FR2879853A1 - Appareil et procede d'attribution de puissance electrique - Google Patents

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Abstract

Un système de chauffage électrique domestique (100) comprend une alimentation électrique principale (104) connectée à un moyen de distribution (102). Le moyen de distribution (102) permet de commuter l'alimentation, via des connexions d'alimentation (110, 120, 130, 140), vers les chauffages (111, 121, 131, 141), chacun étant situé au sein de pièces ou d'espaces séparés (115, 125, 135, 145) d'un logement domestique. Le moyen de commande (101) contient un moyen de traitement (105) configuré pour attribuer la puissance électrique mise à disposition par l'alimentation (104) en fonction des paramètres de distribution entrés en utilisant le moyen d'entrée (103). La puissance utilisée est uniquement réduite en distribuant la puissance vers un nombre limité de chauffages (111, 121, 131, 141) à un moment quelconque. La puissance peut être distribuée proportionnellement entre les chauffages (111, 121, 131, 141) en distribuant la puissance vers certains des chauffages, à tour de rôle, selon une séquence cyclique.

Description

La présente invention concerne un procédé de commande de la consommation
d'énergie domestique au sein de limites prescrites.
Les fournisseurs d'énergie ont pour objectif de fournir à tout moment toute la charge de puissance demandée. La charge demandée varie en fonction du temps, du moment de la journée, de la saison et d'autres facteurs occasionnels comme les événements sportifs et les programmes de télévision. Les solutions pour résoudre ce problème vont du fait de disposer d'un large surplus de capacité à des réglementations strictes voire draconiennes concernant la demande de charge maximum individuelle des clients. Le surcroît de capacité est une solution coûteuse, tandis que les tarifs différentiels ne limitent pas nécessairement la demande.
Pendant les heures ouvrables normales, les utilisateurs industriels d'énergie travaillent avec les compagnies de fourniture d'énergie pour gérer la charge demandée, et entreprennent donc de maintenir la charge à un niveau régulier et relativement constant. Le soir et pendant la nuit, lorsque la demande des utilisateurs industriels chute, la demande d'énergie peut être alors dominée par les utilisateurs domestiques. Les pics et creux d'une telle demande domestique sont moins prévisibles et contrôlables et peuvent donc entraîner une demande largement variable, et même excessive, à laquelle doivent répondre les entreprises de fourniture d'énergie.
Dans la demande domestique, un facteur important est l'utilisation de l'électricité pour le chauffage. Les chauffages électriques domestiques ont de façon type des thermostats qui permettent aux utilisateurs de régler une température cible désirée. La température désirée est commandée en faisant varier le courant qui passe par un élément chauffant en réponse à une mesure de la température locale. Si c'est le cas, en fonction de la différence entre la température locale et la température désirée, la charge totale exigée par les chauffages électriques dans un logement individuel peut varier de zéro à un maximum de 50 ou 60 ampères.
Des solutions ont été proposées précédemment. Par exemple, le document WO 03/008983 enseigne la mesure de la consommation des utilisateurs et la déconnexion dudit utilisateur lorsque sa consommation excède une limite prédéfinie; et le document RU 2193812 enseigne un schéma dans lequel un fournisseur d'énergie peut transmettre un signal radio à un utilisateur pour définir une limite de consommation, et une fois que la consommation excède cette limite, l'utilisateur est déconnecté.
Selon un premier aspect de la présente invention, on fournit un appareil permettant d'attribuer une puissance à plusieurs dispositifs, comprenant; une alimentation; un moyen de distribution destiné à distribuer la puissance fournie à des dispositifs individuels; et un moyen de commande destiné à commander le moyen de distribution, où le moyen de distribution peut être actionné pour distribuer la puissance à des dispositifs selon une séquence cyclique, ladite séquence étant divisée en plusieurs tranches de temps et où dans chaque tranche de temps, la puissance est distribuée à un nombre limité de dispositifs.
Selon un second aspect de la présente invention, on fournit un procédé d'attribution d'une puissance limitée entre plusieurs dispositifs, comprenant les étapes suivantes: distribution de puissance aux dispositifs selon une séquence cyclique, ladite séquence étant divisée en plusieurs tranches de temps, où au sein de chaque tranche de temps, la puissance est distribuée vers un nombre limité de dispositifs.
La présente invention fournit par conséquent un procédé et un appareil dans lesquels la puissance électrique d'entrée peut être distribuée entre plusieurs dispositifs de façon à présenter une charge quasiment constante sur l'alimentation d'entrée. Un tel procédé et appareil peuvent de façon appropriée être utilisés pour attribuer de la puissance au sein de logements domestiques de façon à éviter une surcharge de la puissance d'entrée.
La puissance peut avoir une limite définie par un utilisateur ou une autorité externe tel que le fournisseur d'énergie. De préférence, la distribution de puissance à un nombre limité de dispositifs dans une tranche de temps quelconque est réalisée de façon à ce que le courant maximum entrant dans une tranche de temps n'excède pas le niveau de puissance d'entrée maximum autorisé.
De préférence, l'alimentation comprend un moyen de traitement pouvant être actionné pour déterminer les dispositifs devant être alimentés pendant chaque tranche de temps du cycle. Le moyen de traitement peut calculer quels dispositifs doivent être alimentés en considérant des paramètres de distribution prédéfinis. Les paramètres de distribution prédéfinis peuvent être ajustés en utilisant un moyen d'entrée connecté audit moyen de commande. Si lesdits paramètres sont ajustés, le nombre de dispositifs alimentés pendant chaque tranche de temps du cycle, le nombre de tranches de temps pendant lesquelles un dispositif est alimenté ou le nombre total de tranches de temps dans un cycle peuvent varier.
Dans un mode de réalisation préféré, les dispositifs sont des chauffages électriques prévus dans un logement domestique, et l'alimentation est l'alimentation fournie par le secteur. Dans de tels modes de réalisation, le moyen de commande est de préférence connecté à un moyen de rétroaction prévu au voisinage de chaque chauffage pour surveiller la température locale. Le moyen de rétroaction peut comporter toute forme appropriée de moyen électronique de détection de la température. Les chauffages peuvent être disposés pour chauffer des pièces, directement ou indirectement et/ou pour chauffer une alimentation en eau.
Dans de tels modes de réalisation, les paramètres de distribution prédéfinis peuvent comporter une température cible pour la proximité de chaque chauffage et/ou un niveau de priorité pour chaque chauffage. Le moyen de traitement peut alors être actionné pour déterminer la distribution totale de la puissance pour chaque cycle sur la base de la température cible, du niveau de priorité et de la température réelle mesurée par le moyen de rétroaction pour chaque chauffage.
De préférence, le moyen d'entrée est aussi muni d'un moyen d'affichage pour afficher tout ou partie des éléments suivants: réglages de la température cible; niveaux de priorité ; température locale telle que mesurée par le moyen de rétroaction; puissance réellement consommée; puissance maximum autorisée; ou durée estimée pour atteindre une température cible; ou toute autre information comme des données ou des informations traitées telles qu'appropriées, utiles ou instructives pour l'utilisateur.
La puissance maximum autorisée peut être modifiée par l'utilisateur ou par l'autorité en charge de la fourniture d'énergie. Cela peut être obtenu en ce que l'utilisateur entre des paramètres appropriés dans le moyen d'entrée. La puissance consommée peut de plus être limitée par l'utilisateur ou l'autorité en charge de l'apport d'énergie à un coût total maximum de puissance consommée au sein d'une période spécifiée.
Dans un autre mode de réalisation préféré de la présente invention, un ou plusieurs dispositifs peuvent être des moyens de chauffage actionnés par une autre source comme le gaz ou le fuel, ledit moyen de chauffage étant sensible aux signaux de commande de puissance provenant du moyen de commande. La consommation maximum autorisée peut alors être définie par l'utilisateur pour être partagée entre deux sources d'énergie ou plus si désiré. Cela peut faciliter pour l'utilisateur la minimisation des coûts d'énergie en équilibrant la consommation entre deux fournisseurs ou plus, ou peut faciliter la compensation du manque de disponibilité d'un ou de plusieurs fournisseurs.
Dans un autre mode de réalisation préféré, le moyen de commande est sensible aux entrées de détecteurs disposés pour détecter la présence ou l'absence de personnes au sein de tout ou partie du logement domestique. Le moyen de commande peut donc être actionné pour modifier les réglages de la température cible ou les réglages de priorité d'une charge en réponse à l'emplacement, la présence ou l'absence d'un occupant. Les détecteurs peuvent être des détecteurs qui forment une partie d'un autre système tel qu'une alarme anti-intrusion ou anti-incendie, ou peuvent être des détecteurs dédiés separés. Dans certains modes de réalisation, de tels détecteurs peuvent être combinés au moyen de rétroaction.
Dans certains modes de réalisation, le moyen de commande est de plus sensible à des signaux indiquant les états ouverts ou fermés de fenêtres, de portes ou autres ouvertures qui peuvent entraîner une perte de chaleur d'une ou de plusieurs pièce(s) ou zone(s) du logement. Les signaux peuvent être fournis par des détecteurs appropriés.
Les détecteurs peuvent être des détecteurs qui forment une partie d'un autre système tel qu'une alarme anti-intrusion ou anti-incendie, ou peuvent être des détecteurs dédiés séparés. Dans certains modes de réalisation, de tels détecteurs peuvent être combinés au moyen de rétroaction.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le moyen de rétroaction comprend des détecteurs de température individuels montés chacun dans une zone séparable en température de locaux domestiques. De tels détecteurs de température peuvent être câblés directement au moyen de commande ou peuvent être connectés au moyen de commande par tout autre moyen de signalisation approprié tel que des signaux à haute fréquence transmis par l'air, le long de câbles électriques ou d'autres câbles tels que les connexions "pilote" parfois disponibles dans les installations françaises.
Dans un autre mode de réalisation préféré de l'invention, le moyen de commande est de plus disposé pour déterminer et enregistrer des données liées à l'inertie thermique d'une ou de plusieurs pièce(s) ou zone(s) séparable(s) des bâtiments, et pour être sensible auxdites données enregistrées lors de la détermination de l'attribution instantanée de la puissance aux charges individuelles.
Dans un autre mode de réalisation préféré de l'invention, le moyen de commande est disposé pour déterminer et enregistrer des données liées à la température extérieure et à la saison, et pour être sensible auxdites données enregistrées lors de la détermination de l'attribution instantanée de la puissance aux charges individuelles.
Dans un autre mode de réalisation préféré de l'invention, le moyen de commande est de plus sensible à des données qui lui sont transmises via l'Internet ou un réseau de téléphone cellulaire (par message textuel, message de données ou autre) lors de la détermination de l'attribution instantanée de puissance aux charges individuelles.
Pour comprendre plus facilement l'invention, un mode de réalisation est décrit plus en détail par la suite, au moyen d'un exemple uniquement et en faisant référence aux dessins, parmi lesquels: Figure 1 schéma fonctionnel d'un système de chauffage incorporant un appareil en accord avec la présente invention; Figure 2 liste des paramètres de distribution utilisés dans le fonctionnement du système de chauffage de 10 la figure 1; et Figure 3 indication de la façon dont la puissance est distribuée vers des chauffages individuels pendant un cycle unique.
En faisant maintenant référence à la figure 1, un système de chauffage électrique domestique 100 comprend une alimentation principale en énergie électrique 104 connectée au moyen de distribution 102. Le moyen de distribution 102 permet de fournir la puissance électrique, via des connexions d'alimentation 110, 120, 130, 140, aux chauffages 111, 121, 131, 141, chacun étant situé dans une pièce ou un espace séparé 115, 125, 135, 145 du logement domestique.
Au sein de chaque pièce 115, 125, 135, 145, la chaleur 112, 122, 132, 142 émise par les chauffages 111, 121, 131, 141 est détectée par les moyens de rétroaction 113, 123, 133, 143. Les moyens de rétroaction 113, 123, 133, 143 peuvent fonctionner pour transmettre un signal 114, 124, 134, 144 au moyen de commande 101, indiquant la température au sein de la pièce 115, 125, 135, 145.
Le moyen de commande 101 contient un moyen de traitement 105 configuré pour attribuer la puissance électrique disponible depuis l'alimentation 104 en fonction des paramètres de distribution entrés en utilisant le moyen d'entrée 103. Les paramètres de distribution peuvent comporter un ou plusieurs des éléments suivants: une température cible pour chaque pièce, une priorité pour chaque pièce, une limite globale de consommation pendant une période prédéterminée (semaine, mois, trimestre, etc.) et tout autre paramètre qui pourrait être jugé nécessaire ou souhaitable pour l'application spécifique. Le moyen de traitement peut ensuite fonctionner pour distribuer la puissance d'entrée disponible vers les chauffages 111, 121, 131, 141. S'il y a une puissance d'entrée suffisante pour que chaque chauffage fonctionne selon sa pleine capacité, c'est ce qui se produit. Si la puissance d'entrée est insuffisante pour que chaque chauffage fonctionne à pleine capacité, le moyen de traitement calcule comment attribuer la puissance d'entrée disponible entre les chauffages 111, 121, 131, 141 de façon à tenter d'atteindre la température cible de chaque chauffage 111, 121, 131, 141 ou au moins de façon à atteindre la température cible pour le chauffage de plus haute priorité. De cette façon, les chauffages 111, 121, 131, 141 sont connectés ou déconnectés individuellement de l'alimentation 104. Cela permet de limiter la puissance instantanée utilisée tout en conservant la température cible souhaitée dans chaque pièce.
La puissance utilisée est réduite en se contentant de distribuer la puissance à un nombre limité de chauffages 111, 121, 131, 141 à un moment donné. La puissance peut être distribuée proportionnellement entre les chauffages 111, 121, 131, 141 en distribuant la puissance vers certains des chauffages à tour de rôle, selon une séquence cyclique. Cela est expliqué plus en détail par la suite.
La figure 2 montre une liste de pièces ou d'autres espaces à chauffer (dans ce cas, un réservoir d'eau chaude), et des paramètres de distribution pour chacune des pièces. Dans l'exemple montré, les pièces ont toutes une température cible et un ordre de priorité. Le moyen de traitement reçoit des signaux de chaque moyen de rétroaction indiquant la température réelle dans chaque pièce. Sur la base de la différence entre température réelle et température cible, le moyen de traitement commande la distribution de puissance entre les différents chauffages. La distribution de puissance est ici indiquée en pourcentage et en consommation effective, en Watts.
La figure 3 indique la façon dont on peut atteindre une telle attribution de puissance entre chauffages, comme on le voit à la figure 2. La puissance est distribuée vers les chauffages selon un cycle répétitif. Dans l'exemple présenté, le cycle est subdivisé en vingt tranches de temps égales, les chauffages alimentés pendant une tranche de temps donnée étant indiqués par un carré noir à la figure 3. Dans l'exemple, seules deux charges sont alimentées pendant une tranche de temps donnée, ce qui limite la puissance totale distribuée à tout moment à 2 kW, en comparaison avec un pic possible de 8 kW.
Pour que les chauffages maintiennent une température constante et évitent donc des problèmes résultant de courants d'appel répétés associés au réchauffage de charges refroidies, les tranches de temps sont brèves. De façon type, les tranches de temps sont de l'ordre de quelques périodes d'alimentation du réseau AC.
On comprendra évidemment que l'invention n'est pas restreinte aux détails du mode de réalisation précédent, qui est décrit uniquement au moyen d'un exemple.

Claims (10)

REVENDICATIONS
1. Appareil permettant d'attribuer une puissance à plusieurs dispositifs, caractérisé en ce qu'il comporte: une alimentation; un moyen de distribution permettant de distribuer la puissance fournie à des dispositifs individuels; et un moyen de commande permettant de contrôler le moyen de distribution, et en ce que le moyen de distribution peut fonctionner pour distribuer une puissance aux dispositifs selon une séquence cyclique, ladite séquence étant divisée en plusieurs tranches de temps, la puissance étant distribuée à un nombre limité de dispositifs au sein de chaque tranche de temps.
2. Appareil tel que revendiqué dans la revendication 1, caractérisé en ce que l'alimentation comprend un moyen de traitement pouvant être actionné pour déterminer les dispositifs devant être alimentés pendant chaque tranche de temps du cycle.
3. Appareil tel que revendiqué dans la revendication 2, caractérisé en ce que moyen de traitement calcule les dispositifs qui doivent être alimentés en considérant des paramètres de distribution prédéfinis.
4. Appareil tel que revendiqué dans la revendication 3, caractérisé en ce que les paramètres de distribution prédéfinis sont ajustés en utilisant un moyen d'entrée connecté audit moyen de commande.
5. Appareil tel que revendiqué dans la revendication 4, caractérisé en ce que, si lesdits paramètres sont ajustés, le nombre de dispositifs alimentés pendant chaque tranche de temps du cycle, le nombre de tranches de temps pendant lesquelles un dispositif est alimenté ou le nombre total de tranches de temps dans un cycle varient.
6. Appareil tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les dispositifs sont des chauffages électriques prévus dans un logement domestique, et l'alimentation est l'alimentation du secteur.
7. Appareil tel que revendiqué dans la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen de commande est de préférence connecté à un moyen de rétroaction prévu à proximité de chaque chauffage pour surveiller la température locale.
8. Appareil tel que revendiqué dans la revendication 6 ou la revendication 7, caractérisé en ce que les paramètres de distribution peuvent comporter une température cible pour le voisinage de chaque chauffage et/ou un niveau de priorité pour chaque chauffage.
9. Appareil tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que le moyen d'entrée est aussi muni d'un moyen d'affichage permettant d'afficher un ou tous les paramètres suivants: réglages de la température cible; niveaux de priorité ; température locale telle que mesurée par le moyen de rétroaction; puissance réelle consommée; puissance maximum autorisée; ou durée estimée pour atteindre la température cible.
10. Procédé d'attribution d'une puissance limitée entre plusieurs dispositifs, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: distribution de puissance aux dispositifs selon une séquence cyclique, ladite séquence étant divisée en plusieurs tranches de temps, où la puissance est distribuée entre un nombre limité de dispositifs dans chaque tranche de temps.
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