
    • ETAT DE L'ART
  • Les dispositifs de chauffage, et notamment les chaudières à gaz (qui brulent du gaz pour chauffer de l'eau circulant dans un circuit afin de libérer sa chaleur au niveau de radiateurs) sont des équipements complexes subissant à longueur de journée des cycles d'allumage/extinction qui entraînent une usure, et la nécessité de maintenances régulières.
  • En particulier, les dispositifs de chauffage sont en général soumis à deux valeurs d'une consigne de température fournie par un thermostat, une haute (par exemple 20°C) typiquement associée aux périodes de présence active dans le logement (par exemple le matin et la soirée), et une plus basse (par exemple 18°C) typiquement associée aux périodes d'absence et de nuit.
  • Alors que les phases de consigne basse correspondent généralement à une baisse progressive de la température (le dispositif de chauffage étant éteint), les moments de passage de la consigne basse à la consigne haute (par exemple 7h et 18h) entraînent au contraire une remise en marche forcée appelée « relance ».
  • Un dysfonctionnement du dispositif de chauffage se traduit par un non-respect de la consigne : le thermostat envoie l'ordre de relance, mais celle-ci ne fonctionne pas, ce qui se traduit par une absence de remontée de la température intérieure, voire à une poursuite de la baisse. Cela se traduit par une sensation d'inconfort pour l'habitant, et peut signifier que la chaudière est en fin de vie ou mal connectée au thermostat.
  • Il est donc important de disposer de mécanismes de diagnostic de panne pour l'utilisateur, mais aussi pour l'entreprise qui gère la maintenance des équipements, de sorte à lui permettre d'optimiser la gestion de son parc. En effet, un diagnostic automatique permet de discriminer les appels des clients au service maintenance de sorte à améliorer la gestion des différents cas, en limitant les déplacements inutiles de techniciens/réparateurs. Il est également souhaitable de favoriser le remplacement efficace des systèmes défaillants, en détectant plus rapidement l'origine de la panne.
  • Ainsi, il a été proposé des solutions permettant de déterminer une température théorique du bâtiment chauffé, de sorte à la comparer à la température réelle. Cela nécessite toutefois d'avoir accès à des données supplémentaires, comme la température extérieure en temps réel ou le comportement du bâtiment, d'où des appels permanents à des données externes (serveur Web pour la météo), et l'obligation de coupler le service à un algorithme d'identification du bâtiment. Le document US2010248176 propose quant à lui de surveiller une déviation entre une température de chauffe-eau et un profil de température au cours du temps.
  • De telles méthodes sont complexes, propres à chaque cas, et les sources d'erreurs sont nombreuses.
  • Alternativement, il a été proposé des méthodes de détection de pannes par reconnaissance de motifs et apprentissage, voir par exemple le document GB2524033 .
  • De telles méthodes restent complexes, et ne sont pas fiables immédiatement faute de données en quantité suffisante.
  • Il serait par conséquent souhaitable de disposer d'une solution technique simple et universelle permettant de suivre efficacement et objectivement l'évolution de la performance d'un dispositif de chauffage, de sorte à permettre la détection rapide voire anticipée des défaillances de fonctionnement, l'identification de leur origine et l'identification des actions à prendre, ou de planifier des opérations de maintenance.
  • L'invention vient améliorer la situation.
    • PRESENTATION DE L'INVENTION
  • L'invention propose de pallier ces inconvénients en proposant selon un premier aspect un procédé de détection de déficiences d'un dispositif de chauffage en fonctionnement dans un milieu donné, comprenant la mise en œuvre d'étapes de :
    1. (a) Mesure par une sonde de la température dudit milieu au cours du temps sur un intervalle de temps donné ;
    2. (b) Détection par des moyens de traitement de données d'un instant de variation à la hausse d'une consigne de température au cours du temps ;
    3. (c) Détermination par les moyens de traitement de données d'une durée, à partir dudit instant de variation à la hausse, de relance nécessaire pour que, soit ladite température mesurée rattrape la consigne de température au cours du temps à un seuil de réussite prédéterminé près, soit les moyens de traitement de données détectent un instant de variation à la baisse de la consigne de température au cours du temps ;
    4. (d) Calcul par les moyens de traitement de données d'une allure de chauffe en fonction de ladite durée de relance et de températures minimale et maximale mesurées sur ladite durée de relance, telle que Allure = Durée_Relance / (T_max - T_min)
    5. (e) détermination par les moyens de traitement de données d'un état déficient du dispositif en fonction d'au moins ladite allure de chauffe ;
    6. (f) Déclenchement par les moyens de traitement de données d'une alarme si le dispositif est déterminé comme présentant un état déficient ;
    l'étape (d) étant mise en oeuvre seulement si ladite température mesurée (Tint(t)) a rattrapé la consigne de température au cours du temps (Tcons(t)) à un seuil de réussite prédéterminé près, ou si les moyens de traitement de données ont détecté un instant de variation à la baisse de la consigne de température au cours du temps (Tcons(t)) tel que la durée de relance (Durée_Relance) déterminée est supérieure à un seuil de signification fonction de l'écart entre la température mesurée (Tint(t)) et la consigne de température (Tcons(t)) à l'instant de variation à la hausse (Temps_Init).
  • Le procédé selon l'invention est avantageusement complété par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible :
    • l'état déficient du dispositif est choisi parmi :
      • Arrêté complètement,
      • Arrêté temporairement, et/ou
      • Mal réglé.
    • l'étape (b) comprend la vérification que, à l'issue d'une durée prédéterminée à partir dudit instant de variation à la hausse, la température mesurée n'ait pas décru de plus qu'un seuil de baisse prédéterminé, le dispositif étant dans le cas contraire directement déterminé dans un état arrêté complètement à l'étape (e) ;
    • le dispositif est déterminé dans un état mal réglé à l'étape (e) si l'allure de chauffe est supérieure à un premier seuil prédéterminé ;
    • le dispositif est déterminé dans un état très mal réglé à l'étape (e) si l'allure de chauffe est supérieure à un deuxième seuil prédéterminé supérieur au premier seuil prédéterminé ;
    • le procédé est répété si les moyens de traitement de données ont détecté un instant de variation à la baisse de la consigne de température au cours du temps tel que la durée de relance déterminée n'est pas supérieure au seuil de signification fonction de l'écart entre la température mesurée et la consigne de température à l'instant de variation à la hausse ;
    • si les moyens de traitement de données ont détecté un instant de variation à la baisse de la consigne de température au cours du temps tel que la durée de relance déterminée est supérieure au seuil de signification fonction de l'écart entre la température mesurée et la consigne de température à l'instant de variation à la hausse, le dispositif est déterminé dans un état arrêté temporairement à l'étape (e) si à l'issue de la durée de relance la température mesurée a cru d'au moins d'une fraction prédéterminée de l'écart entre la consigne de température et la température mesurée audit instant de variation à la hausse ;
    • si les moyens de traitement de données ont détecté un instant de variation à la baisse de la consigne de température au cours du temps tel que la durée de relance déterminée est supérieure au seuil de signification fonction de l'écart entre la température mesurée et la consigne de température à l'instant de variation à la hausse, le dispositif est déterminé dans un état arrêté complètement à l'étape (e) si à l'issue de la durée de relance la température mesurée n'a pas cru d'au moins une fraction prédéterminée de l'écart entre la consigne de température et la température mesurée audit instant de variation à la hausse ;
    • le dispositif comprend un module de contrôle fournissant ladite consigne de température au cours du temps appliquée par le dispositif de chauffage, les moyens de traitement de données étant intégrés audit module de contrôle ;
    • les moyens de traitement de données sont connectés à un réseau de communication, l'alarme de l'étape (f) étant déclenchée au niveau d'un équipement distant d'un opérateur du dispositif.
  • Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un système de détection de déficiences d'un dispositif de chauffage en fonctionnement dans un milieu donné, comprenant :
    • une sonde mesurant la température dudit milieu au cours du temps sur un intervalle de temps donné ;
    • des moyens de traitement de données configurés pour mettre en oeuvre :
      • ∘ un module de détection d'un instant de variation à la hausse d'une consigne de température au cours du temps ;
      • ∘ un module de détermination d'une durée, à partir dudit instant de variation à la hausse, de relance nécessaire pour que, soit ladite température mesurée rattrape la consigne de température au cours du temps à un seuil de réussite prédéterminé près, soit soit détecté un instant de variation à la baisse de la consigne de température au cours du temps ;
      • ∘ un module de calcul d'une allure de chauffe en fonction de ladite durée de relance et de températures minimale et maximale mesurées sur ladite durée de relance, telle que Allure = Durée_Relance / (T_max - T_min)
      • ∘ un module de détermination d'un état déficient du dispositif en fonction d'au moins ladite allure de chauffe ;
      • ∘ un module de déclenchement d'une alarme si le dispositif est déterminé comme présentant un état déficient ;
    les moyens de traitement de données étant configurés pour mettre en oeuvre le module de calcul d'une allure de chauffe seulement si ladite température mesurée (Tint(t)) a rattrapé la consigne de température au cours du temps (Tcons(t)) à un seuil de réussite prédéterminé près, ou si les moyens de traitement de données ont détecté un instant de variation à la baisse de la consigne de température au cours du temps (Tcons(t)) tel que la durée de relance (Durée_Relance) déterminée est supérieure à un seuil de signification fonction de l'écart entre la température mesurée (Tint(t)) et la consigne de température (Tcons(t)) à l'instant de variation à la hausse (Temps_Init).
  • Selon des caractéristiques avantageuses et non limitatives :
    • le système est un thermostat du dispositif de chauffage comprenant en outre un module de contrôle du dispositif de chauffage ;
    • les moyens de traitement de données étant mis en oeuvre par le module de contrôle.
  • Selon un troisième aspect, l'invention concerne un dispositif de chauffage comprenant un système selon le deuxième aspect.
    • PRESENTATION DES FIGURES
  • D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
    • les figures 1a-1c sont des schémas de trois modes de réalisation d'un dispositif de chauffage en fonctionnement pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention ;
    • les figures 2a-2b sont deux exemples de températures mesurées et consignes au cours du temps pour des dispositifs de chauffage dont l'un est fonctionnel et l'autre présente une déficience.
    DESCRIPTION DETAILLEE Architecture générale
  • En référence à la figure 1a , l'invention propose un procédé de détection de déficiences d'un dispositif de chauffage 10 en fonctionnement dans un milieu donné, typiquement l'air intérieur d'un bâtiment. On comprendra que ledit milieu donné peut être également l'eau d'un réservoir. Comme l'on verra plus loin, ledit milieu est un espace dont la température est régulée par des moyens adéquats.
  • Le dispositif 10 peut chauffer de façon directe ledit milieu (si par exemple il est un convecteur électrique), ou alternativement de façon indirecte en chauffant un fluide caloporteur (typiquement de l'eau). Dans le dernier cas, le dispositif 10 comprend typiquement une chaudière 11 (avec un ou plusieurs bruleurs à gaz, à mazout, etc. ou des moyens électriques tels qu'une ou plusieurs résistances, une pompe à chaleur etc.), chauffant de l'eau circulant dans un circuit 12 et cédant sa chaleur au milieu à chauffer via des radiateurs 13 lorsque le milieu est de l'air. Par chaudière 11, on entendra tout équipement capable de chauffer un fluide caloporteur liquide pour chauffer ledit milieu donné.
  • Dans la suite de la présente description, on prendra l'exemple préféré représenté sur les figures 1a-1c d'un dispositif 10 de chauffage de l'air d'un bâtiment (typiquement une habitation) comprenant une chaudière 11, un circuit 12 d'eau (ou un autre fluide caloporteur) et au moins un radiateur 13 en échange thermique avec l'air (qui forme ledit milieu donné).
  • Le dispositif 10 comprend également au moins une sonde de température 20 configurée pour émettre un signal représentatif de la température dudit milieu donné à chauffer, et un module de contrôle 21 dudit dispositif de chauffage 10 en fonction dudit signal émis par la sonde 20. L'ensemble de la sonde 20 et du module de contrôle 21 forme couramment un équipement unique 14 présentant la forme d'un boitier, souvent fixé au mur, appelé thermostat.
  • Le dispositif 10 est dans un mode de fonctionnement « normal » régulé en température. Pour cela, la ou les sondes 20 envoient en permanence ou par intermittence le signal représentatif de la température du milieu. Ce signal peut être un envoi de données représentant numériquement la température, ou un signal électrique dont un paramètre est fonction de la température.
  • Le module de contrôle 21 est typiquement une carte électronique qui déclenche ou non le chauffage en fonction de la température mesurée, de consignes, et de nombreux autres paramètres éventuels (programmation, saison, plages horaires, heures creuses/heures pleines, usages habituels de l'utilisateur, etc.).
  • De façon générale, un dispositif de chauffage 10 est configuré pour réguler la température du milieu en fonction d'une température de consigne qui est une fonction du temps qu'on désignera Tcons(t).
  • Il y a le plus souvent au moins deux valeurs de températures de consigne dont une température de « confort » qui est la température moyenne souhaitée dans des plages correspondant à une présence de l'utilisateur, et une température de « nuit » qui est la température moyenne souhaitée dans des plages d'absence de l'utilisateur et de nuit.
  • Ainsi, la température de consigne en fonction du temps est généralement une fonction en escaliers. Dans le cadre du présent procédé, n'importe quelle fonction Tcons(t) définie par morceaux sur un intervalle de fonctionnement donné (typiquement une journée) peut être utilisée, y compris une fonction comprenant des rampes, des fragments non linéaires, etc.
  • A tout instant, le module de contrôle 21 est ainsi configuré pour activer la chaudière 11 lorsque le signal reçu est représentatif d'une température inférieure à la température de consigne Tcons(t), et/ou configuré pour désactiver la chaudière 11 lorsque le signal reçu est représentatif d'une température supérieure à la température de consigne Tcons(t).
  • En pratique, un léger phénomène d'hystérésis fait que le module de contrôle 21 est plutôt configuré pour activer la chaudière 11 lorsque le signal reçu est représentatif d'une température inférieure à Tcons(t) - ε, et désactiver la chaudière 11 lorsque le signal reçu est représentatif d'une température supérieure à Tcons(t) + ε (l'écart induit de 2ε est généralement d'environ 3°C). Cela évite une sorte d'oscillation rapide inutile autour de la température de consigne.
  • Ainsi, tant que la chaudière 11 est arrêtée et que l'on est au-dessus de la température de consigne à ε près rien ne se passe, à fortiori si la consigne baisse. Si la température baisse (avec le temps ou parce que l'utilisateur ouvre une fenêtre, etc.) et/ou que la consigne augmente, la chaudière 11 est réactivée, et ce jusqu'à dépasser la température de consigne (d'au moins ε). La température se remet ensuite à baisser, etc. En d'autres termes, il y a une alternance de phases de « refroidissement » pendant lesquelles la température descend jusqu'à la température de consigne, et de phases de « chauffe » pendant lesquelles la température monte sous l'effet de la chaudière 11 allumée jusqu'à dépasser la température de consigne.
  • Ceci est le fonctionnement nominal, c'est-à-dire en l'absence de déficience.
  • La présente invention n'est limitée à aucune configuration en particulier, on comprendra que, de façon générale, le module de contrôle 21 régule la température du milieu via l'activation/désactivation de la chaudière 11 (ou un autre moyen de production de chaleur) du dispositif de chauffage 10 en fonction de signaux qui lui sont émis, signaux pouvant représenter des températures et/ou des consignes de fonctionnement.
  • Le système comprend en outre des moyens de traitement de données 30 pour la mise en oeuvre du présent procédé.
  • Ces moyens 30 peuvent être distincts ou intégrés dans, voire confondus, avec le module 21, ou ceux d'un équipement distinct (soit local tel qu'un boitier d'accès à internet 31, soit éventuellement distant, et par exemple un serveur placé dans les locaux d'un opérateur de maintenance du dispositif 10).
  • En particulier, dans un mode de réalisation préféré comme celui de la figure 1a, les moyens 30 sont disposés en local mais connecté à un réseau de communication 3 tel qu'internet via la box 31, en particulier pour communication avec des serveurs d'un tel opérateur du dispositif 10.
  • Dans l'exemple représenté, les moyens 30 sont en communication avec le thermostat 14 pour récupérer la température mesurée par la sonde 20 et la température de consigne connue du module de contrôle 21.
  • La figure 1b représente un mode de réalisation alternatif dans lequel les moyens de traitement de données 30 sont confondus avec le module de contrôle 21.
  • La figure 1c représente un autre mode de réalisation alternatif dans lequel d'une part le module de contrôle est intégré à la chaudière 11, et les moyens de traitement 30 sont ceux du boitier d'accès à internet 31.
  • L'homme du métier saura adapter l'invention à de nombreuses autres architectures.
    • Procédé
  • Le présent procédé de détection de déficiences d'un dispositif de chauffage 10 en fonctionnement dans un milieu donné propose de détecter ces éventuelles déficiences grâce à l'analyse des relances de chauffage, c'est-à-dire comme expliqué les périodes pendant lesquelles la température du milieu doit rattraper la température de consigne, au lieu d'utiliser comme c'est le cas traditionnellement l'erreur de température e(t), typiquement calculée par soustraction, avec la formule erreur e(t) = Tcons(t)-Tint(t), et représentative d'un problème si elle est positive et élevée, i.e. température mesurée Tint(t) très inférieure à la température de consigne Tcons(t).
  • Il s'agit d'une façon très astucieuse de normaliser les conditions de mesure des performances du dispositif 10. En effet, deux bâtiments n'ont jamais exactement le même comportement thermique (isolation, volume du milieu à chauffer, profil et valeurs de la fonction de consigne Tcons(t), etc.), et deux journées ne se déroulent jamais exactement de la même façon (météo, activités humaines et électriques à l'intérieur, ouverture des portes et des fenêtres, etc.). Typiquement, un bâtiment avec une valeur de consigne jour très élevée par rapport à une valeur de consigne nuit (par exemple 22°C et 16°C dans des immeubles de bureau) aura des erreurs de température e(t) bien plus fortes et plus persistantes que si ces consignes sont proches (par exemple 20°C et 18°C), alors que le dispositif 10 marche aussi bien dans un cas que dans l'autre.
  • Et les inventeurs on constaté que l'analyse de la relance pure est suffisante pour vérifier l'état du dispositif 10. Ainsi le présent procédé ne comprend avantageusement le calcul d'aucune erreur de température e(t).
  • Le procédé commence ainsi par une étape (a) de mesure par une sonde 20 de la température dans ledit espace au cours du temps sur un intervalle de temps donné. Cet intervalle est préférentiellement celui sur lequel est définie la consigne Tcons(t), et est en particulier une journée.
  • On note que la température mesurée Tint(t) peut être mesurée de façon sensiblement continue, ou tous les Δt (un pas constant, par exemple 1s), de sorte à avoir un échantillonnage de la température à une vitesse bien plus rapide que les variations classique de la température, ce qui permet de récréer la fonction Tint(t).
  • Dans une étape (b), les moyens de traitement de données 30 détectent un instant de variation à la hausse Temps_Init de la consigne de température au cours du temps Tcons(t). En d'autres termes, on détecte le début d'une relance.
  • Pour cela, avantageusement à chaque pas de temps les moyens de traitement 30 comparent la température de consigne actuelle à celle du pas précédent. Si Tcons(t) > Tcons(t+Δt) (généralement à au moins un écart ε près).
  • Avantageusement, un booléen relance est mis dans un état vrai à la détection de l'instant de variation à la hausse, et aucune détection n'est faite s'il était déjà dans un état vrai (de sorte à vérifier que l'on n'était pas déjà en relance).
  • A chaque nouvelle relance, les moyens de traitement de données 30 peuvent enregistrer, outre l'instant Temps_Init, la consigne à atteindre Tcons_cible (=Tcons(Temps_Init)), et la température du milieu en début de relance Tint_init (=Tint(Temps_Init)).
  • Dans une étape (c), les moyens de traitement de données 30 déterminent une durée, à partir dudit instant de variation à la hausse Temps_Init, de relance Durée_Relance nécessaire pour que :
    • soit ladite température mesurée Tint(t) rattrape la consigne de température au cours du temps Tcons(t) à un seuil de réussite prédéterminé près noté Seuil_Réussite, (i.e. si Tint(Temps_Init + Durée_Relance) > Tcons(Temps_Init + Durée_Relance) - Seuil_Réussite),
    • soit les moyens de traitement de données 30 détectent un instant de variation à la baisse de la consigne de température au cours du temps Tcons(t).
  • Dans le premier cas, la relance est directement jugée réussie, alors que dans le deuxième cas la consigne redescend alors que la température du milieu n'a pas réussi à rattraper la consigne, et la relance est juste jugée finie.
  • Le premier cas est généralement synonyme d'absence de déficience du dispositif 10 même si, comme l'on verra, certaines déficiences peuvent être identifiées ultérieurement, alors que le deuxième cas est généralement synonyme de déficience du dispositif bien que ce ne soit pas toujours vrai : par exemple si l'utilisateur a programmé un créneau de seulement quelques minutes pendant lequel la température de consigne est élevée, cette température ne pourra être physiquement atteinte avant la fin de la relance. Comme l'on verra il peut être mis en oeuvre un test permettant de vérifier à ce titre si la durée entre la hausse et la baisse de la consigne (i.e. la durée du créneau) n'est pas trop courte pour qu'une relance réussie puisse être physiquement observée. Le cas échéant, le système ne peut pas conclure sur une éventuelle déficience du dispositif 10, et le procédé sera répété à la relance suivante.
  • Dans tous les cas, l'éventuel booléen relance est alors remis dans l'état faux, de sorte à pouvoir détecter une nouvelle relance.
  • Le seuil de réussite est avantageusement compris entre 0 et 0.5°C, préférentiellement environ 0.1 °C.
  • Il est à noter que dans un cas où les moyens de traitement de données 30 détectent un instant de variation à nouveau à la hausse de la consigne de température au cours du temps Tcons(t), il est avantageusement prévu, soit qu'une nouvelle relance est considérée entamée (en particulier si la relance est déjà jugée réussie) et alors on relance l'étape (c), soit que l'on prolonge juste la relance actuelle (en particulier si elle n'est pas encore jugée réussie) et alors la consigne à atteindre Tcons_cible est modifiée.
  • De façon avantageuse, des températures minimale et maximale T_min, T_max mesurées sur ladite durée de relance Durée_Relance sont calculées pendant l'étape (c): lorsqu'une nouvelle relance est détectée à l'issue de l'étape (b), les valeurs T_min, T_max sont initialisées à la température du milieu en début de relance Tint_init, et mises à jour tant que la relance est en cours (i.e. que le booléen relance est vrai). Ainsi, à la fin de la relance (i.e. t = Temps_init + Durée_Relance), alors T_min, T_max ont bien pour valeur les températures les plus basse/haute rencontrées pendant la relance.
  • Les températures minimale et maximale T_min, T_max auront une importance dans l'étape (d) suivante.
  • De façon préférée, l'étape (c) comprend par ailleurs la vérification qu'à l'issue d'une durée prédéterminée Temps_Analyse à partir dudit instant de variation à la hausse Temps_Init, la température mesurée Tint(t) n'ait pas décru de plus qu'un seuil de baisse prédéterminé, noté Seuil_Baisse.
  • En effet, si au contraire, la température mesurée Tint(t) n'a fait que baisser pendant la durée Temps_Analyse malgré la relance, alors le dispositif 10 sera déterminé dans un état arrêté complètement à l'étape (e) (voir plus loin) et il n'est pas nécessaire d'examiner plus loin (le reste de l'étape (c) et l'étape (d) peuvent être sautées).
  • Ladite durée prédéterminée Temps_Analyse est avantageusement comprise entre 20 minutes et 1h, préférentiellement environ une demi-heure.
  • Le seuil de baisse Seuil_Baisse est quant à lui avantageusement compris entre 0.25 et 1°C, préférentiellement environ 0.5°C.
  • A la fin de la relance (en particulier s'il a été vérifié qu'à l'issue d'une durée prédéterminée Temps_Analyse à partir dudit instant de variation à la hausse Temps_Init, la température mesurée Tint(t) n'ait pas décru de plus qu'un seuil de baisse prédéterminé), une étape (d) voit le calcul par les moyens de traitement de données 30 d'une allure de chauffe Allure en fonction de ladite durée de relance Durée_Relance et des températures minimale et maximale T_min, T_max mesurées sur ladite durée de relance Durée_Relance.
  • Par « allure de chauffe », on entend le temps moyen pour atteindre une hausse d'une unité de température, et cette grandeur, homogène à l'inverse d'une vitesse, est exprimée en temps par degré. On comprendra que le concept d'allure est connu de l'homme du métier.
  • De façon préférée, l'allure est simplement exprimée comme égale à la durée de relance divisée par l'amplitude maximale de température sur la relance, i.e. Allure = Durée_Relance / (T_max - T_min).
  • Cette allure permet comme l'on va voir d'observer les performances du dispositif 10 sur la relance. En particulier, plus l'allure est élevée et plus il est long de faire monter la température, i.e. plus le dispositif 10 est « poussif » et a du mal à chauffer le milieu. Au contraire, lorsque la valeur d'allure est basse, le dispositif 10 est performant.
  • Comme expliqué précédemment, il peut être prévu que le calcul de l'allure (mis en oeuvre de l'étape (d)) et son étude soient subordonnés à l'observation d'une relance « significative », en d'autres termes une relance qui ait duré suffisamment longtemps.
  • Selon un premier mode de réalisation, l'allure n'est calculée que si ladite température mesurée Tint(t) rattrape la consigne de température au cours du temps Tcons(t) à un seuil de réussite prédéterminé près (i.e. relance réussie), et non si les moyens de traitement de données 30 détectent un instant de variation à la baisse de la consigne de température au cours du temps Tcons(t) (i.e. relance terminée sans être déterminée réussie), du fait du potentiel caractère non-significatif d'une telle relance terminée.
  • Alternativement, et de façon préférée, dans ce cas de relance terminée, il est vérifié que la durée de relance Durée_Relance déterminée est supérieure à un seuil de signification fonction de l'écart entre la température mesurée Tint(t) et la consigne de température Tcons(t) à l'instant de variation à la hausse Temps_Init. En d'autres termes il est vérifié que la relance était suffisamment longue pour que des conclusions puissent en être tirées.
  • Ce seuil de signification dépend de « l'intensité » de la hausse de consigne. En effet même un long créneau de plusieurs heures peut être insuffisant pour réussir toute relance si la consigne à atteindre est démesurée (par exemple 28°C). En d'autres termes, le seuil de signification est choisi tel qu'un dispositif 10 fonctionnel, même mal réglé, devrait être capable, si on le laissait fonctionner pendant toute une telle durée, d'atteindre la valeur de consigne cible. Par symétrie, pour une durée de relance inférieure au seuil de signification, certains dispositifs même bien réglés pourraient ne pas arriver à la consigne cible, d'où le risque de faux positifs. Ainsi, ce seuil de signification est avantageusement donné par la formule Allure_Relance_Type * (Tcons_cible - Tint_init) = Allure_Relance_Type * (Tcons(Temps_Init)- Tint(Temps_Init)), où Allure_Relance_Type est une constante prédéterminée (homogène à une allure) avantageusement comprise entre 1.5 et 3h/°C, préférentiellement environ 2h/°C (cela signifie qu'un dispositif 10 fonctionnel présentant une allure inférieure à Allure_Relance_Type devrait être capable dans la durée Durée_Relance de passer de Tint_init à Tcons_cible. Et comme expliqué avant, 2h/°C est déjà une allure « mauvaise »).
  • A titre d'exemple, la durée de signification associée à un créneau de consigne haute à 20°C par rapport à une consigne basse à 18°C est de quatre heures.
  • Si le caractère significatif de la relance n'est pas établi (i.e. les moyens de traitement de données 30 ont détecté un instant de variation à la baisse de la consigne de température au cours du temps Tcons(t) tel que la durée de relance Durée_Relance déterminée n'est pas supérieure audit seuil de signification), alors on ne peut pas conclure au caractère déficient ou non du dispositif 10 (trop de risque de faux positifs) et le procédé est relancé, de sorte à étudier la relance suivante.
  • Si ce critère de significativité du créneau est bien rempli, alors une déficience est probable, puisque le créneau était suffisamment long pour qu'un dispositif 10 fonctionnel, même mal réglé, soit capable d'atteindre la valeur de consigne cible. L'allure peut ou non être calculée.
    • Détection de déficience
  • Dans une étape (e) va être effectivement déterminé si le dispositif 10 présente potentiellement un état déficient, et avantageusement lequel.
  • De façon préférée, l'état déficient du dispositif 10 est choisi parmi :
    • Arrêté complètement,
    • Arrêté temporairement, et/ou
    • Mal réglé
  • «Arrêté complètement » signifie que le dispositif 10 n'apparait pas avoir fonctionné durant au moins la majeure partie de l'intervalle temporel donné. Si cela peut vouloir dire que le dispositif 10 est hors-service et doit être réparé, des explications plus simples peuvent être que le lien entre le module de commande 21 et la partie opérationnelle du dispositif 10 est coupé (i.e. que le dispositif 10 ne reçoit plus d'ordres d'allumage), voire tout simplement que l'utilisateur a coupé son dispositif 10 et a oublié de le rallumer.
  • Une déficience est donc identifiée, mais des tests peuvent être envisagés (par exemple par téléphone avec l'utilisateur) avant qu'un technicien ne se déplace.
  • Alternativement, « arrêté temporairement » signifie que le dispositif était arrêté mais s'est rallumé, bien que de façon tardive. Il s'agit d'une relance « ratée ».
  • Une déficience est donc également identifiée. Les explications sont potentiellement toujours simples (coupure temporaire d'électricité par exemple), mais sinon il y a un problème plus sérieux nécessitant d'examiner le dispositif 10.
  • Enfin « mal réglé » signifie que le dispositif 10 produit des relances lentes. Il présente ainsi des performances anormalement basses, voire est sous-dimensionné pour l'environnement dans lequel il fonctionne (il est par exemple incapable de faire face à certains épisodes de froid intense même en fonctionnant à plein régime). Il s'agit également d'une déficience, mais qui ne signifie pas forcément que le dispositif 10 doit être réparé : ce dernier peut parfaitement marcher, mais être inadapté au bâtiment. Il est possible d'agir en installant par exemple un autre dispositif 10 en complément.
  • On comprendra bien que les déficiences peuvent se cumuler : le dispositif 10 peut juste être « mal réglé » (i.e. la relance n'est pas en retard mais d'une intensité insuffisante), juste « arrêté temporairement » (i.e. la relance est en retard mais d'une intensité suffisante), ou « arrêté temporairement et mal réglé » ce qui correspond à un arrêt suivi d'une relance lente.
  • On note que si le dispositif 10 est dans un état arrêté complètement il est impossible de savoir s'il est bien réglé ou non.
  • Comme expliqué précédemment, si à l'issue d'une durée prédéterminée Temps_Analyse à partir dudit instant de variation à la hausse Temps_Init, la température mesurée Tint(t) a décru d'au moins un seuil de baisse prédéterminé, alors le dispositif 10 est avantageusement déterminé dans un état arrêté complètement.
  • Sinon, si la relance s'est finie et qu'une allure a été calculée, le dispositif 10 est avantageusement déterminé dans un état mal réglé si l'allure de chauffe Allure est supérieure à un premier seuil prédéterminé, noté Seuil_Bas.
  • De surcroît, le dispositif 10 est avantageusement déterminé dans un état très mal réglé à l'étape (e) si l'allure de chauffe Allure est supérieure à un deuxième seuil prédéterminé supérieur au premier seuil prédéterminé, noté Seuil_Haut.
  • Si au contraire l'allure de chauffe Allure est inférieure au premier seuil prédéterminé, alors l'état du dispositif 10 est nominal (pas de déficience), à condition néanmoins qu'il ne soit pas, en parallèle, déterminé arrêté temporairement (ce qui n'est théoriquement pas possible si les valeurs des seuils sont bien choisies).
  • Le premier seuil Seuil_Bas est avantageusement compris entre 0.75 et 1.5 h/°C, préférentiellement environ 1 h/°C. Le deuxième seuil Seuil_Haut est quant à lui avantageusement compris entre 2 et 3 h/°C, préférentiellement environ 2.5 h/°C.
  • Alternativement ou en complément, le dispositif 10 est déterminé dans un état arrêté temporairement ou arrêté complètement à l'étape (e) si les moyens de traitement de données 30 ont détecté un instant de variation à la baisse de la consigne de température au cours du temps Tcons(t) (relance terminée sans être réussie) et la durée de relance Durée_Relance déterminée est supérieure au seuil de signification.
  • Pour trancher, les moyens de traitement de données 30 déterminent avantageusement quelle fraction de la relance a été réalisée dans la durée de relance. En d'autres termes, ils déterminent à quelle pourcentage la température mesurée Tint(t) a rattrapé la température de consigne Tcons(t).
  • Pour cela sont comparées la variation maximale de la température intérieure Tint(t) entre le début et la fin de la relance (T_max - Tint_init), et l'intervalle de température à parcourir à l'instant de hausse de consigne Temps_init (i.e. Tcons_cible - Tint_init).
  • Plus précisément, si la hausse de la température intérieure Tint(t) est au moins égale à une fraction prédéterminée Taux_Relance de l'écart entre la consigne de température Tcons(t) et la température mesurée Tint(t) audit instant de variation à la hausse Temps_Init., il est considéré que la relance est lancée, bien que tardive. En d'autres termes on vérifie que T_max - Tint_init > Taux_Relance * (Tcons_cible - Tint_init).
  • En effet, si une hausse de température a été constatée, c'est que le dispositif 10 peut avoir des problèmes mais fonctionne dans le sens où il produit de la chaleur. Un temps anormalement long pour atteindre cette fraction de la température de consigne cible est ainsi représentatif d'un arrêt temporaire du dispositif 10.
  • Au contraire, le dispositif 10 est déterminé comme étant dans un état complètement arrêté à l'étape (e) si à l'issue de la durée de relance Durée_Relance la température mesurée Tint(t) n'a pas cru d'au moins la fraction prédéterminée Taux_Relance de l'écart entre la consigne de température Tcons(t) et la température mesurée audit instant de variation à la hausse Temps_Init (i.e. T_max - Tint_init ≤ Taux_Relance * (Tcons_cible - Tint_init)).
  • La fraction prédéterminée Taux_Relance est avantageusement compris entre 40 et 75%, préférentiellement environ 50%.
  • On note que dans le cas d'un arrêt temporaire il peut être calculé et étudié l'allure de sorte à vérifier également si le dispositif 10 n'est pas en outre mal réglé.
  • Le cas échéant, est mise en oeuvre une étape (e) de déclenchement par les moyens de traitement de données 30 d'une alarme si le dispositif 10 est déterminé comme déficient. Le type d'alarme mise en oeuvre par les moyens 30 peut dépendre du type de déficience identifié.
  • L'alarme peut être un signal visuel (par exemple via un code couleur, en particulier rouge si la déficience est par exemple un arrêt complet), ou une notification d'un problème potentiel à plus long terme typiquement si le dispositif 10 est déterminé mal réglé.
  • On notera que le présent procédé permet :
    • D'une part de détecter des déficiences que l'utilisateur n'aurait pas forcément perçues si les conditions météorologiques sont bonnes (typiquement en cas de mauvais réglage) ;
    • D'autre part de limiter des interventions d'un technicien de maintenance lorsqu'elles ne sont pas forcément nécessaires (propositions de tests à réaliser par l'utilisateur après la détection de déficience) ;
    • Mais encore d'optimiser les opérations de maintenance (qui sont traditionnellement effectuées à des moments prédéterminés, par exemple tous les ans, plutôt que quand elles sont nécessaires).
    Résumé de l'algorithme
  • Dans un mode particulièrement préféré, l'algorithme mis en oeuvre par les moyens de traitement de données 30 exprimé en pseudo-langage est le suivant :
    1. (a) Mesure de la température du milieu Tint(t) au cours du temps
    2. (b) A chaque pas de temps, on compare la nouvelle consigne Tcons(t) à la consigne précédente Tcons(t-Δt).
      • ∘ Si Tcons(t) > Tcons(t-Δt) et qu'on n'était pas déjà en relance, alors une nouvelle relance débute, et on note
        • ▪ L'instant de début de relance Temps_init
        • ▪ La consigne à atteindre Tcons_cible
        • ▪ La température mesurée en début de relance Tint_init
      • ∘ Sinon, on reste dans le même état
    3. (c)Tant que l'on est en relance :
      • ∘ A chaque pas de temps, on note la température minimale T_min et la température maximale T_max atteintes depuis le début de la relance et on incrémente la durée de la relance Durée_Relance d'un pas de temps.
      • ∘ Si, au bout de la durée prédéterminée Temps_Analyse à partir du début de la relance, Tint < T_max - Seuil_Baisse, Etat = arrêté complètement, pas besoin d'aller plus loin
      • ∘ Si Tint dépasse Tcons_cible - Seuil_Reussite, on considère que la relance est réussie
      • ∘ Si Tcons change
        • ▪ à la hausse (nouvelle relance potentielle)
          • Si la relance en cours est réussie, il s'agit d'une nouvelle relance (celle en cours est considérée achevée)
          • Sinon, Tcons_cible est modifiée en la nouvelle consigne
        • ▪ A la baisse : fin de la relance
    4. (d) Si la relance est réussie ou éventuellement si la relance a duré suffisamment longtemps (plus de Allure_relance_type * (Tcons_cible -Tint_init)) et a été suffisamment forte (T_max - Tint_init) > Taux_Relance * (Tcons_cible - Tint_init), une allure de chauffe est calculée : Allure=Duree_relance/(T_max-T_min)
    5. (e) détermination du fonctionnement du dispositif:
      • ∘ Si une allure a été calculée un diagnostic de mauvais réglage est donné à partir de l'étude des allures :
        • ▪ Si Allure < Seuil_Bas, Etat = OK
        • ▪ Si Allure < Seuil_Haut, Etat = mal réglé
        • ▪ Si Allure > Seuil_Haut, Etat = très mal réglé
      • ∘ Sinon
        • ▪ Si la relance n'a pas duré suffisamment longtemps (pas plus de Allure_relance_type * (Tcons_cible -Tint_init)), Etat = inconnu, et le procédé est relancé
        • ▪ Si la relance a duré suffisamment longtemps (plus de Allure_relance_type * (Tcons_cible -Tint_init)),
          • • Si (T_max - Tint_init) > Taux_Relance * (Tcons_cible - Tint_init), i.e. Relance complétée à une fraction supérieure au taux prédéterminé, Etat = arrêté temporairement et la relance est considérée lancée
          • • Sinon, la relance est ratée (Etat = arrété complètement)
    Exemples
  • Les figures 2a et 2b illustrent respectivement la température mesurée Tint(t) et la température de consigne Tcons(t) dans un cas normal (pas de déficience) et dans un cas de dispositif 10 défectueux, sur une période de deux jours (deux intervalles temporels).
  • On repère sur la figure 2a les deux relances réussies (chaque matin). On constate qu'au moment du passage de la valeur de consigne de 17 à 21°C, une forte erreur apparait, mais elle est compensée complètement en 1 à 2h (c'est la durée de relance, et on est bien dans le cas de relance réussie car la consigne haute est atteinte avant sa baisse 12h plus tard).
  • L'allure associée est de moins de 0.5h/°C, ce qui signifie que la chaudière est très bien réglée.
  • Sur la figure 2b, les relances n'ont aucun impact, et la température soit continue de baisser (2e jour) soit monte extrêmement doucement (1er jour), probablement à cause des conditions extérieures.
  • Dans le cas du premier jour, la relance est considérée terminée à la fin de la journée car la température de consigne n'est jamais rattrapée. La température mesurée ne baisse toutefois pas, ce qui fait que le procédé continue. Dans la mesure où la relance dure près de 10h, le seuil de signification (qui en l'espèce était estimé à environ 6h) est largement atteint, et le créneau est considéré significatif. Or, moins de 50% de la relance est complétée (1°C sur 3°C), ce qui signifie que le dispositif est complètement arrêté.
  • Dans le cas du deuxième jour, la température mesurée décroit plus que le seuil de baisse prédéterminé (0.5°C), ce qui fait que le dispositif 10 est directement déterminé complètement arrêté.
    • Système
  • Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un système de détection de déficiences d'un dispositif de chauffage 10 en fonctionnement dans un milieu donné. Il s'agit d'un système pour la mise en oeuvre du précédent procédé.
  • Le système comprend :
    • Au moins une sonde 20 mesurant la température dudit milieu au cours du temps Tint(t) sur un intervalle de temps donné ;
    • des moyens de traitement de données 30 configurés pour mettre en oeuvre :
      • ∘ un module de détection d'un instant de variation à la hausse Temps_Init d'une consigne de température au cours du temps Tcons(t) ;
      • ∘ un module de détermination d'une durée, à partir dudit instant de variation à la hausse Temps_Init, de relance Durée_Relance nécessaire pour que, soit ladite température mesurée Tint(t) rattrape la consigne de température au cours du temps Tcons(t) à un seuil de réussite prédéterminé près, soit soit détecté un instant de variation à la baisse de la consigne de température au cours du temps Tcons(t) ;
      • ∘ un module de calcul d'une allure de chauffe Allure en fonction de ladite durée de relance Durée_Relance et de températures minimale et maximale T_min, T_max mesurées sur ladite durée de relance Durée_Relance, telle que Allure = Durée_Relance / (T_max - T_min)
      • ∘ un module de détermination d'un état déficient du dispositif 10 en fonction d'au moins ladite allure de chauffe Allure ;
      • ∘ un module de déclenchement d'une alarme si le dispositif 10 est déterminé comme présentant un état déficient;
      les moyens de traitement de données étant configurés pour mettre en oeuvre le module de calcul d'une allure de chauffe seulement si ladite température mesurée (Tint(t)) a rattrapé la consigne de température au cours du temps (Tcons(t)) à un seuil de réussite prédéterminé près, ou si les moyens de traitement de données ont détecté un instant de variation à la baisse de la consigne de température au cours du temps (Tcons(t)) tel que la durée de relance (Durée_Relance) déterminée est supérieure à un seuil de signification fonction de l'écart entre la température mesurée (Tint(t)) et la consigne de température (Tcons(t)) à l'instant de variation à la hausse (Temps_Init).
  • Ce système peut être de nombreuses natures différentes et englober un ou plusieurs équipements (i.e. la ou les sondes 20 et les moyens de traitement 30 peuvent être distants).
  • De façon préférée, la ou les sondes 20 sont celles d'un thermostat 14 comprenant également le module de contrôle 21, et de façon encore plus préférée les moyens de traitement de données 30 sont confondus avec le module de contrôle 21. En d'autres termes, ce système est typiquement le thermostat 14.
  • L'invention concerne également le dispositif 10 comprenant ces éléments.

Claims (14)

  1. Procédé de détection de déficiences d'un dispositif de chauffage (10) en fonctionnement dans un milieu donné, comprenant la mise en oeuvre d'étapes de :
    (a) Mesure par une sonde (20) de la température dudit milieu au cours du temps (Tint(t)) sur un intervalle de temps donné ;
    (b) Détection par des moyens de traitement de données (30) d'un instant de variation à la hausse (Temps_lnit) d'une consigne de température au cours du temps (Tcons(t)) ;
    (c) Détermination par les moyens de traitement de données (30) d'une durée, à partir dudit instant de variation à la hausse (Temps_Init), de relance (Durée_Relance) nécessaire pour que, soit ladite température mesurée (Tint(t)) rattrape la consigne de température au cours du temps (Tcons(t)) à un seuil de réussite prédéterminé près, soit les moyens de traitement de données (30) détectent un instant de variation à la baisse de la consigne de température au cours du temps (Tcons(t)) ;
    (d) Calcul par les moyens de traitement de données (30) d'une allure de chauffe (Allure) en fonction de ladite durée de relance (Durée_Relance) et de températures minimale et maximale (T_min, T_max) mesurées sur ladite durée de relance (Durée_Relance), telle que Allure = Durée_Relance / (T_max - T_min) ;
    (e) détermination par les moyens de traitement de données (30) d'un état déficient du dispositif (10) en fonction d'au moins ladite allure de chauffe (Allure) ;
    (f) Déclenchement par les moyens de traitement de données (30) d'une alarme si le dispositif (10) est déterminé comme présentant un état déficient ;
    l'étape (d) étant mise en oeuvre seulement si ladite température mesurée (Tint(t)) a rattrapé la consigne de température au cours du temps (Tcons(t)) à un seuil de réussite prédéterminé près, ou si les moyens de traitement de données (30) ont détecté un instant de variation à la baisse de la consigne de température au cours du temps (Tcons(t)) tel que la durée de relance (Durée_Relance) déterminée est supérieure à un seuil de signification fonction de l'écart entre la température mesurée (Tint(t)) et la consigne de température (Tcons(t)) à l'instant de variation à la hausse (Temps_Init).
  2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'état déficient du dispositif (10) est choisi parmi :
    - Arrêté complètement,
    - Arrêté temporairement, et/ou
    - Mal réglé.
  3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel l'étape (b) comprend la vérification que, à l'issue d'une durée prédéterminée (Temps_Analyse) à partir dudit instant de variation à la hausse (Temps_Init), la température mesurée (Tint(t)) n'ait pas décru de plus qu'un seuil de baisse prédéterminé, le dispositif (10) étant dans le cas contraire directement déterminé dans un état arrêté complètement à l'étape (e).
  4. Procédé selon l'une des revendications 2 et 3, dans lequel le dispositif est déterminé dans un état mal réglé à l'étape (e) si l'allure de chauffe (Allure) est supérieure à un premier seuil prédéterminé.
  5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel le dispositif est déterminé dans un état très mal réglé à l'étape (e) si l'allure de chauffe (Allure) est supérieure à un deuxième seuil prédéterminé supérieur au premier seuil prédéterminé.
  6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le procédé est répété si les moyens de traitement de données (30) ont détecté un instant de variation à la baisse de la consigne de température au cours du temps (Tcons(t)) tel que la durée de relance (Durée_Relance) déterminée n'est pas supérieure au seuil de signification fonction de l'écart entre la température mesurée (Tint(t)) et la consigne de température (Tcons(t)) à l'instant de variation à la hausse (Temps_Init).
  7. Procédé selon les revendications 2 et 6 en combinaison, dans lequel, si les moyens de traitement de données (30) ont détecté un instant de variation à la baisse de la consigne de température au cours du temps (Tcons(t)) tel que la durée de relance (Durée_Relance) déterminée est supérieure au seuil de signification fonction de l'écart entre la température mesurée (Tint(t)) et la consigne de température (Tcons(t)) à l'instant de variation à la hausse (Temps_Init), le dispositif est déterminé dans un état arrêté temporairement à l'étape (e) si à l'issue de la durée de relance (Durée_Relance) la température mesurée (Tint(t)) a cru d'au moins d'une fraction prédéterminée (Taux_Relance) de l'écart entre la consigne de température (Tcons(t)) et la température mesurée (Tint(t)) audit instant de variation à la hausse (Temps_Init).
  8. Procédé selon l'une des revendications 6 à 7 en combinaison avec la revendication 2, dans lequel, si les moyens de traitement de données (30) ont détecté un instant de variation à la baisse de la consigne de température au cours du temps (Tcons(t)) tel que la durée de relance (Durée_Relance) déterminée est supérieure au seuil de signification fonction de l'écart entre la température mesurée (Tint(t)) et la consigne de température (Tcons(t)) à l'instant de variation à la hausse (Temps_Init), le dispositif est déterminé dans un état arrêté complètement à l'étape (e) si à l'issue de la durée de relance (Durée_Relance) la température mesurée (Tint(t)) n'a pas cru d'au moins une fraction prédéterminée (Taux_Relance) de l'écart entre la consigne de température (Tcons(t)) et la température mesurée (Tint(t)) audit instant de variation à la hausse (Temps_Init).
  9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le dispositif (10) comprend un module de contrôle (21) fournissant ladite consigne de température au cours du temps (Tcons(t)) appliquée par le dispositif de chauffage (10), les moyens de traitement de données (30) étant intégrés audit module de contrôle (21).
  10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les moyens de traitement de données (30) sont connectés à un réseau de communication (3), l'alarme de l'étape (f) étant déclenchée au niveau d'un équipement distant d'un opérateur du dispositif (10).
  11. Système (14) de détection de déficiences d'un dispositif de chauffage (10) en fonctionnement dans un milieu donné, comprenant :
    - une sonde (20) mesurant la température dudit milieu au cours du temps (Tint(t)) sur un intervalle de temps donné ;
    - des moyens de traitement de données (30) configurés pour mettre en oeuvre :
    ∘ un module de détection d'un instant de variation à la hausse (Temps_lnit) d'une consigne de température au cours du temps (Tcons(t)) ;
    ∘ un module de détermination d'une durée, à partir dudit instant de variation à la hausse (Temps_Init), de relance (Durée_Relance) nécessaire pour que, soit ladite température mesurée (Tint(t)) rattrape la consigne de température au cours du temps (Tcons(t)) à un seuil de réussite prédéterminé près, soit soit détecté un instant de variation à la baisse de la consigne de température au cours du temps (Tcons(t)) ;
    ∘ un module de calcul d'une allure de chauffe (Allure) en fonction de ladite durée de relance (Durée_Relance) et de températures minimale et maximale (T_min, T_max) mesurées sur ladite durée de relance (Durée_Relance), telle que Allure = Durée_Relance / (T_max - T_min) ;
    ∘ un module de détermination d'un état déficient du dispositif (10) en fonction d'au moins ladite allure de chauffe (Allure) ;
    ∘ un module de déclenchement d'une alarme si le dispositif (10) est déterminé comme présentant un état déficient ;
    les moyens de traitement de données (30) étant configurés pour mettre en oeuvre le module de calcul d'une allure de chauffe seulement si ladite température mesurée (Tint(t)) a rattrapé la consigne de température au cours du temps (Tcons(t)) à un seuil de réussite prédéterminé près, ou si les moyens de traitement de données (30) ont détecté un instant de variation à la baisse de la consigne de température au cours du temps (Tcons(t)) tel que la durée de relance (Durée_Relance) déterminée est supérieure à un seuil de signification fonction de l'écart entre la température mesurée (Tint(t)) et la consigne de température (Tcons(t)) à l'instant de variation à la hausse (Temps_Init)..
  12. Système selon la revendication 11, étant un thermostat du dispositif de chauffage (10) comprenant en outre un module de contrôle (21) du dispositif de chauffage (10).
  13. Système selon la revendication 12, dans lequel les moyens de traitement de données (30) étant mis en oeuvre par le module de contrôle (21).
  14. Dispositif de chauffage (10) comprenant un système (14) selon l'une des revendications 11 à 13.
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