FR2482403A1 - Procede et dispositif de regulation optimale de la charge en heures creuses d'appareils electriques a accumulation - Google Patents

Abstract

PROCEDE ET DISPOSITIF DE REGULATION OPTIMALE DE LA CHARGE EN HEURES CREUSES D'APPAREILS ELECTRIQUES A ACCUMULATION. PENDANT CHAQUE CYCLE D'HEURES CREUSES ET D'HEURES PLEINES, ON ENVOIE LES IMPULSIONS D'UN OSCILLATEUR 14 DONT LA FREQUENCE EST PROPORTIONNELLE A LA QUANTITE DE CHALEUR CONSOMMEE PAR UNITE DE TEMPS, A UN COMPTEUR 9 QUI, A PARTIR DU DEBUT DE LA PERIODE DE TARIFICATION EN HEURES CREUSES, RECOIT EN OUTRE LES IMPULSIONS D'UN OSCILLATEUR A FREQUENCE CONSTANTE 6. LE COMPTEUR 9, LORSQU'IL EST REMPLI, COMMANDE L'ENCLENCHEMENT 4 DE LA CHARGE DE L'APPAREIL DE MANIERE QUE LE MOMENT D'ENCLENCHEMENT SOIT AVANCE PAR RAPPORT A LA FIN DE CETTE PERIODE D'AUTANT PLUS QUE LA QUANTITE DE CHALEUR CONSOMMEE EST PLUS IMPORTANTE. APPLICATION: NOTAMMENT AUX RADIATEURS, PLANCHERS CHAUFFANTS, CHAUFFE-EAU.

Description

La présente invention se rapporte a un procédé et un dispositif de régulation optimale de la charge d'appareils électriques S accumulation alimentés par un réseau électrique a tarification d'énergie différentiée en heures pleines et en heures creuses.

Conformément au rythme de l'activité humaine, la consommation d'énergie électrique est plus faible la nuit que pendant la journée. Cela se traduit, dans la courbe de charge du distributeur d'électricité, par un creux plus ou moins profond en période nocturne. Les installations de production d'énergie électrique établies pour fournir une puissance permettant de couvrir la consommation maximale ne fonctionnent donc que sous charge partielle pendant la nuit.-
Pour tenter d'atténuer les variations importantes de la courbe de charge, le distributeur d'électricité est amené 9 proposer la vente de l'énergie a des prix différents en heures pleines et en heures creuses, la période de tarification en heures creuses correspondant d la période pendant laquelle la courbe de charge accuse un creux, c 'est-a-dire la période nocturne Grâce S cette double tarification, l'énergie consommée pendant la période de tarification en-heures creuses revient unitairement moins cher aux clients que énergie consommée pendant la période de tarification en heures pleines.

Cette double tarification incite le client & diminuer sa consommation diurne et a reporter sa consommation, autant qu'il le peut, dans la période nocturne de tarification en heures creuses. En d'autres termes, le client a intérêt adopter ou développer lntilisation d'appareil dit à accumulation qui, chargés pendant la période de tarification en heures creuses, restituent énergie ainsi accumulée pendant la période de tarification en heures pleines.

La commande d'un appareil de chauffage a accumulation doit Entre établie de manière- assurer la charge de 15 appareil pendant le temps necessaire et suffisant pour permettre a l'appareil d'accumuler la quantité d'énergie correspondant aux besoins pendant la période suivante de tarification en heures pleines. Cette commande est optimale pour le consommateur lorsqu'elle permet d'utiliser au mieux le bénéfice du tarif d'heures creuses, sans gaspillage d'énergie.

Cette commande des appareils accumulation est également optimale pour le distributeur d'électricité si elle permet de rendre plus uniforme la courbe de charge. Or, il s'avare que l'adoption croissante d'appareils accumulation dont la charge est enclenchée par l'ordre de changement de tarification, c'est-a-dire au passage du tarif d'heures pleines au tarif d'heures creuses, tend créer ou a accentuer une pointe de charge au début de chaque période de tarification en heures -creuses, du fait du branchement simultané, au début de chacune desdites périodes, d'un nombre croissant d'appareils a accumulation.

On peut imaginer de nombreux procédés pour supprimer ou pour le moins atténuer cette pointe de charge en début de chaque période de tarification en heures creuses, tous ces procédés ayant pour caractéristique commune de retarder autant que possible le moment d'enclenchement de la charge des appareils a accumulation pendant la période de tarification en heures creuses. En considérant ces procédés en fonction de l'appréciation du besoin, c'est-à-dire de la quantité d'énergie devant être accumulée, on peut classer les appareils électriques à accumulation en deux groupes.

Les appareils du premier groupe sont caractérisés par une utilisation (décharge) réglable la demande, pendant toute la journée, de l'énergie accumulée pendant la période de tarif cation en heure creuse précédente, ce qui conduit a recharger l'appareil complétement pendant chaque nuit; parmi les appareils de ce type, on peut citer les chauffe-eau et les radiateurs "dynamiques".

Le second groupe comprend les appareils 9 décharge non réglable dont le besoin, c'est- -dire la quantité d'énergie a accumuler, est tout juste égal la quantité d'énergie restituer, sans.prendre en compte la capacité totale de l'ap pareil; il en est ainsi par exemple pour les radiateurs "statiques" et les planchers chauffants.

Pour les appareils du premier groupe, les commandes simples traditionnelles ne font meme pas intervenir la détermination d'un "besoin" mais seulement un critère d'état final de pleine charge qui est généralement la température en un seul point. L'organe essentiel de cette commande est un thermostat.

D'autres modes de commande font intervenir des critères- très divers d'appréciation du besoin. A titre d'exemple, pour les chauffe-eau, le besoin est défini par la quantité d'eau froide chauffer (tout au moins en première approximation, en supposant constantes les températures d'eau froide et d'eau chaude). Les critères d'appréciation peuvent être le volume lui-meme de l'eau chaude, ou la ou les -mgératures en ufl ou plusieurs points judicieusement choisis pour obtenir une-bonne corrélation.Un procédé d'enclenchement optimal d'appareils d accumulation tels que des chauffe-eau, associant de façon fixe et prédéterminée quelques valeurs discrètes du critère retenu pour définir le besoin et les durées de chauffage correspondantes a fait l'objet de la demande de brevet français nO 78 17093.

Pour les appareils du second groupe, la détermination précise du besoin de charge revient à la détermination de la quantité d'énergie consommée pendant le cycle d'heures pleines et d'heures creuses précédant le début de la période suivante de tarification en heures creuses.

La présente invention a pour objet un procédé de régulation optimale de la charge d'appareils électriques accumulation alimentés par un réseau électrique å tarifiçation différentiée en heures pleines et en heures creuses, procédé qui soit applicable aux appareils à accumulation de n'importe quel type et qui consiste à retarder de façon optimale le moment d'enclenchement de la charge de l'appareil pendant la période de tarification en heures creuses de chaque cycle d'heures pleines et d'heures creuses, de telle manière que la fin de la durée de charge nécessaire pour permettre à l'appa reil d'accumuler la quantité de chaleur égale aux besoins pour le cycle suivant soit située vers la fin de la période de tarification en heures creuses, la fin de la durée de charge déterminant le moment de déclenchement de la charge de l'appareil.

L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.

Suivant l'invention, on détermine, pendant chaque cycle d'heures pleines et d'heures creuses, la quantité dechaleur consommee pendant toute la durée du cycle. On intègre, pendant chaque période de tarification en heures creuses, le temps s'écoulant depuis le début de-cette période. On superpose le résultat de l'intégration du temps s'écoulant depuis le début de la période de tarification en heures creuses, au résultat de la détermination de la quantité de chaleur consommée pendant le cycle et on commande l'enclenchement de la charge de l'appareil pendant la période de tarification en heures creuses de manière que l'enclenchement soit avancé par rapport la fin de ladite période d'autant plus que la quantité de chaleur consommée au cours du cycle est plus importante.

Suivant le procédé conforme a l'invention, on associe donc une fonction 11évaluation besoin" pendant chaque cycle et une fonction "retard d'enclenchement" demanière à obtenir l'égalité retard d'enclenchement = duree total possible durée de chauffage nécessaire.

La durée totale possible est -celle de la période de tarification en heures creuses (ou du total des périodes de tarification en heures creuses d'un cycle de 24 heures) ou de préférence une fraction importante constante, réglable, de cette période. La durée de chauffage nécessaire résulte directement du "besoin" déterminé sur la base de la quantité de chaleur cEonsommée pendant le cycle précédent.

Afin d'éviter un phénomène de variation de charge trop important dans le réseau de distribution en fin de période de tarification en heures creuses, qui pourrait se produire si un grand nombre d'appareils à accumulation étaient commandés suivant le procédé conforme à l'invention, il est-avantageux d'avancer d'une meme durée réglable le moment d'enclenchement et le moment de déclenchement de la charge de l'appareil par rapport à la fin de la période de tarification en heures creuses.

Pour les territoires desservis par l'Electricité de
France, la durée de la période de tarification en heures creuses est de 8 heures. En considérant que le chauffage d'un appareil commandé suivant le procédé conforme a l'invention est établi de manière que la charge de l'appareil pendant les 8 heures de la période de tarification en heures creuses couvre la totalité des besoins pour un cycle complet de 24 heures, on peut définir le mode d'action du procédé conforme à l'invention sur la base de la notion de pourcentage suivante
- l'ordre d'enclenchement de la charge de l'appareil ne doit pas etre donné si le besoin est nul, soit 0%;;
- l'ordre d'enclenchement de la charge doit être immé- diat, des le début de la période de tarification en heures creuses, si le besoin est de lot%.

- l'ordre d'enclenchement de la charge doit être donné après (100 - x)% de 8 heures si le besoin est de x%.

Des corrections doivent évidemment entre apportées a ce qui précède si le chauffage est calculé autrement (par exemple couverture de la totalité des besoins en un temps de charge différent de 8 heures) ou si la puissance de chauffage n'est pas constante, mais modulée
Pour déterminer la quantité de chaleur consommée au cours du cycle, il est possible de mesurer et d'intéger, pendant le cycle, la différence entre la température extérieure et une température de consigne.

Une autre possibilité consiste a mesurer et intégrer, a partir de la fin de chaque période de tarification en heures pleines, la température extérieure pendant tout le cycle suivant d'heures creuses et d'heures pleines. A la fin de la période suivante de tarification en heures pleines, on détermine la température moyenne extérieure pendant le cycle pré cément, sur la base du résultat de cette intégration et de la durée du cycle. On détermine enfin la quantité de chaleur consommée pendant la durée du cycle a partir de la différence entre cette température moyenne extérieure et une température de consigne.

Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention comprend : des moyens de détermination de la quantité de chaleur consommée pendant la durée de chaque cycle; des moyens d'intégration du temps s'écoulant depuis le début de chaque période de tarification en heures creuses; et des moyens pour superposer le résultat de l'intégration du temps au résultat de la détermination de la quantité de chaleur consommée et pour commander l'enclenchement de la charge de l'appareil en fonction du résultat de cette superposition de manière que l'enclenchement de la charge ait lieu vers la fin de la période de tarification en heures creuses lorsque la quantité de chaleur consommée est nulle et soit avance par rapport a la fin de ladite période d'autant plus que la quantité de chaleur consommée est plus importante.

Le dispositif peut en outre comprendre avantageusement des moyens pour avancer dune même durée réglable a la fois le moment d'enclenchement et le moment de déclenchement de la charge de l'appareil par rapport la fin de la période de tarification en heures creuses
Suivant un mode de réalisation du dispositif conforme à l'invention, ce dernier comprend :une sonde de température délivrant une tension ou un courant proportionnel a la tem pérature extérieure; un oscillateur commandé par ladite tension ou ledit courant pour délivrer des impulsions une fréquence proportionnelle la température extérieure; un compteur qui, å la fin de la période de tarification en heures pleines de chaque-cycle, est remis zéro pour recevoir ensuite les impulsions dudit oscillateur pendant le cycle suivant; un élément de différenciation établissant la différence entre le contenu dudit compteur1 lors de la remise zéro de ce dernier, et une valeur de consigne correspondant la température de référence du chauffage; un oscillateur a fréquence constante alimenté a partir du début de la période de tarification en heures creuses; et un compteur d'impulsions qui, à la fin de la période de tarification en heures pleines, est recharge par l'élément de différenciation et reçoit ensuite les impulsions de l'oscillateur a fréquence constante et dont la capacité correspond au nombre d'impulsions fournies par l'oscillateur à fréquence constante entre le début et la fin de la période de tarification en heures creuses dans le cas où la charge de l'appareil n'est pas enclenchée pendant cette période, ce compteur commandant, lorsqu'il est rempli, l'enclenchement de la charge de l'appareil.

Suivant un autre mode de réalisation du dispositif conforme à~l'invention, ce dernier comprend un capteur de chaleur délivrant pendant toute la durée du cycle une tension ou un courant proportionnel a la quantité de chaleur consommée par unité de temps et un oscillateur commandé par ladite tension ou ledit courant pour délivrer des impulsions a une fréquence proportionnelle a la quantité de chaleur consommée par unité de temps. Les moyens d'interation de temps comprennent alors avantageusement un oscillateur à fréquence constante alimenté partir du début de la période de tarification en heures creuses.Les impulsions des deux oscillateurs sont envoyees un compteur d'impulsions dont la capacité correspond au nombre d'impulsions fournies par l'oscillateur a fréquence constante entre le début et la fin de la période de tarification en heures creuses dans le cas où la charge de l'appareil n'est pas enclenchée pendant cette période, ce compteur commandant, lorsqu'il est rempli, l'enclenchement de la charge de l'appareil.

Dans le cas où l'appareil à accumulation est constitué par un radiateur ou un plancher chauffant, le capteur de chaleur peut être avantageusement constitué par une sonde de température détectant la température extérieure et par un élément de consigne (par exemple un potentiomètre) permettant de régler la température de référence du chauffage, c'est-à- dire la température extérieure au-dessus de laquelle l'nappa reil ne doit plus chauffer La sonde de température extérieure et l'élément de consigne sont alimentés en courant constant (ou en tension constante), de sorte que la sonde fournit une tension ou un courant qui est une fonction linéaire décroissante de la température.En retranchant de cette tension (ou de ce courant) la tension constante (ou le courant constant), réglable de l'élément de consigne,-on obtient un écart qui, lorsqu'il èst positif, est amplifié (avec un gain ajustable qui est l'image de la caractéristique thermique du local ou bâtiment à chauffer) et qui commande l'oscillateur du capteur de chaleur.

Suivant un autre mode de réalisation du dispositif conforme à l'invention, ce dernier comprend un moteur synchrone alimenté depuis le début de la période de tarification en heures creuses et entraînant une came d'enclenchement de charge de l'appareil, par l'intermédiaire d'un réducteur et d'une roue libre, de façon a faire effectuer un tour complet à ladite came pendant la durée de la période de tarification en heures creuses si la charge de l'appareil n'est pas enclenchée avant la fin de cette'période. Les moyens de mesure et d'inté- gration de la quantité de chaleur consommée pendant toute la durée du cycle peuvent être constitués par un capteur émettant une impulsion pour chaque unité de besoin décelée.Ce capteur commande un moteur pas a pas entraînant la même came que le moteur synchrone, dans le même sens que ce dernier, de manière faire effectuer un tour complet a ladite came lorsque le nombre d'unités de besoin détectées par cycle correspond a 100% de besoin. De préférence, le capteur commande un contact inverseur et l'axe portant la came d'enclenchement de chauffage commande à chaque pas du moteur un contact inverseur monté en va-et-vient avec le contact inverseur commandé par le capteur, ces deux contacts inverseurs en va-et-vient étant branchés dans le circuit d'alimentation moteur pas a pas.

Suivant un autre mode de réalisation du dispositif-conforme à l'invention, applicable à des chauffe-eau a accumula tion, les moyens de mesure et a d'intégration de la quantité de chaleur consommée pendant la durée du cycle comprennent un compteur d'eau mesurant la quantité d'eau chaude soutirée au chauffe-eau (ou la quantité d'eau froide introduite dans le chauffe-eau) au cours du cycle, ce compteur entratnant, par l'intermédiaire d'un réducteur et d'une roue libre, la came d'enclenchement de charge de l'appareil dans le meme sens que le moteur synchrone d'intégration du temps depuis le début de la période de tarification en heures creuses.

Les dessins annexés illustrent schématiquement plusieurs modes de réalisation non limitatifs du dispositif conforme a l'invention de régulation optimale de la charge d'appareils électriques a accumulation; sur les dessins
la fig. 1 montre le schéma d'une variante électronique du dispositif conforme a l'invention;
la fig. 2 montre le schéma d'une variante Electromécani- que du dispositif conforme a l'invention;
la fig. 3 montre le schéma d'une autre variante électromécanique du dispositif conforme a l'invention,
la fig. 4 montre le schéma d'une autre variante électronique du dispositif conforme a l'invention.

Sur le schéma de la fig. 18 un conducteur 1 est branché sur un réseau par une borne 2 et est en série avec le contact 3 d'un relais récepteur de télécommande non représenté qui ferme le contact 3 pendant la période nocturne de tarification en heures creuses et l'ouvre pendant la période diurne de tarification en heures pleines de chaque cycle heures pleines/ heures creuses Le conducteur 1 aboutit un élément de commande 5, relié par un conducteur 4 a un contacteur d'enclenchement et de déclenchement du chauffage d'un appareil d accumulation.

L'entrée d'un oscillateur a fréquence constante (horloge pilote) 6 est reliée, par l'intermédiaire deux contact 7 qui est ouvert lorsque la résistance chauffante de l'appareil est sous tension, au conducteur 1, en un point 8 situé entre le contact 3 et l'élément de commande 5. La sortie de l'oscillateur 6 est reliée a une entrée d'un compteur 9 dont la sortie agit sur 1'élément de commande 5.

Une sonde de température 10 alimentée en courant constant ou en tension constante est reliée a une entrée d'un Element de différenciation il. A l'autre entrée de l'élément de diffé renciation 11 est relié un élément réglable 12 (par exemple un potentiomètre) également alimenté en courant constant et fournissant une tension réglable représentant une température de référence ou de consigne. L'élément de différenciation 11 retranche la tension du potentiomètre 12 de la tension de la sonde 10. L'écart, lorsqu'il est positif, est amplifié dans un amplificateur 13 et appliqué, en tant que tension de commande, à un oscillateur 14 délivrant des impulsions une fréquence proportionnelle a la tension de commande.La sortie l'oscillateur 14 est reliée à l'autre entrée du compteur 9.

Un déphaseur non représenté permet d'éviter la coincidence des impulsions en provenance des deux osillateurs 6 et 14.

Lorsque, comme représenté, le contact 3 du relais récepteur de télécommande est ouvert, le chauffage de l'appareil n' est pas enclenché et le compteur 9 reçoit, lorsque la température détectée par la sonde 10 est inférieure a la température de référence réglée sur le potentiomètre 12, des impulsions qui sont l'image de la quantité de chaleur consommée. Il en est ainsi, par exemple, dans le cas d'un plancher chauffant' servant de chauffage de base à un local ou un bâtiment, la température détectée par la sonde 10 étant la température extérieure et la température de référence réglée sur le potentiomètre 12 étant la température extérieure au-dessus de laquelle le plancher ne doit plus chauffer le local ou le bâtiment.Dans le cas d'un plancher chauffant servant de chauffage de base, la température de référence est généralement de l'ordre de 14 a 150. Les mêmes considérations sont valables pour un chauffage par radiateur à accumulation du type statique.

Pendant l'ensemble d'un cycle d'heures pleines et d'heures creuses de 24 heures commençant, par exemple, au début d'une période de tarification en heures creuses, le compteur 9 reçoit ainsi des impulsions en fonction de l'écart entre la température extérieure détectée par la sonde 10 et la température de référence réglée sur le potentiomètre 12,- ces impulsions faisant progresser le compteur 9.

Le compteur 9 est établi de manière qusil puisse être rempli par l'oscillateur 14 pendant la durée d'un cycle complet lorsque, pendant ce cycle, la différence-entre la température extérieure et la température de référence est maximale (besoin de 100%). Par conséquent, si le besoin n'est pas de 100%, le compteur 9 n'est que partiellement rempli a la fin du cycle.

Au début de la période de tarification en heures creuses, le contact 3 du relais récepteur de télécommande est fermé.

Si, a ce moment, le compteur 9 n'est pas encore rempli par les impulsions de l'oscillateur 14, il ne commande pas lienclen- chement de la charge de l'appareil par l'élément 5. Le contact 7 est donc fermé et l'horloge pilote 6 est ainsi alimentée par le réseau et fournit des impulsions de fréquence constante au compteur 9, impulsions qui s ajoutent aux impulsions de l'oscillateur 14. Le compteur 9 reçoit alors des- imp-ulsions a la fois de l'oscillateur 14 et de l'horloge pilote 6 jusqu'à son remplissage complet. A ce moment, le compteur 9- commande l'enclenchement de la charge de 15appareil par l'élément 5 et se trouve remis a zéro.Lors de l'enclenchement de la charge de l'appareil, le contact 7 est ouvert, de sorte que l'horloge pilote 6 n'est plus alimentée et n'envoie plus d'impulsions au compteur 9 qui reçoit ainsi uniquement des impulsions de l'oscillateur 14.

A la fin de la période de tarification en heures creuses, le contact 3 du relais récepteur de télécommande est ouvert et la charge de l'appareil est déclenchée, c'est- -dire arrêtée.

La fréquence de l'horloge pilote 6 doit être choisie de manière que l'horloge 6 permette, a elle seule, le remplissage complet du compteur 9 pendant la période de tarification en heures creuses, c'est- -dire dans la mesure où le compteur 9 démarre à zéro et ne reçoit aucun-e impulsion de l'oscillateur 14.

Si on le désire, il est possible-de commander 15arrêt, c'est-a-dire le dédlenchement, de la charge de l1appareil-un certain temps (réglable) avant la fin de la période de tarification en heures creuses. LXenclenchemént de la charge est alors avancé également, du meme temps
Il convient de noter que si une panne de réseau se produit en cours de charge, il suffit d'avoir prévu la remise en marche de l'horloge pilote 6 pour avancer l'instant d'enclenchement au cours de la période suivante de tarification en heures creuses d'une durée égale à la durée de la panne.

La fig. 2 représente une variante électromécanique du dispositif d'enclenchement optimal conforme à l'invention.

Un conducteur d'alimentation 16 (phase) du chauffage d'un appareil b accumulation est branché par la borne 17 sur le réseau électrique. Le chauffage de l'appareil est relié laborne 18 du conducteur 16.

Une borne d'un moteur pas pas 19 est reliée, par deux contacts inverseurs 20 et 21 branchés en va-et-vient à la borne 17. Le moteur 19 entrain un axe 22 qui'porte une came 23 établie de manière a inverser le contact 21 pour chaque pas du moteur 19. L'autre contact inverseur 20 est commandé par un capteur 24 entraînant l'inversion de ce contact pour chaque unité de besoin décelée. Le capteur 24 peut être formé, par exemple, par les éléments 10, 11, 12, 13 et 14 du-mode de réalisation de la fig. 1, dans le cas où l'appareil est par exemple un plancher chauffant, ou alors, par exemple dans le cas d'un chauffe-eau, par un compteur d'eau émettant une impulsion chaque fois qu'une petite. quantité déterminée d'eau a été prélevée dans le chauffe-eau.

Une borne d'un moteur synchrone 25 est reliée 9 la borne 17 par un conducteur 26 qui renferme un contact 27 dont la fonction sera décrite ci-après et un contact 28~d'un relais récepteur de télécommande. L'autre borne du moteur synchrone 25 est reliée a une borne 29. Cette borne 29 est en outre reliée extérieurement au conducteur neutre du réseau reliée a l'autre borne du moteur pas a pas 19 ainsi que par une bobine de relais 30 et un contact 31 dont la fonction sera décrite ci-après, en 32 au conducteur 26, entre les contacts 27 et 28 de ce dernier. Un conducteur 33 partant d'un point 34 situé entre la bobine 30 et le contact 31 rejoint le point~32 en passant par le contact 27, de sorte que le conducteur 33 shunte le contact 31 lorsque le contact 27 coupe le conducteur 26.

Le contact 27 est commandé par la bobine 30 de manière à fermer le conducteur 26. lorsque la bobine 30 n'est pas excitée et a fermer le conducteur 33 lorsque la bobine 30 est excitée.

Un contact 35 prévu dans le conducteur 16 est commandé également par la bobine 30 de manière à ouvrir le conducteur 16 lorsque la bobine 30 n'est pas excitée et d fermer le conducteur 16 lorsque la bobine 30 est excitée.

Le moteur synchrone 25 entrain, par l'intermédiaire d'un réducteur 36 et d'une roue libre 37, le même axe 22 que le moteur pas d pas 19, dans le même sens que ce dernier. L'axe 22 porte une came 38 qui commande, dans une-position dEtermi- née, la fermeture du contact 31.

Le moteur pas a pas 19 est établi de manière a faire effectier un tour complet a l'axe 22, donc a la came 38, lorsque le nombre d'unités de besoin détectées par le capteur 24 pendant la durée d'un cycle complet correspond a 1008 de besoin.

Le moteur synchrone 25 et son réducteur 36 sont établis de manière que lorsque le moteur 25 est alimenté pendant toute la durée de la période de tarification en heures creuses, il fasse effectuer d l'axe 22, donc a la came 38F un tour complet pendant cette période.

Pendant la période de tarification en heures pleines, le contact 28 du relais récepteur de télécommande est ouvert, de sorte que la bobine 30 n'est pas alimentée et que le contact 27 ferme le conducteur 26 etouvre le conducteur 33 et que le contact 35 ouvre le conducteur 16. La charge de l'appareil n'est donc pas enclenchée et le moteur synchrone 25 ne tourne pas. Par contre, le moteur pas a pas 19 avance pas a pas en fonction des impulsions fournies par le capteur 24, c'est-a- dire en fonction des unités de besoin décelées par ce capteur.

Le moteur 19 entratne donc la came 38 en fonction des unités de besoin décelées.

Au début de la période de tarification en heures creuses, le contact 28 du relais recepteur de télécommande est fermé.

Si, a ce moment, le total des unités de besoin décelées par le capteur 24 au cours du cycle est inférieur d 1008 de besoin, la came 38 entrainee par le moteur 19 ne se trouve pas encore dans la position de commande d'enclenchement de la charge de l'appareil. Le contact 31 reste donc ouvert et la bobine 30 n'est pas excitée.

A partir de la fermeture du-contact 28, le moteur synchrone 25 alimente par le conducteur 26 fermé par le contact 27 tourne à vitesse constante et superpose au mouvement de rotation pas a pas imprimé a la came 38 par le moteur 19, un mouvement de rotation constant. Dès que la came 38 atteint la position de commande d'enclenchement de la charge de l'appareil, elle ferme le contact 31, de-sorte que la bobine 30 se trouve excitée. La bobine 30 ferme alors le contact 35 du conducteur 16, mettant ainsi en marche le chauffage, et amène le contact 27 en position de fermeture du conducteur 33 et en position d'ouverture du conducteur 26. Le moteur synchrone 25 n'est alors plus alimenté et la came 38 ne progresse plus que sous l'action du moteur pas å pas 19.

Dès que la came 38 a quitté la position de commande d'enchement de charge de l'appareil, le contact 31 s'ouvre, mais la-bobine 30 reste excitée par le conducteur 33 qui est fermé par le contact 27 et qui shunte ainsi le contact 31.

A la fin de la période de tarification en heures creuses, le contact 28 du relais récepteur de télécommande s'ouvre, de sorte que la bobine 30 est désexcitée. Le contact 35 ouvre alors le conducteur 16, ce qui arrête (déclenche) la charge de l'appareil. En même temps, le contact 27 ouvre de nouveau le conducteur 33 et referme le conducteur 26, de sorte que la came 38 ne peut progresser, jusqu'au début de la prochaine période de tarification en heures creuses, que sous l'action du moteur pas a pas 19 en fonction des'unités de besoin dece- lées par le capteur 24.

Le mode de réalisation suivant la fig. 3 se distingue du mode de réalisation de la fig. 2 par l'utilisation d'un capteur différent des unités de besoin et par l'entratnement différent de la came 38 par ce capteur. Ce mode de realisåtion est destiné plus particulièrement la commande d'un chauffeeau, la détermination des unités de besoin s'effectuant par un compteur d'eau 40 qui mesure la quantité d'eau chaude soutirée au chauffe-eau pendant un cycle complet. L'axe 22 portant la came de commande d'enclenchement de charge 38 de l'appareil est entraSné par le compteur d'eau 40 en passant par un réducteur 41 et une roue libre 42 dans le même sens que par le moteur synchrone 25 avec son réducteur 36 et sa roue libre 37.

Le compteur 40-et son réducteur 41 sont établis de manière a faire effectuer à la came 38 un tour complet lorsque la quantité d'eau chaude soutirée correspond à la capacité totale du chauffe-eau (1008 de besoin).

La variante suivant la fig. -4 se distingue de celle de la fig. 1 par une détermination différente de la quantité de chaleur consommée pendant chaque cycle. Suivant la fig. 4, une sonde de température extérieure 10 est reliée, par l'intermé- diaire d'un amplificateur 39, à un oscillateur 40 fournissant des impulsions a une fréquence proportionnelle a la température extérieure, a un compteur 41. Un élément de différenciation 42 est relié d'une part à la sortie du compteur 41 e* d'autre part a un élément réglable2 fournissant une valeur correspondant a la température de référence ou de consigne.La sortie de l'élément de différenciation 42 est reliée a l'entrée du prE-positionnement deun comptear 43 dont l'entrée de comptage est reliée d un oscillateur a fréquence constante 6 qui correspond a l'horloge pilote du mode de réalisation de la fig. 1. La sortie du compteur 43 est reliée d l'élément de commande 5 qui, comme sur la fig. 1, commande l'enclenchement de la charge de l'appareil.

La remise a zéro du compteur 41 et le transfert de son contenu d l'élément de dIfférenciation 42 ainsi -que le pré- positionnement du compteur 43 par cet élément 42 sont commandés par le contact 3 du relais récepteur-de télécommande, c'est-a-dire à la fin de la période de tarification en heures pleines, comme indiqué par des lignes en tirets.

A la fin de chaque période de tarification en heures pleines, le contenu du compteur 41, qui correspond S l'inte- gration de la température extérieure pendant le cycle complet précédent, est transmis sous forme de valeur moyenne de la température extérieure pendant le cycle, a l'élément de différenciation 42. Ce dernier établit la différence entre cetté température extérieure moyenne eut la température de référence du chauffage, réglée sur l'élément 12. Cette différence, corrigée par un facteur qui est fonction du coefficientsd'iso- lation, est l'image de la quantité de chaleur consommée pendant le cycle précédent et sert à pré-positionner le compteur 43.Le compteur 43 reçoit ensuite, depuis le début de la période de tarification en heures creuses, les impulsions de l'horloge
Il va de soi que de nombreuses modifications et variantes peuvent être apportées, dans le cadre de l'invention, aux modes de réalisation tels que décrits ci-dessus et représentés sur les dessins annexés. Ainsi, dans le mode de réalisation de la fig. 1, la sonde 10 et le potentiomètre 12 pourraient être alimentés en tension constante de manière que l'élément de différenciation 11 effectue la différence entre deux intensités et que l'oscillateur 14 émette des impulsions à une fréquence proportionnelle à l'intensité différencielle fournie par l'élément 11.Le circuit de commande peut êtré réalisé au moyen de composants séparés ou d'un ou de plusieurs circuits intégrés, par exemple des circuits du type CMOS et d'amplificateurs opérationnels à faible consommation, ce qui permet de prévoir une alimentation par pile.

Dans les modes de réalisation suivant les fig. 2 et 3, il est possible de substituer I'entraînement d'un axe unique 22 celui de deux axes entratùés en sens contraire, l'un par le moteur pas pas 19 ou le compteur d'eau 40 et l'autre par le moteur synchrone 25. On obtient alors le même résultat en additionnant les courses angulaires par une cinématique appropriée, l'enclenchement de la charge de l'appareil intervenant pour un total angulaire constant.

Bien entendu, le contact 3 ou 28 du relais récepteur de télécommande peut être remplacé par le contact d'une horloge dans le cas où le changement de tarif est commandé par une horloge.

Dans tous les modes de réalisation représentés, il est possible de prévoir d'une manière simple un décalage éventuel, d'une durée égale (et réglable) des moments d'enclenchement et de déclenchement de la charge de l'appareil, dans le but d'éviter une variation de charge trop aigue qui pourrait se produire dans le réseau si un grand nombre d'appareils d accumulation équipés du dispositif conforme a l'invention étaient arrêtés (déclenchés) simultanément a la fin de la période de tarification en heures creuses. Pour cette raison, il est avantageux de régler la commande d'enclenchement de manière que la durée totale possible de charge (nécessaire lorsque le besoin correspond a 1008) soit établie de manière à correspondre, non pas à toute la durée de la période de tarification en heures creuses, mais seulement a une fraction importante, constante, réglable de cette période Cela permet par ailleurs de s'affranchir de dérives éventuelles et de pannes de durée relativement courte du secteur.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1. Procédé de régulation optimale de la charge d'appareils électriques a accumulation alimentés par un réseau électrique tarification d'énergie différenciée en heures pleines et en heures creuses, consistant à retarder de façon optimale le moment d'enclenchement de la charge de l'appareil pendant la période de tarification en heures creuses de chaque cycle d'heures creuses et d'heures pleines, de telle manière que la fin de la durée de charge nécessaire pour permettre a l'appareil d'accumuler la quantité de chaleur égale aux besoins pour le cycle suivant soit située vers la fin de la période de tarification en heures creuses, la fin de la durée de charge déterminant le moment de déclenchement de la charge de l'appareil, procédé caractérisé par le fait qu'on mesure, pendant chaque cycle d'heures pleines et d'heures creuses, la quantité de chaleur consommée pendant la durée du cycle, qu'on intègre, pendant chaque période de tarification en heures creuses, le temps s'écoulant depuis le début de cette période, qu'on superpose le résultat de l'intégration du temps s'écoulant depuis le début de la période de tarification en heures creuses, au résultat de la mesure de la quantité de chaleur consommée pendant le cycle et on commande l'enclenchement de la charge de l'appareil pendant la période de tarification en heures creuses de manière que l'enclenchement soit avancé par rapport la fin de ladite période d'autant plus que la quantité de chaleur consommée au cours du cycle est plus importante.

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on avance d'une durée réglable le moment de déclenchement de la charge de l'appareil par rapport å la fin de la période de tarification en heures creuses et d'une même durée le moment d'enclenchement de la charge.

3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que pour mesurer la quantité de chaleur consommée au cours du cycle, on mesure et intègre, pendant le cycle, la différence entre la température extérieure et une température de consigne.

4. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'on mesure et intègre, a partir de la fin de chaque période de tarification en heures pleines, la tempéra- ture extérieure pendant tout le cycle suivant d'heures creuses et d'heures pleines, qu'on détermine, a la fin de la période suivante de tarification en heures pleines, la température moyenne extérieure pendant le cycle précédent, sur la base du résultat de cette intégration et de la durée du cycle, et qu'on détermine la quantité de chaleur consommée pendant la durée du cycle à partir de la différence entre cette température moyenne extérieure et une température de consigne.

5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de mesure de la quantité de chaleur consommée pendant la durée de chaque cycle, des moyens d'intégration du temps s'écoulant depuis le début de chaque période de tarification en heures creuses, et des moyens pour superposer le résultat de l'intégration du tempos au résultat de la mesure de la chaleur consommée et pour commander l'enclenchement de la charge de l'appareil en fonction du résultat de cette superposition de manière que l'enclenchement de la charge ait lieu-vers la fin de la période de tarification en heures creuses lorsque la quantité- de chaleur consommée est nulle et soit avancé parrapport d la fin de ladite période d'autant plus que la quantité de chaleur consommée est plus importante.

6. Dispositif suivant la revendication 5-, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre, des moyens pour avancer d'une même durée réglable le moment d'enclenchement et le moment de déclenchement de la charge de l'appareil par rapport à la fin de la période de tarification en heures creuses.

7. Dispositif suivant la revendication 5 ou 6, caractérisé par le fait qu1iî comprend une sonde de température (10) délivrant une tension ou un courant proportionnel a la température extérieure, un oscillateur (40) commandé par ladite tension ou ledit courant pour délivrer des impulsions a une fréquence proportionnelle a la température extérieure, un compteur (41) qui, à la fin de la période de tarification en -heures pleines de chaque cycle, est remis à zéro pour recevoir ensuite les impulsions dudit oscillateur pendant le cycle suivant, un élément de différenciation (42) établissant la différence entre le contenu dudit compteur lors de la remise a zéro de ce dernier et une valeur de consigne correspondant la température de référence du chauffage, un oscillateur (6) à fréquence constante alimenté à partir du début de la période de tarification en heures creuses, et un compteur (43) qui, à la fin-de la période de tarification en heures pleines, est pré-chargé par l'élément de différenciation (42) et reçoit ensuite les impulsions de ltoscillateur (6) a fréquence constante et dont la capacité correspond au nombre d'impulsions fournies par l'oscillateur (6) fréquence constante entre- le début et la fin de la période de tarification en heures creuses dans le cas où la charge de l'appareil n'est pas enclenchée pendant cette période, ce-compteur commandant, lorsqu'il est rempli, l'enclenchement de la charge de l'appareil pendant la période de tarification en heures creuses.

8. Dispositif suivant la revendication;5 ou 6, caractérisé par le fait qu'il comprend un capteur de. chaleur (10, 11, 12) délivrant pendant toute la durée du cycle une tension ou un courant proportionnel a la quantité de chaleur consommée par unité de temps et un oscillateur (14) commandé par ladite tension ou ledit courant pour delivrer des impulsions une fréquence proportionnelle la quantité de chaleur consommée par unité de temps, un oscillateur (6) a fréquence constante alimenté partir du début de la période de tarification en heures creuses, et un compteur .d'impulsions (9) qui reçoit les impulsions des deux oscillateurs (14, 6) et dont la capacité correspond au nombre d'impulsions fournies par l'oscillateur (6) fréquence constante entre le début et la fin de la période de tarification en heure creuse dans le cas où la charge de l'appareil n'est pas enclenchée pendant cette période, ce compteur commandant, lorsqu'il est rempli, l'enclenchement de la charge de l'appareil pendant la période de tarification en heures creuses.

9. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé par le fait que le capteur de chaleur est constitué par une sonde de température (10) détectant la température extérieure et par un élément de consigne gel2) permettant de régler la température de référence du chauffage, ladite sonde (10) et ledit élément de consigne g12) étant alimentés en courant constant (ou en tension constante), et par un élément de différen- ciation (11) déterminant l'écart entre les tensions (ou les courants) de sortie de ladite sonde et dudit élément de consigne et commandant l'oscillateur (14).

10. Dispositif suivant la revendication 5 ou- 6, caracte- risé par le fait qu'il comprend un moteur synchrone (25) alimenté depuis le début de la période de tarification en heures creuses et entratnant une came (38) d'enclenchement de la charge de l'appareil, par l'intermédiaire d'un réducteur (36) et d'une roue libre (37) de manière à faire effectuer un tour complet à ladite came pendant la durée de la période de tarification en heures creuses si la charge de l'appareil n'est pas enclenchée avant la fin de cette période, un capteur (24) émettant une impulsion pour chaque unité de chaleur soutirée pendant toute la durée du cycle, et un moteur pas à pas (19) commandé par ledit capteur et entratnant la même came (38) que le moteur synchrone (25), dans le même sens que ce dernier, de manière à faire effectuer un tour complet a ladite came (38) lorsque le nombre d'unités de chaleur soutires par cycle correspond à 100% de besoin.

11. Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé par le fait que ledit capteur (24) commande un contact inverseur (20) et l'axe (22) portant la came d'enclenchement de chauffage (38) commande à chaque pas du moteur (19) un contact inverseur (21) monté en va-et-vient avec le contact inverseur (20) commandé par le capteur (24), lesdits deux contacts inverseurs (20, 21) en va-et-vient étant branchés dans le circuit d'alimentation du moteur pas à pas (19).

12. Dispositif suivant la revendication 5 ou 6, caractérisé par le fait qu'il comprend un moteur synchrone (25) alimenté depuis le début de la période de tarification en heures creuses et entraînant une came (38) d'enclenchement de la chargede l'appareil par llintermédiaire d'un réducteur (36) et d'une roue libre (37), de manière à faire effectuer un tour complet à ladite came pendant la durée de la période de tarification en heures creuses si la charge de l'appareil n'est pas enclenchée avant la fin de cette période, et un compteur d'eau (40) mesur ant la quantité d'eau soutirée au chauffe-eau au cours du cycle, ce compteur entraînant, par l'intermédiaire d'un réducteur (41) et d'une roue libre (42), la came (38) d'enclenchement de la charge de l'appareil dans le même sens que le moteur synchrone (25).