EP3263989B1 - Procédé et système pour estimer la consommation de bois énergie et/ou le tirage thermique d'une installation individuelle de chauffage au bois équipant un bâtiment - Google Patents

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EP3263989B1
EP3263989B1 EP17305771.2A EP17305771A EP3263989B1 EP 3263989 B1 EP3263989 B1 EP 3263989B1 EP 17305771 A EP17305771 A EP 17305771A EP 3263989 B1 EP3263989 B1 EP 3263989B1
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EP
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firewood
building
wood
heating
consumption
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Lionel Druette
Pierre Peigne
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Poujoulat SA
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Poujoulat SA
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    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/003—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B60/00—Combustion apparatus in which the fuel burns essentially without moving
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2225/00—Measuring
    • F23N2225/08—Measuring temperature
    • F23N2225/10—Measuring temperature stack temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2225/00—Measuring
    • F23N2225/08—Measuring temperature
    • F23N2225/13—Measuring temperature outdoor temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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    • F23N2225/00—Measuring
    • F23N2225/08—Measuring temperature
    • F23N2225/14—Ambient temperature around burners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2241/00—Applications
    • F23N2241/02—Space-heating

Definitions

  • the present invention relates to the field of individual wood heating installations.
  • It relates more particularly to methods and installations for automatically estimating the consumption of wood energy and / or the thermal draft of an individual wood heating installation.
  • Most individual wood-burning installations include a heater, of the stove or insert type, which is installed in a room of a building.
  • Such a heating apparatus conventionally comprises a chamber forming a hearth which comprises, on the one hand, at least one orifice (generally upper) for the evacuation of the combustion products and, on the other hand, at least one lower orifice for the supply of combustion air.
  • the individual heating installation also comprises an exhaust duct, connecting said upper orifice of the fireplace to a building outlet, for the evacuation of the combustion products generated by the heating apparatus.
  • Such heating installations constitute an interesting and efficient technology for heating an individual dwelling.
  • the document WO-2015/104021 describes a system for monitoring the operation of an individual wood heating installation, which aims in particular to provide information relating to combustion in order to optimize wood loading and obtain optimum energy efficiency.
  • this system includes a temperature probe which is located outside the fireplace. It is still expected that the user must manually enter the approximate amount of wood added to each load.
  • the present invention therefore proposes a method for automatically estimating the consumption of wood energy and / or the thermal draft of an individual wood heating installation equipping a building according to claim 1 as well as a system according to claim 7.
  • Others Advantageous forms of the present invention are described in the dependent claims.
  • the figure 1 attached is a schematic view of an individual heating installation comprising a system according to the invention for estimating the consumption of wood energy, and / or the thermal draft, of this installation.
  • the individual wood-fired heating system 1, illustrated on figure 1 is intended to equip a building (not shown), for example a single-family house.
  • This individual wood heating installation 1 comprises a wood heating appliance 2, of the stove or insert type, which is located in a room P of this building (usually a living room, such as a living room).
  • the heating device 2 comprises a chamber forming a hearth 3, that is to say a part in which the fuel wood is intended to burn during successive combustion cycles.
  • fuelwood includes in particular logs, pellets, and densified logs.
  • combustion cycle is advantageously understood to mean a period of time throughout which continuous combustion is maintained in the hearth 3.
  • the individual wood heating installation 1 further comprises an exhaust duct 6 which is provided for channeling the combustion products generated by the heating device 2 during a combustion cycle.
  • the exhaust duct 6 connects said at least one upper orifice 4 of the fireplace 3 to a building outlet 7 (shown very schematically).
  • This exhaust duct 6 is generally intended to pass through a roof (not shown) to end at the building outlet 7; it also crosses, optionally, one or more intermediate floors.
  • This individual wood heating installation 1 is also equipped with an estimation system 10 for automatically estimating the consumption of wood energy and / or the thermal draft of said individual wood heating installation 1.
  • estimation system 10 is capable of estimating the consumption of fuelwood and / or the thermal draft without the help of a person.
  • wood energy consumption includes in particular a consumption of wood in mass (kg) and / or in energy consumed (kWh) and / or in apparent volume (apparent cubic meter) and / or in money (Euros).
  • thermal draft is understood to mean the motive force allowing the evacuation of the combustion products, linked to the pressure difference between the base and the upper end of the flue pipe fitted to the heater 2. This thermal draft is advantageously expressed as a pressure differential (for example in Pa).
  • These devices 11, 12, 13 and 14 advantageously consist of electronic devices, for example in the form of electronic boxes, which communicate with one another within a local (computer) network.
  • the measuring means 111 advantageously comprise a remote probe 1111 of the insertion type.
  • Such a remote probe 1111 is suitable for measuring the temperature of the flue gases passing through the exhaust duct 6.
  • This remote sensor 1111 is also suitable for being fixed and to be removed from the exhaust duct 6, without degrading the seal. of the last.
  • This remote probe 1111 consists, for example, of a wired thermocouple, jacketed with a threaded connection.
  • the measuring means 111 are advantageously located in the section of the upstream connection duct 61, and preferably near said at least one outlet orifice 4 (for example at a maximum distance of 20 cm).
  • the telecommunication means 112 advantageously consist of radiocommunication means, for example unidirectional radiocommunication means.
  • These telecommunication means 112 are in particular suitable for transmitting the temperature data collected by the associated measuring means 111, to the control device 14.
  • the second measuring device 12 is intended to be positioned outside the building.
  • the measuring means 121 consist for example of a resistive temperature measurement component, advantageously of the CTN (Negative Temperature Coefficient) probe type.
  • the telecommunication means 122 consist for example of radiocommunication means, advantageously unidirectional radiocommunication means.
  • These telecommunication means 122 are in particular suitable for transmitting the temperature data collected by the associated measuring means 121, to the control device 14.
  • the third measuring device 13 is intended to be positioned in the room P equipped with the heating device 2.
  • the measuring means 131 consist for example of a resistive component for temperature measurement, advantageously of the CTN (Negative Temperature Coefficient) probe type.
  • the communication means 132 are advantageously in the form of radio communication means, preferably bidirectional radio communication means.
  • These telecommunication means 132 are in particular adapted, on the one hand, to transmit the temperature data collected by the associated measuring means 131 to the control device 14 and, on the other hand, to receive information to be displayed in origin of this same control device 14.
  • the display 133 consists of a screen, advantageously a touch screen for entering data (for example parameters described below). This display 133 can also be associated with control buttons.
  • Such a display 133 will in particular make it possible to distribute information to the attention of the user, in particular the measured temperatures, the estimated consumption of wood energy and / or the thermal draft.
  • the display is formed by a portable electronic device of the user, for example an electronic tablet and / or a portable telephone, which is intended to be connected with the control device 14.
  • a portable electronic device of the user for example an electronic tablet and / or a portable telephone, which is intended to be connected with the control device 14.
  • the telecommunication means 141 advantageously take the form of radiocommunication means, preferably bidirectional radiocommunication means.
  • These telecommunication means 141 are in particular adapted, on the one hand, to receive data coming from the various measuring devices 11, 12 and 13 and, on the other hand, to transmit information for the user to the third measuring device 13 comprising the display 133.
  • the calculation means 142 in particular comprise a calculation unit and memory means on which a computer program is recorded (for example in the form of a microcontroller).
  • the program code means for calculating the estimated consumption of wood energy and / or for calculating the estimated thermal draft advantageously comprise at least one algorithm based on at least one formula taking into account at least the measured temperature Tfc, possibly with a weighting on the basis of the aforementioned Text and Tamb measured temperatures.
  • This computer program is then associated with a database comprising the correspondences between these values relating to the fuel and said mean wet lower calorific value.
  • the calculation means 142 are suitable for providing an estimate of the instantaneous consumption of wood energy and / or an estimate of the thermal draft. instantaneous.
  • the estimate of wood energy consumption is thus based on the temperature of the combustion products in said exhaust duct 6 (Tfc).
  • the outside temperature Text and the ambient temperature Tamb are provided for information only.
  • these outside Text and ambient temperatures Tamb can be used if necessary to weight the function F_tim by an adaptation coefficient Ka_tim (Text, Tamb) internal to the function, which would be linked to the installation and its surrounding conditions. .
  • This Ka_tim coefficient (Text, Tamb) would then advantageously be between 0.5 and 2.
  • the calculation means 142 can also provide the consumption of wood energy over a longer time, for example over a combustion cycle.
  • Such consumption of fuelwood is advantageously determined by summation of instantaneous wood energy consumption.
  • the calculation means 142 can also provide an estimate of the thermal draft over a longer time, for example over a combustion cycle.
  • Such a step of calculating the thermal draft per combustion cycle is advantageously determined by the average of the instantaneous thermal draft estimated over the combustion cycle.
  • the estimation system 10 is intended to implement a method for automatically estimating the consumption of wood energy and / or the thermal draft in the individual wood heating installation 1.
  • the parameterization is for example carried out through the third measuring device 13, via its display 133; this setting is transmitted to the control device 14.
  • this method then comprises at least: a) a temperature measurement step, followed by b) a step of calculating the estimated consumption in fuelwood and / or the estimated thermal draft.
  • the limits of the combustion cycle are advantageously determined by the detection of a thermal differential between two successive measurements of the temperature in the exhaust duct 6 (Tfc in ° C), or by the detection of a minimum threshold value of Tfc below which combustion is judged to be zero.
  • the estimation system 10 can thus automatically detect the operation of the wood-burning appliance 2.
  • the calculation step b) is advantageously implemented by the calculation means 142 of the control device 14, taking into account the aforementioned data.
  • the method advantageously comprises an information step c), during which information is communicated to a user, where appropriate by the control device 14 and through the display 133 of the third measuring device 13.

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Description

    DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION
  • La présente invention concerne le domaine des installations individuelles de chauffage au bois.
  • Elle concerne plus particulièrement les procédés et installations pour estimer automatiquement la consommation de bois énergie et/ou le tirage thermique d'une installation individuelle de chauffage au bois.
    • ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE
  • La plupart des installations individuelles de chauffage au bois comprennent un appareil de chauffage, du type poêle ou insert, qui est implanté dans une pièce d'un bâtiment.
  • Un tel appareil de chauffage comprend classiquement une chambre formant un foyer qui comporte, d'une part, au moins un orifice (généralement supérieur) pour l'évacuation des produits de combustion et, d'autre part, au moins un orifice inférieur pour l'alimentation en air comburant.
  • L'installation individuelle de chauffage comporte également un conduit d'évacuation, raccordant ledit orifice supérieur du foyer à une sortie de bâtiment, pour l'évacuation des produits de combustion générés par l'appareil de chauffage.
  • De telles installations de chauffage constituent une technologie intéressante et efficace pour le chauffage d'un habitat individuel.
  • Les documents WO-2015/104021 et US-2011/0300494 décrivent des systèmes pour optimiser le fonctionnement d'une telle installation individuelle de chauffage au bois.
  • En particulier, le document WO-2015/104021 décrit un système pour le suivi du fonctionnement d'une installation individuelle de chauffage au bois, qui vise notamment à fournir des informations relatives à la combustion afin d'optimiser le chargement en bois et d'obtenir une efficacité énergétique optimale.
  • Pour cela, ce système selon le document WO-2015/104021 comprend une sonde de température qui est implantée à l'extérieur du foyer. Il est encore prévu que l'utilisateur doit saisir manuellement la quantité approximative de bois ajoutée à chaque chargement.
  • Toutefois, actuellement, les usagers ne disposent pas de solutions techniques pour estimer automatiquement la consommation en combustibles et/ou le tirage thermique dans leurs appareils de chauffage.
  • Il existe par conséquent un besoin d'une solution technique qui permettrait à un usager d'estimer automatiquement, de manière simple et fiable, la consommation de bois énergie et/ou le tirage thermique d'une installation individuelle de chauffage au bois.
    • OBJET DE L'INVENTION
  • La présente invention propose donc un procédé pour estimer automatiquement la consommation de bois énergie et/ou le tirage thermique d'une installation individuelle de chauffage au bois équipant un bâtiment selon la revendication 1 ainsi qu'un système selon la revendication 7. D'autres formes avantageuses de la présente invention sont décrites dans les revendications dépendantes.
    • DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION
  • La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnée à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée.
  • La figure 1 annexée, unique, est une vue schématique d'une installation individuelle de chauffage comprenant un système selon l'invention pour estimer la consommation de bois énergie, et/ou le tirage thermique, de cette installation.
    • Installation individuelle de chauffage au bois
  • L'installation individuelle de chauffage 1 au bois, illustrée sur la figure 1, est destinée à équiper un bâtiment (non représenté), par exemple une maison individuelle.
    • Appareil de chauffage au bois
  • Cette installation individuelle de chauffage au bois 1 comprend un appareil de chauffage 2 à bois, du type poêle ou insert, qui est implanté dans une pièce P de ce bâtiment (généralement une pièce de vie, telle qu'un salon).
  • L'appareil de chauffage 2 comporte une chambre formant un foyer 3, c'est-à-dire une partie dans laquelle est destiné à brûler le bois énergie au cours de cycles successifs de combustion.
  • Par « bois énergie », on englobe en particulier les bûches, les granulés, et bûches densifiées.
  • Par « cycle de combustion », on entend avantageusement une période de temps tout au long de laquelle une combustion continue est entretenue dans le foyer 3.
  • Le foyer 3 comporte différents orifices pour la circulation des gaz :
    • au moins un orifice supérieur 4, pour l'évacuation des produits de combustion, et
    • au moins un orifice inférieur 5, pour l'alimentation en air comburant de ce foyer 3.
    Conduit d'évacuation
  • L'installation individuelle de chauffage au bois 1 comprend encore un conduit d'évacuation 6 qui est prévu pour canaliser les produits de combustion générés par l'appareil de chauffage 2 lors d'un cycle de combustion.
  • Le conduit d'évacuation 6 raccorde ledit au moins un orifice supérieur 4 du foyer 3 à une sortie de bâtiment 7 (représentée très schématiquement).
  • Ce conduit d'évacuation 6 est généralement destiné à traverser une toiture (non représentée) pour aboutir à la sortie de bâtiment 7 ; il traverse également, éventuellement, un ou plusieurs planchers intermédiaires.
  • En l'espèce, ce conduit d'évacuation 6 comprend en particulier :
    • un tronçon de conduit de raccordement amont 61 s'étendant dans la pièce P équipée de l'appareil de chauffage 2, depuis ledit au moins un orifice supérieur 4 du foyer 3 jusqu'à un plafond F de ladite pièce P équipée, et
    • un tronçon de conduit de fumée aval 62, s'étendant depuis le plafond F de la pièce P jusqu'à la sortie de bâtiment 7.
    Système d'estimation
  • Cette installation individuelle de chauffage au bois 1 selon l'invention est équipée également d'un système d'estimation 10 pour estimer automatiquement la consommation de bois énergie et/ou le tirage thermique de ladite installation individuelle de chauffage au bois 1.
  • Par « automatiquement », on entend que le système d'estimation 10 est capable d'estimer la consommation de bois énergie et/ou le tirage thermique sans l'aide d'une personne.
  • Par « consommation de bois énergie », on englobe notamment une consommation de bois en masse (kg) et/ou en énergie consommée (kWh) et/ou en volume apparent (mètre cube apparent) et/ou en argent (Euros).
  • Par « tirage thermique », on entend la force motrice permettant l'évacuation des produits de combustion, liée à la différence de pression entre la base et l'extrémité haute du conduit de fumée équipant l'appareil de chauffage 2. Ce tirage thermique est avantageusement exprimé en différentiel de pression (par exemple en Pa).
  • Le système d'estimation 10 comprend ici plusieurs dispositifs répartis au sein du bâtiment :
    • un premier dispositif de mesure 11, destiné à mesurer la température des produits de combustion dans le conduit d'évacuation 6,
    • un deuxième dispositif de mesure 12, pour la mesure de la température extérieure au bâtiment,
    • un troisième dispositif de mesure 13, notamment pour la mesure de la température ambiante au sein de la pièce P équipée de l'appareil de chauffage 2, et
    • un dispositif de commande 14.
  • Ces dispositifs 11, 12, 13 et 14 consistent avantageusement en des dispositifs électroniques, par exemple sous la forme de boîtiers électroniques, qui communiquent entre eux au sein d'un réseau local (informatique).
  • Le premier dispositif de mesure 11 comprend :
    • des moyens de mesure 111, pour la mesure de la température des produits de combustion cheminant dans le conduit d'évacuation 6 (Tfc en °C), et
    • des moyens de télécommunication 112, adaptés en particulier pour la communication avec le dispositif de commande 14.
  • Pour la mesure des températures, les moyens de mesure 111 comprennent avantageusement une sonde déportée 1111 de type à insertion.
  • Une telle sonde déportée 1111 est adaptée à la mesure de la température des fumées cheminant dans le conduit d'évacuation 6. Cette sonde déportée 1111 est également adaptée à être fixée et à être retirée du conduit d'évacuation 6, sans dégrader l'étanchéité de ce dernier.
  • Cette sonde déportée 1111 consiste, par exemple, en un thermocouple filaire, chemisé avec un raccord fileté.
  • En pratique, les moyens de mesure 111 sont avantageusement implantés dans le tronçon de conduit de raccordement amont 61, et de préférence à proximité dudit au moins un orifice de sortie 4 (par exemple à une distance maximale de 20 cm).
  • Les moyens de télécommunication 112 consistent avantageusement en des moyens de radiocommunication, par exemple des moyens de radiocommunication unidirectionnelle.
  • Ces moyens de télécommunication 112 sont en particulier adaptés à transmettre les données de températures collectées par les moyens de mesure 111 associés, à destination du dispositif de commande 14.
  • Le deuxième dispositif de mesure 12 est destiné à être positionné à l'extérieur du bâtiment.
  • Ce deuxième dispositif de mesure 12 comprend :
    • des moyens de mesure 121, adaptés à mesurer une température extérieure du bâtiment (Text en °C),
    • des moyens de télécommunication 122, adaptés en particulier pour la communication avec le dispositif de commande 14.
  • Les moyens de mesure 121 consistent par exemple en un composant résistif de mesure de température, avantageusement du type sonde CTN (Coefficient de Température Négatif).
  • Les moyens de télécommunication 122 consistent par exemple en des moyens de radiocommunication, avantageusement des moyens de radiocommunication unidirectionnelle.
  • Ces moyens de télécommunication 122 sont en particulier adaptés à transmettre les données de températures collectées par les moyens de mesure 121 associés, à destination du dispositif de commande 14.
  • Le troisième dispositif de mesure 13 est destiné à être positionné dans la pièce P équipée de l'appareil de chauffage 2.
  • Ce troisième dispositif de mesure 13 comprend :
    • des moyens de mesure 131, pour la mesure de la température ambiante (Tamb en °C) de la pièce P équipée,
    • des moyens de télécommunication 132, adaptés en particulier pour la communication avec le dispositif de commande 14, et
    • un afficheur 133, par exemple sous la forme d'un écran.
  • Les moyens de mesure 131 consistent par exemple en un composant résistif de mesure de température, avantageusement du type sonde CTN (Coefficient de Température Négatif).
  • Les moyens de communication 132 se présentent avantageusement sous la forme de moyens de radiocommunication, de préférence des moyens de radiocommunication bidirectionnelle.
  • Ces moyens de télécommunication 132 sont en particulier adaptés, d'une part, à transmettre les données de températures collectées par les moyens de mesure 131 associés à destination du dispositif de commande 14 et, d'autre part, à recevoir des informations à afficher en provenance de ce même dispositif de commande 14.
  • L'afficheur 133 consiste en un écran, avantageusement un écran tactile pour la saisie de données (par exemple de paramètres décrits ci-après). Cet afficheur 133 peut également être associé à des boutons de commande.
  • Un tel afficheur 133 va notamment permettre une diffusion d'informations à l'attention de l'utilisateur, notamment les températures mesurées, la consommation estimée en bois énergie et/ou le tirage thermique.
  • Selon une variante de réalisation non représentée, l'afficheur est formé par un dispositif électronique portable de l'utilisateur, par exemple une tablette électronique et/ou un téléphone portable, qui est destiné à être connecté avec le dispositif de commande 14.
  • Le dispositif de commande 14 comprend quant à lui :
    • des moyens de télécommunication 141, pour l'échange de données avec les différents dispositifs de mesure 11, 12 et 13 précités, et
    • des moyens de calcul 142, pour calculer la consommation estimée en bois énergie et/ou le tirage thermique estimé, au moins à partir des températures collectées et transmises par ces différents dispositifs de mesure 11, 12 et 13.
  • Les moyens de télécommunication 141 se présentent avantageusement sous la forme de moyens de radiocommunication, de préférence des moyens de radiocommunication bidirectionnelle.
  • Ces moyens de télécommunication 141 sont en particulier adaptés, d'une part, à recevoir des données en provenant des différents dispositifs de mesure 11, 12 et 13 et, d'autre part, à transmettre des informations pour l'utilisateur à destination du troisième dispositif de mesure 13 comportant l'afficheur 133.
  • Les moyens de calcul 142 comprennent en particulier une unité de calcul et des moyens mémoires sur lesquels est enregistré un programme d'ordinateur (par exemple sous la forme d'un microcontrôleur).
  • Le programme d'ordinateur comprend :
    1. a) des moyens de code programme pour collecter les températures mesurées par les différents dispositifs de mesure 11, 12, 13, à savoir respectivement :
      • la température des produits de combustion cheminant dans le conduit d'évacuation 6 (Tfc en °C),
      • la température extérieure au bâtiment (Text en °C), et
      • la température ambiante de la pièce P équipée de l'appareil de chauffage 2 (Tamb en °C),
    2. b) des moyens de code programme pour calculer la consommation en bois énergie (synonyme de « consommation estimée en bois énergie »),
    3. c) des moyens de code programme pour calculer le tirage thermique (synonyme de « tirage thermique estimé »), et
    4. d) des moyens de code programme pour communiquer des informations à un utilisateur, notamment relatives à l'état de la combustion et/ou des suggestions d'optimisation d'utilisation et de fonctionnement,
    lorsque ledit programme d'ordinateur est exécuté par le dispositif de commande 14.
  • Les moyens de code programme pour calculer la consommation estimée en bois énergie et/ou pour calculer le tirage thermique estimé comprennent avantageusement au moins un algorithme s'appuyant sur au moins une formule prenant en compte au moins la température mesurée Tfc, avec éventuellement une pondération sur la base des températures mesurées Text et Tamb précitées.
  • Ces algorithmes prennent avantageusement en compte également des données paramétrées dans ledit programme d'ordinateur (généralement par l'utilisateur et/ou un installateur), à savoir :
    1. i) trois paramètres de fonctionnement à régime (ou fonctionnement) nominal de l'appareil de chauffage à bois 2 :
      • la puissance thermique moyenne émise à régime nominal (Pth_n en kW),
      • le rendement moyen à régime nominal (R_n en %),
      • la température moyenne des fumées à régime nominal (Tfc_n en °C),
    2. ii) le pouvoir calorifique du bois énergie utilisé, et éventuellement
    3. iii) les données spécifiques liées au raccordement de l'appareil de chauffage à bois 2.
  • Le pouvoir calorifique du bois énergie utilisé comprend avantageusement le pouvoir calorifique inférieur humide moyen du bois énergie utilisé (PCI_H en kWh/kg), obtenu :
    1. a) au moins avec la connaissance des paramètres suivants :
      • le type de bois énergie (bûches ou granulés),
      • l'humidité du bois énergie,
      ou
    2. b) si l'humidité du bois énergie est inconnue :
      • l'essence du bois énergie (feuillus ou résineux), et
      • la durée moyenne de séchage.
  • Ce programme d'ordinateur est alors associé à une base de données comportant les correspondances entre ces valeurs relatives au combustible et ledit pouvoir calorifique inférieur humide moyen.
  • Les données spécifiques liées au raccordement de l'appareil de chauffage à bois 2 comprennent avantageusement au moins les paramètres suivants :
    • le diamètre intérieur (Di en mm) du conduit d'évacuation des fumées 6,
    • la hauteur totale (htot en m), verticale, du conduit d'évacuation des fumées 6, et
    • la présence, ou non, d'un régulateur de tirage (non représenté).
  • Partant de ces différentes variables (températures, paramètres de l'installation individuelle de chauffage au bois 1, etc.), les moyens de calcul 142 sont adaptés à fournir une estimation de la consommation instantanée de bois énergie et/ou une estimation du tirage thermique instantané.
  • Par exemple, et seulement à titre indicatif, l'algorithme mis en œuvre par le dispositif de commande 14 pour l'estimation de la consommation instantanée de bois énergie comprend les formules suivantes : B _ n = Pth _ n / R _ n / 100 / PCI _ H
    Figure imgb0001
     dans laquelle
    • B_n : consommation bois à régime nominal (en kg/h) ;
    • Pth_n : puissance thermique moyenne émise à régime nominal (en kW) ;
    • R_n : rendement moyen à régime nominal (en %) ;
    • PCI_H : pouvoir calorifique inférieur humide du combustible bois (en kWh/kg).
    B _ tim = F _ tim Tfc _ j * B _ n
    Figure imgb0002
     dans laquelle
    • B_tim : consommation bois en instantané pendant tim (en kg/h) ;
    • tim : temps entre deux mesures (en s) (par exemple entre 20 s et 120 s) ;
    • B_n : consommation bois en nominal (en kg/h) ;
    • F_tim(Tfc_j) : fonction de pondération de la consommation nominale tenant compte au moins de la température Tfc_j, et éventuellement de Text et/ou Tamb,
    avec
    • si Tfc_j ≤ Tfc_n alors 0 < F_tim(Tfc_j) < 1 et
    • si Tfc_j > Tfc_n alors 1 < F_tim(Tfc_j) <1,5 ;
    dans lesquels
    • Tfc_n : température moyenne des fumées à régime nominal (en °C) ;
    • Tfc_j : température des fumées mesurée à l'instant j (en °C).
  • La fonction F_tim(Tfc_j) est avantageusement représentée par une fonction ou une somme de fonctions polynomiale(s) et/ou exponentielle(s), permettant de traduire au mieux la pondération à appliquer sur la consommation nominale. m _ tim = B _ tim * tim / 3600 * 1000
    Figure imgb0003
     dans laquelle
    • m_tim : masse de bois consommée en instantané pendant tim (en g) ;
    • B_tim : consommation bois en instantané pendant tim (en kg/h) ;
    • tim : temps entre deux mesures (en s) (par exemple entre 20 s et 120 s) ;
  • L'estimation de consommation en bois énergie s'appuie ainsi sur la température des produits de combustion dans ledit conduit d'évacuation 6 (Tfc).
  • La température extérieure Text et la température ambiante Tamb sont en l'espèce fournies à titre indicatif.
  • De manière alternative, ces températures extérieure Text et ambiante Tamb peuvent être utilisées si besoin pour pondérer la fonction F_tim par un coefficient d'adaptation Ka_tim(Text, Tamb) interne à la fonction, qui serait lié à l'installation et à ses conditions environnantes.
  • Ce coefficient Ka_tim(Text, Tamb) serait alors avantageusement compris entre 0,5 et 2.
  • Les moyens de calcul 142 peuvent également fournir la consommation de bois énergie sur un temps plus long, par exemple sur un cycle de combustion.
  • Une telle consommation de bois énergie est avantageusement déterminée par sommation des consommations instantanées de bois énergie.
  • Par exemple, et seulement à titre indicatif, l'algorithme mis en œuvre par le dispositif de commande 14 comprend les formules suivantes pour l'obtention de la consommation bois sur un intervalle de durée td (en h) : m _ td = ∑ m _ tim / 1000
    Figure imgb0004
     dans laquelle
    • m_td : masse de bois consommée pendant la durée td (en kg) ;
    • m_tim : masse de bois consommée en instantané pendant tim (en g)
    B _ td = m _ td / td
    Figure imgb0005
     dans laquelle
    • B_td : consommation horaire moyenne pendant la durée td (en kg/h) ;
    • m_td : masse de bois consommée pendant la durée td (en kg).
    NRJ _ td = m _ td * PCI _ H
    Figure imgb0006
     dans laquelle
    • NRJ_td : bois énergie consommé pendant la durée td (en kWh) ;
    • m_td : masse de bois consommée pendant la durée td (en kg) ;
    • PCI_H : pouvoir calorifique inférieur humide du combustible bois (en kWh/kg).
  • Par exemple, et seulement à titre indicatif, l'algorithme mis en œuvre par le dispositif de commande 14 pour l'estimation du tirage thermique instantané comprend les formules suivantes : dP _ ch = dP _ temp − dP _ pdc
    Figure imgb0007
     dans laquelle
    • dP_ch : tirage thermique utile dans la cheminée (en Pa) ;
    • dP_temp : tirage thermique initial lié à l'écart de température dans la cheminée (en Pa) ;
    • dP_pdc : pertes de charge dans la cheminée (en Pa) ;
    dP _ temp = rho _ fc − rho _ ext * G * htot
    Figure imgb0008
     dans laquelle
    • rho_fc : masse volumique des fumées (en kg/m3) qui dépend directement de la température des produits de combustion dans ledit conduit d'évacuation 6 (Tfc en °C) ;
    • rho_ext : masse volumique de l'air extérieur (en kg/m3) qui peut être définie par rapport à une température extérieure hivernale moyenne fixe liée à la localisation du bâtiment, ou avantageusement qui peut être directement liée à la mesure de la température extérieure audit bâtiment (Text en °C) ;
    • G : constante de la gravité (9,81 m3.kg-1.s-2) ;
    • htot : hauteur totale du conduit de cheminée (en m)
    dP _ pdc = dP _ pdc _ lin + dP _ pdc _ sing + dP _ pdc _ term
    Figure imgb0009
     dans laquelle
    • dP_pdc_lin : pertes de charge linéaires dans la cheminée (en Pa) ;
    • dP_pdc_sing : pertes de charge singulières dans la cheminée (en Pa) ;
    • dP_pdc_term : pertes de charge terminales de la cheminée (en Pa) avec une valeur supposée constante et avantageusement comprise entre 0,5 et 2 Pa ;
    dP _ pdc _ sing = F ′ Di
    Figure imgb0010
     dans laquelle la fonction F'(Di) est avantageusement représentée par une fonction ou une somme de fonctions polynomiale(s), permettant de traduire au mieux la relation entre l'estimation des pertes de charge singulières et le diamètre intérieur (Di) du conduit d'évacuation des fumées. dP _ pdc _ lin = F ″ htot ; dP _ pdc _ sing
    Figure imgb0011
     dans laquelle la fonction F"(htot ; dP_pdc_sing) est avantageusement représentée par une fonction ou une somme de fonctions polynomiale(s), permettant de traduire au mieux la relation entre l'estimation des pertes de charge linéaires et la hauteur totale (htot) du conduit de cheminée.
  • Les moyens de calcul 142 peuvent également fournir une estimation du tirage thermique sur un temps plus long, par exemple sur un cycle de combustion.
  • Une telle étape de calcul du tirage thermique par cycle de combustion est avantageusement déterminée par moyenne du tirage thermique instantané estimé sur le cycle de combustion.
    • Procédé pour estimer automatiquement la consommation de bois énergie et/ou le tirage thermique
  • Le système d'estimation 10 selon l'invention est destiné à mettre en œuvre un procédé pour estimer automatiquement la consommation de bois énergie et/ou le tirage thermique dans l'installation individuelle de chauffage au bois 1.
  • Ce procédé d'estimation comprend avantageusement une étape préalable de paramétrage au cours de laquelle les moyens de calcul 142 du système d'estimation 10 sont paramétrés avec des valeurs correspondant aux paramètres précités :
    1. i) trois paramètres de fonctionnement à régime nominal de l'appareil de chauffage 2 (la puissance thermique moyenne émise à régime nominal, le rendement moyen à régime nominal, la température moyenne des fumées à régime nominal),
    2. ii) le pouvoir calorifique du bois énergie utilisé, et
    3. iii) des données spécifiques liées au raccordement de l'appareil de chauffage à bois 2.
  • Le paramétrage est par exemple effectué au travers du troisième dispositif de mesure 13, via son afficheur 133 ; ce paramétrage est transmis au dispositif de commande 14.
  • A chaque cycle de combustion de bois énergie au sein du foyer 3 de l'appareil de chauffage 2, ce procédé comprend ensuite au moins : a) une étape de mesure de températures, suivie par b) une étape de calcul de la consommation estimée en bois énergie et/ou du tirage thermique estimé.
  • L'étape de mesure de températures a) comprend la collecte des trois températures précitées :
    • la température des produits de combustion dans le conduit d'évacuation 6 (Tfc en °C), par le biais du premier dispositif de mesure 11,
    • la température extérieure audit bâtiment (Text en °C), par le biais du deuxième dispositif de mesure 12, et
    • la température ambiante de la pièce P équipée de l'appareil de chauffage 2 (Tamb en °C), par le biais ici du troisième dispositif de mesure 13.
  • Les bornes du cycle de combustion (début et fin) sont avantageusement déterminées par la détection d'un différentiel thermique entre deux mesures successives de la température dans le conduit d'évacuation 6 (Tfc en °C), ou par la détection d'une valeur seuil minimale de Tfc en dessous de laquelle la combustion est jugée nulle.
  • Le système d'estimation 10 peut ainsi détecter automatiquement le fonctionnement de l'appareil de chauffage à bois 2.
  • L'étape de calcul b) est avantageusement mise en œuvre par les moyens de calcul 142 du dispositif de commande 14, tenant compte des données précitées.
  • Cette étape de calcul b) peut consister en :
    • une étape de calcul de la consommation instantanée de bois énergie, et/ou
    • une étape de calcul de la consommation de bois énergie par cycle de combustion, et/ou
    • une étape de calcul du tirage thermique instantané, et/ou
    • une étape de calcul du tirage thermique par cycle de combustion.
  • A l'issue de l'étape de calcul b), le procédé comprend avantageusement une étape d'information c), au cours de laquelle des informations sont communiquées à un utilisateur, le cas échéant par le dispositif de commande 14 et au travers de l'afficheur 133 du troisième dispositif de mesure 13.
  • Ces informations portent par exemple sur :
    • l'état de la combustion, notamment de la consommation de bois énergie instantanée et/ou par cycle, et/ou
    • l'état du tirage thermique, instantané et/ou par cycle, et/ou
    • des suggestions d'optimisation d'utilisation et de fonctionnement de l'installation individuelle de chauffage au bois.

Claims (10)

  1. Procédé pour estimer la consommation de bois énergie et/ou le tirage thermique d'une installation individuelle de chauffage (1) au bois équipant un bâtiment,
    laquelle installation individuelle de chauffage au bois (1) comprend :
    - un appareil de chauffage (2) à bois, type poêle ou insert, implanté dans une pièce (P) dudit bâtiment, lequel appareil de chauffage (2) comprend une chambre (3) formant un foyer pour la mise en œuvre de cycles successifs de combustion de bois énergie, lequel foyer (3) comporte, d'une part, au moins un premier orifice (4) pour l'évacuation des produits de combustion et, d'autre part, au moins un second orifice (5) pour l'alimentation en air comburant,
    - un conduit d'évacuation (6), raccordant ledit au moins un premier orifice (4) dudit foyer (3) à une sortie de bâtiment (7), pour l'évacuation des produits de combustion générés par ledit appareil de chauffage (2),
    caractérisé en ce que ledit procédé comprend au moins les étapes suivantes :
    a) au moins une étape de mesure de températures, à chaque cycle de combustion de bois énergie au sein du foyer (3) dudit appareil de chauffage (2), lesdites températures comprenant au moins :
    - la température des produits de combustion dans ledit conduit d'évacuation (6),
    - la température extérieure audit bâtiment, et
    - la température ambiante de la pièce (P) équipée dudit appareil de chauffage (2),
    et
    b) une étape de calcul de la consommation estimée en bois énergie et/ou du tirage thermique, tenant compte au moins de ladite température des produits de combustion dans ledit conduit d'évacuation (6), de ladite température extérieure audit bâtiment et de ladite température ambiante de la pièce (P) équipée dudit appareil de chauffage (2),
    pour estimer automatiquement ladite consommation de bois énergie et/ou ledit tirage thermique.
  2. Procédé, selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit conduit d'évacuation (6) comprend :
    - un tronçon de conduit de raccordement amont (61), s'étendant dans ladite pièce (P) équipée de l'appareil de chauffage (2), depuis ledit au moins un premier orifice (4) du foyer (3) jusqu'à un plafond (F) de ladite pièce (P), et
    - un tronçon de conduit de fumée aval (62), s'étendant depuis un plafond (F) de ladite pièce (P) jusqu'à ladite sortie de bâtiment (7), et
    en ce que la température des produits de combustion est mesurée dans ledit tronçon de conduit de raccordement amont (61).
  3. Procédé, selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'étape de calcul de la consommation estimée en bois énergie et/ou du tirage thermique estimé est choisie parmi :
    - une étape de calcul de la consommation instantanée de bois énergie, et/ou
    - une étape de calcul de la consommation de bois énergie par cycle de combustion, avantageusement déterminée par sommation des consommations instantanées estimées par période de temps ;
    - une étape de calcul du tirage thermique instantané, et/ou
    - une étape de calcul du tirage thermique par cycle de combustion, avantageusement déterminé par moyenne des valeurs instantanées du tirage thermique sur le cycle de combustion.
  4. Procédé, selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'étape de calcul de la consommation estimée en bois énergie et/ou du tirage thermique estimé tient compte encore :
    i) de trois paramètres de fonctionnement à régime nominal de l'appareil de chauffage (2) :
    - la puissance thermique moyenne émise à régime nominal,
    - le rendement moyen à régime nominal,
    - la température moyenne des fumées à régime nominal, et/ou
    ii) du pouvoir calorifique du bois énergie utilisé, et éventuellement
    iii) de données spécifiques liées au raccordement de l'appareil de chauffage (2).
  5. Procédé, selon la revendication 4, caractérisé en ce que :
    a/ ledit pouvoir calorifique du bois énergie utilisé comprend le pouvoir calorifique inférieur humide moyen du bois énergie utilisé, avec au moins la connaissance des paramètres suivants :
    - le type de bois énergie,
    - l'humidité du bois énergie,
    ou si l'humidité du bois énergie est inconnue :
    - l'essence du bois énergie, et
    - la durée moyenne de séchage,
    b/ lesdits données spécifiques liées au raccordement de l'appareil de chauffage (2) comprennent au moins les paramètres suivants :
    - le diamètre intérieur du conduit d'évacuation des fumées (6),
    - la hauteur totale, verticale, du conduit d'évacuation des fumées (6), et
    - la présence ou non d'un régulateur de tirage.
  6. Procédé, selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend, à l'issue de l'étape de calcul b), une étape d'information c), au cours de laquelle des informations sont communiquées à un utilisateur, notamment relatives à l'état de la combustion et/ou des suggestions d'optimisation d'utilisation et de fonctionnement.
  7. Système pour estimer la consommation de bois énergie et/ou le tirage thermique d'une installation individuelle de chauffage (1) au bois équipant un bâtiment,
    laquelle installation individuelle de chauffage au bois (1) comprend :
    - un appareil de chauffage à bois (2), type poêle ou insert, implanté dans une pièce (P) dudit bâtiment, lequel appareil de chauffage (2) comprend une chambre formant foyer (3) comportant, d'une part, au moins premier orifice (4) pour l'évacuation des produits de combustion et, d'autre part, au moins second orifice (5) pour son alimentation en air comburant,
    - un conduit d'évacuation (6), raccordant ledit premier orifice (4) dudit foyer (3) à une sortie de bâtiment (7), pour l'évacuation des produits de combustion générés par ledit appareil de chauffage (2),
    lequel système d'estimation (10) est caractérisé en ce qu'il comprend :
    - des premiers moyens (11) pour la mesure de la température des produits de combustion dans ledit conduit d'évacuation (6),
    - des seconds moyens (12) pour la mesure de la température extérieure audit bâtiment,
    - des troisièmes moyens de mesure (131), pour la mesure de la température ambiante de la pièce (P) équipée, et
    - des moyens de commande (14), comprenant a) des moyens (141) pour la communication avec lesdits moyens de mesure (11, 12) et b) des moyens (142) pour le calcul automatique de la consommation en bois énergie et/ou du tirage thermique à partir desdites températures mesurées.
  8. Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de commande (14) comportent un programme d'ordinateur comprenant :
    a) des moyens de code de programme pour collecter des températures, à savoir au moins la température des produits de combustion dans ledit conduit d'évacuation (6), la température extérieure audit bâtiment et la température ambiante de la pièce (P) équipée dudit appareil de chauffage (2),
    et
    b) des moyens de code de programme pour calculer la consommation estimée en bois énergie et/ou le tirage thermique estimé,
    lorsque ledit programme d'ordinateur est exécuté par lesdits moyens de commande (14).
  9. Installation individuelle de chauffage au bois équipant un bâtiment, laquelle installation de chauffage au bois (1) comprend :
    - un appareil de chauffage (2) à bois, type poêle ou insert, implanté dans une pièce (P) dudit bâtiment, lequel appareil de chauffage (2) comprend une chambre formant foyer (3) comportant, d'une part, au moins un premier orifice (4) pour l'évacuation des produits de combustion et, d'autre part, au moins un second orifice (5) pour son alimentation en air comburant,
    - un conduit d'évacuation (6), raccordant ledit au moins un premier orifice (4) dudit foyer (3) à une sortie de bâtiment (7), pour l'évacuation des produits de combustion générés par ledit appareil de chauffage (2),
    - un système (10) selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, pour estimer la consommation de bois énergie et/ou le tirage thermique de ladite installation individuelle de chauffage au bois (1).
  10. Installation individuelle de chauffage au bois, selon la revendication 9, caractérisée en ce que ledit conduit d'évacuation (6) comprend :
    - un tronçon de conduit de raccordement amont (61), s'étendant dans ladite pièce (P) équipée de l'appareil de chauffage (2), depuis ledit au moins un premier orifice (4) du foyer (3) jusqu'à un plafond (F) de ladite pièce (P), et
    - un tronçon de conduit de fumée aval (62), s'étendant depuis le plafond (F) de ladite pièce (P) jusqu'à ladite sortie de bâtiment (7), et
    en ce que les premiers moyens de mesure (11) sont implantés dans ledit tronçon de conduit de raccordement amont (61).
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