FR2942356A1 - Procede de gestion d'elements chauffants dans le cadre d'un delestage electrique - Google Patents

Abstract

L'invention se rapporte à un procédé de gestion d'un dispositif (1) de chauffage, ledit dispositif étant relié à une alimentation en énergie électrique. Ce procédé comporte notamment : - une étape (41) au cours de laquelle un donneur d'ordre (6) envoie un ordre global de délestage électrique à un dispositif (4) gestionnaire, ledit dispositif gestionnaire étant relié à un ou plusieurs appareils (2,3) de chauffage, - une étape (42) au cours de laquelle le dispositif gestionnaire envoie un ordre individuel de délestage électrique à un appareil (2) de chauffage, ledit appareil comportant au moins deux éléments (5) chauffants, l'un au moins desdits éléments chauffants fonctionnant à partir d'une source d'énergie électrique, - une étape (47) au cours de laquelle l'appareil de chauffage exécute l'ordre individuel de délestage en fonction de paramètres (20) internes et de caractéristiques (16) de chaque élément chauffant, cette exécution comprenant la détermination d'un taux de marche distinct pour chaque élément chauffant.

Description

Procédé de gestion d'éléments chauffants dans le cadre d'un délestage électrique La présente invention se rapporte à un procédé de gestion d'un dispositif de chauffage. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à des appareils de chauffage comportant au moins deux éléments chauffants, l'un au moins desdits éléments chauffants ayant une source d'énergie électrique.

Un problème, rencontré dans la gestion de l'énergie électrique sur une zone géographique, est lié aux pics de consommation. En effet, à certaines périodes, par exemple à certaines heures du jour, il arrive que la puissance globale demandée par l'ensemble des appareils électriques dépasse la puissance fournie par l'ensemble des centrales électriques en fonctionnement. Afin de faire face à ces pics de consommation, les fournisseurs d'électricité doivent parfois faire fonctionner des centrales électriques basées sur des sources d'énergies particulièrement polluantes, comme le gaz, le pétrole ou le charbon. En dehors de ces pics de consommation, certains pays comme la France utilisent essentiellement une électricité provenant d'énergies moins polluantes, comme l'énergie nucléaire ou hydraulique. En cas de pic de consommation, il est donc intéressant de communiquer aux consommateurs des instructions de délestage électrique, afin de les inciter à réduire la consommation de certains de leurs appareils électriques. De telles instructions permettraient de réduire les pics de consommation électrique, et donc le recours à des sources d'énergie particulièrement polluantes. En cas de réception d'un tel ordre de délestage, il convient alors de le traiter de manière judicieuse pour les usagers des appareils électriques.

Dans le cas d'un dispositif de chauffage, il est notamment important de préserver au mieux le confort des utilisateurs. Les dispositifs de chauffage actuels ont généralement pour fonction de maintenir une température ambiante dans un local, à un niveau sensiblement constant. Ce niveau, appelé température de consigne, peut être défini par un utilisateur dudit dispositif de chauffage.

Le maintien de la température ambiante est notamment effectué par un dispositif gestionnaire. Un tel dispositif a pour fonction de calculer les besoins en chaleur nécessaires pour maintenir la température ambiante à la valeur souhaitée de température de consigne. Typiquement, le dispositif gestionnaire définit des instructions de chauffage et les envoie à des appareils de chauffage qui lui sont reliés. Un dispositif de chauffage peut comporter un ou plusieurs appareils de chauffage reliés au dispositif gestionnaire. En cas de réception d'un ordre global de délestage électrique, un dispositif gestionnaire relié à plusieurs appareils de chauffage peut répercuter des ordres distincts à chaque appareil de chauffage. Par exemple, le dispositif gestionnaire peut considérer la puissance électrique appelée par chaque appareil. Il peut ensuite formuler un ordre individuel à un appareil donné, cet ordre correspondant à une puissance de délestage au prorata de la puissance appelée par ledit appareil. Cependant, un même appareil de chauffage peut comporter plusieurs éléments chauffants. Ces éléments chauffants peuvent être identiques ou différents. Par exemple, ces éléments peuvent faire appel à une source différente d'énergie. Ces éléments peuvent également correspondre à deux systèmes différents faisant appel à une même énergie, par exemple l'énergie électrique. L'un des éléments, comme un panneau rayonnant, peut avoir une bonne réactivité et une faible inertie tandis qu'un autre élément, comme un bloc accumulateur, peut avoir une réactivité plus faible et une inertie importante. Les éléments chauffants peuvent également avoir des puissances différentes. Or, les dispositifs gestionnaires actuels considèrent un appareil de chauffage de manière globale, sans faire de distinction entre les éléments qui composent ledit appareil. En cas de réception d'un ordre de délestage électrique, le dispositif gestionnaire transmet à l'appareil de chauffage une instruction de baisse de puissance. L'appareil de chauffage applique cette instruction de manière identique sur tous ses éléments chauffants électriques. Les différences de caractéristiques des éléments chauffants ne sont donc pas exploitées. De même, les préférences de l'utilisateur concernant le fonctionnement de l'appareil de chauffage, en fonction de ces caractéristiques, ne sont pas prises en compte.

Or, il peut être intéressant de répartir différemment le délestage électrique entre les éléments chauffants de l'appareil de chauffage, afin d'atteindre par exemple un équilibre optimal entre la baisse de puissance appelée et le confort de l'utilisateur.

Pour résoudre ce problème, l'invention prévoit de munir un appareil de chauffage d'un dispositif de régulation, un tel dispositif permettant de déterminer un taux de marche distinct pour chaque élément chauffant d'un appareil de chauffage. Ainsi, selon l'invention, la puissance de délestage demandée peut être répartie de manière inégale entre les différents éléments chauffants, en tenant compte de paramètres internes de l'appareil de chauffage. Ces paramètres peuvent notamment être liés au confort de l'utilisateur. La présente invention a donc pour objet un procédé de gestion d'un dispositif de chauffage, ledit dispositif étant relié à une alimentation en énergie électrique, comportant : - une étape au cours de laquelle un donneur d'ordre envoie un ordre global de délestage électrique à un dispositif gestionnaire, ledit dispositif gestionnaire étant relié à un ou plusieurs appareils de chauffage, - une étape au cours de laquelle le dispositif gestionnaire envoie un ordre individuel de délestage électrique à un appareil de chauffage, ledit appareil comportant au moins deux éléments chauffants, l'un au moins desdits éléments chauffants fonctionnant à partir d'une source d'énergie électrique, caractérisé en ce qu'il comporte une étape au cours de laquelle l'appareil de chauffage exécute l'ordre individuel de délestage en fonction de paramètres internes, lesdits paramètres internes tenant compte des caractéristiques de chaque élément chauffant, cette exécution comprenant la détermination d'un taux de marche distinct pour chaque élément chauffant. Selon une forme préférentielle de l'invention, le procédé comporte une étape au cours de laquelle l'appareil de chauffage envoie au dispositif gestionnaire une réponse dépendante des taux de marche déterminés pour ses éléments chauffants. Ainsi, la puissance de délestage global demandé peut être atteinte après plusieurs itérations. En fonction de leurs paramètres internes, les différents appareils de chauffage peuvent commencer par n'exécuter qu'une partie de l'ordre, c'est-à-dire de ne supprimer qu'une partie de la puissance demandée. Chaque appareil envoie au gestionnaire une réponse correspondant à la puissance supprimée suite au premier niveau d'ordre. Le gestionnaire calcule la puissance manquante et envoie un deuxième niveau d'ordre aux appareils de chauffage.

Selon une forme préférentielle de l'invention, l'ordre individuel de délestage envoyé par le gestionnaire à chaque appareil de chauffage est modulé en fonction d'une puissance de délestage demandée par le donneur d'ordre et en fonction de puissances électriques globales des appareils de chauffage reliés au dispositif gestionnaire. Par exemple, le gestionnaire peut demander à chaque appareil une puissance de délestage au prorata de la puissance électrique globale appelée par ledit appareil. Le gestionnaire peut également demander une puissance de délestage plus ou moins importante à un appareil, par exemple en fonction de sa situation géographique dans le local à chauffer.

Selon une forme préférentielle de l'invention, un ordre de priorité d'application des paramètres internes de l'appareil de chauffage est utilisé pour déterminer les taux de marche de ses éléments chauffants. Un tel ordre de priorité a pour fonction de permettre l'utilisation de certains paramètres de manière préférentielle. Selon l'invention, cet ordre de priorité peut être modulé par l'utilisateur. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent : - Figure 1 : Une vue schématique d'un dispositif de chauffage comportant des moyens de mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention. - Figure 2 : un schéma des étapes d'un procédé selon une forme de l'invention La figure 1 représente une vue schématique d'un dispositif de chauffage comportant des moyens de mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention. Ce dispositif 1 de chauffage comporte un ou plusieurs appareils (2,3) de chauffage, reliés à un dispositif gestionnaire 4. Selon l'invention, l'un au moins des appareils 2 de chauffage comporte au moins deux éléments 5 chauffants. Selon le mode de réalisation de l'invention représenté sur la figure 1, l'appareil 2 de chauffage comporte trois éléments 5 chauffants.

Selon l'invention, l'un au moins des éléments 5 chauffants fonctionne à partir d'une source d'énergie électrique. Dans le cadre de l'invention, il faut entendre source d'énergie électrique comme une source d'énergie dépendant d'un fournisseur d'électricité extérieur au local 25 chauffé par le dispositif 1. Ce fournisseur, par exemple une compagnie nationale d'électricité, est susceptible d'être le donneur d'ordre 6 émettant un ordre global de délestage à l'intention du dispositif 4 gestionnaire. Selon une forme de l'invention, l'un au moins des éléments 7 chauffants fonctionne à partir d'une source d'énergie non électrique. Par exemple, une résistance 7 reliée à un module 8 solaire photovoltaïque est considérée, dans le cadre de l'invention, comme ayant une source d'énergie non électrique. En effet, une telle résistance 7 ne sera pas concernée par un ordre de délestage émis par un donneur d'ordre 6 selon l'invention, puisque ladite résistance 7 n'est pas dépendante d'une puissance disponible sur un réseau électrique extérieur. De fait, la résistance 7 est dépendante d'une énergie fournie par le soleil. Selon une forme de l'invention, deux éléments (9,10) chauffants de l'appareil 2 de chauffage correspondent à deux systèmes différents de chauffage électrique. Dans le cadre de l'invention, il faut entendre chauffage électrique comme dépendant d'une source d'énergie électrique telle que définie ci-dessus. L'un des éléments 9, peut avoir une bonne réactivité et une faible inertie, comme par exemple un panneau rayonnant ou un groupe ventiloconvecteur. Un autre élément 10 peut avoir une réactivité plus faible et une inertie importante, comme un bloc accumulateur. Les éléments 5 chauffants peuvent également être, par exemple, une résistance à ailettes, une résistance surfacique, un groupe thermodynamique ou encore un échangeur à fluide avec électrovanne. Selon l'invention, les éléments 5 chauffants d'un appareil 2 de chauffage sont reliés à un dispositif 11 de régulation. Le dispositif 11 de régulation comporte par exemple un microprocesseur 12, une mémoire 13 de données, une mémoire 14 de programme et au moins un bus 15 de communication. Dans la mémoire 13 de données sont notamment stockées des caractéristiques 16 des éléments 5 chauffants, comme par exemple leur dépendance ou leur indépendance à un apport extérieur en électricité, ou encore leur réactivité ou leur inertie. Lorsqu'un ordre de délestage est transmis par le dispositif 4 gestionnaire, ces caractéristiques 16 permettent à un programme 17, mémorisé dans la mémoire programme 14, de déterminer judicieusement un taux de marche pour chaque élément 5. Le dispositif 11 de régulation est relié à une sonde 18 thermique, qui permet de mesurer une température ambiante Ta du local à traiter. Le dispositif 11 de régulation est également relié à un thermostat 19, permettant à un utilisateur de régler une température Tc de consigne.

Selon une forme de l'invention, le dispositif 11 de régulation est intégré à un appareil 2 de chauffage. Selon une autre forme de l'invention, le dispositif 11 est physiquement distinct d'éléments 5 chauffants, lesdits éléments 5 étant reliés audit dispositif 11. Il est alors possible d'ajouter un ou plusieurs éléments 5 chauffants à un appareil 2 de chauffage. A chaque ajout d'un élément 5, il convient d'ajouter dans la mémoire 13 de données les caractéristiques 16 du nouvel élément 5 relié au dispositif 11. Selon une forme de l'invention, un appareil 2 est équipé d'un dispositif 11 de régulation, ledit appareil 2 étant relié à d'autres éléments 5 chauffants dépourvus de dispositif 11. Cette solution revient à un fonctionnement de type maître-esclave . Selon l'invention, les différents taux de marche des éléments 5 chauffants sont calculés en fonction de paramètres 20 stockés dans la mémoire 13 de données du dispositif 11 de régulation. De tels paramètres 20 permettent de gérer les préférences d'utilisation de l'appareil 5 de chauffage. Par exemple, pour le confort d'un utilisateur, les paramètres 20 peuvent fixer une température ambiante minimale à respecter dans le local, dans le cadre du délestage électrique. Les paramètres 20 peuvent également prendre en compte les situations géographiques respectives des éléments 5 chauffants dans ledit local, pour répartir au mieux les sources de chaleur. Selon une forme de l'invention, une fonction 21 de priorité pour les paramètres 20 est stockée dans la mémoire 13 de données du dispositif 11 de régulation. Cette fonction 21 de priorité peut être modifiable par l'utilisateur. Cette fonction 21 de priorité détermine notamment un ordre de priorité entre des paramètres 22 de confort et des paramètres 23 d'économie d'énergie. Par exemple, la fonction 21 peut donner priorité au délestage tant que la température ambiante Ta ne descend pas au-dessous d'une valeur seuil Tmin, cette valeur Tmin étant modifiable par l'utilisateur. En-deçà de cette valeur Tmin, la priorité revient aux paramètres de confort et permet de maintenir un certain apport de chaleur dans le local. La fonction 21 de priorité peut également donner la priorité au délestage tout en cherchant, dans un deuxième temps, à maintenir la température ambiante Ta la plus proche possible d'une température Tc de consigne. Par exemple, si l'appareil 2 de chauffage comporte un bloc accumulateur 10, la fonction 21 de priorité entraînera le passage dudit bloc accumulateur 10 d'un mode accumulation à un mode restitution de chaleur. La figure 2 représente un schéma des étapes d'un procédé selon une forme de l'invention. Ce procédé comprend une première étape 41, lors de laquelle le donneur d'ordre 6 transmet un ordre global de délestage au dispositif 4 gestionnaire. Cet ordre s'accompagne d'une puissance P de délestage demandée. Lors d'une deuxième étape 42, le dispositif 4 gestionnaire transmet des ordres individuels de délestage aux appareils (2,3) de chauffage auxquels ledit dispositif 4 est relié. Ces ordres individuels de délestage peuvent s'accompagner de puissances (P2, P3) de délestage demandées, la somme desdites puissances étant égale à la puissance P demandée par le donneur d'ordre. Ces ordres individuels de délestage peuvent également s'accompagner de codes correspondant à un niveau Nx de délestage demandé (par exemple No : pas de délestage ; N1 : faible délestage ; N2 : délestage important...). Un ordre individuel Nx de délestage reçu par un appareil 2 de chauffage (étape 43) est transmis au dispositif 11 de régulation. Le programme 17, mémorisé dans la mémoire programme 14, applique alors cet ordre en fonction des paramètres internes de l'appareil 2 de chauffage. Le dispositif 11 mesure la température ambiante Ta grâce à la sonde 18 (étape 44). Il compare Ta avec la température de consigne Tc et évalue un besoin en chauffage Bc, fonction de Ta et de Tc (étape 45). Il compare ensuite le besoin en chauffage Bc et l'ordre Nx de délestage en fonction des paramètres 20 et d'une fonction 21 de priorité entre ces paramètres (étape 46). Il peut par exemple choisir d'effectuer en une fois la totalité du délestage Nx demandé, si la fonction 21 donne priorité à des paramètres 23 d'économie d'énergie. Il peut également choisir de n'effectuer dans un premier temps qu'une partie du délestage Nx, si la fonction 21 donne priorité à des paramètres 22 de confort. Le dispositif 11 détermine une puissance Pde, de délestage à répartir entre ses éléments 5 chauffants. Il effectue alors un calcul des taux de marche des différents éléments 5, en fonction de Pde, et des caractéristiques 16 des éléments 5 chauffants (étape 47).

Par exemple, le dispositif 11 peut privilégier le fonctionnement d'un élément 5 chauffant se trouvant en façade de l'appareil 2, afin de préserver le confort d'un utilisateur. Le dispositif 11 peut également diminuer préférentiellement le taux de marche des éléments 5 possédant une forte inertie, par exemple les éléments conçus dans un matériau à forte capacité calorifique comme la fonte. Ceci permet de privilégier le fonctionnement d'autres éléments 5 à faible inertie. A court terme, la baisse du taux de marche des éléments à forte inertie sera peu ressentie par un utilisateur. Si l'appareil 2 dispose d'un élément 7 chauffant ayant une source d'énergie non électrique, comme un module 8 solaire photovoltaïque, le dispositif 11 peut diminuer le taux de marche des éléments 5 chauffants électriques au profit de l'élément 7 non électrique. Si l'appareil 2 dispose d'un élément 10 chauffant de type accumulateur, ledit accumulateur étant en mode accumulation, un premier niveau N1 de délestage demandé peut conduire le dispositif 11 à stopper l'accumulation de l'élément 10. Un deuxième niveau N2 de délestage demandé peut conduire le dispositif 11 à diminuer en outre le taux de marche d'un autre élément 9 chauffant de l'appareil de chauffage. Afin de maintenir une température ambiante Ta proche de la température Tc de consigne, ou encore supérieure à un seuil Tmin, le dispositif 11 pourra alors faire passer l'élément 10 accumulateur en mode restitution de chaleur. Selon une forme de l'invention, après avoir exécuté l'ordre de délestage, l'appareil 2 de chauffage envoie une réponse au dispositif 4 gestionnaire (étape 48). Plus précisément, le dispositif 11 de régulation envoie une réponse au dispositif 4 gestionnaire.

Cette réponse est dépendante des taux de marche déterminés pour les éléments 5 chauffants. On considère le cas où l'appareil 2 a délesté ses éléments 5 de la totalité de la puissance de délestage demandée par le dispositif 4 gestionnaire à l'étape 42. Il peut alors envoyer audit dispositif 4 gestionnaire une réponse du type ordre exécuté intégralement . Si la fonction 21 de priorité permet encore de délester les éléments 5 d'une puissance Px en respectant les paramètres 22 de confort, le dispositif 11 peut ajouter à sa réponse un message du type puissance Px encore disponible pour le délestage . On considère maintenant le cas où la fonction 21 donne priorité, lors d'une première demande de délestage, à des paramètres 22 de confort. A une première itération de l'étape 46, le dispositif 11 peut choisir de ne délester que d'une partie de la puissance demandée par le dispositif 4. A l'étape 48, il peut alors envoyer une réponse de type ordre exécuté partiellement, puissance Py non délestée , Py représentant la différence entre une puissance de délestage demandée par le dispositif 4 à l'étape 42 et une puissance délestée par le dispositif 11 à l'étape 47. Le dispositif 4, à réception de ces réponses, peut considérer les appareils 2 ayant encore une puissance Px disponible pour le délestage et les appareils 2 ayant renoncé à exécuter une partie Py de l'ordre de délestage (étape 49). Le dispositif 4 peut alors définir de nouveaux ordres individuels de délestage en fonction des puissances Px disponibles et des puissances Py restant à délester. Le procédé effectue une nouvelle itération à partir de l'étape 42. Les fonctions 21 de priorité peuvent déterminer une hiérarchie entre les paramètres 22 de confort et les paramètres 23 d'économie d'énergie, en fonction du nombre d'itérations. Selon la zone géographique des appareils 2 dans le local à traiter, on peut considérer que certaines fonctions 21 donnent toujours priorité à un paramètre 22 de confort, par exemple le maintien d'une température minimale Tmin ambiante. On peut également considérer qu'après un certain nombre d'itérations, d'autres fonctions 21 donnent priorité à un paramètre 23 d'économie d'énergie. Le dispositif 11 stoppe alors totalement le fonctionnement des éléments 5 chauffants électriques.

Selon une forme de l'invention, lorsque le dispositif 4 reçoit les réponses des appareils 2 de chauffage (étape 48), ledit dispositif 4 envoie lui-même une réponse au donneur d'ordre 6 (étape 50), ladite réponse étant dépendante des réponses émises par les appareils 2 qui lui sont reliés. Le donneur d'ordre peut alors moduler ses demandes de délestage en fonction des disponibilités de délestage des dispositifs 1 de chauffage qui lui sont reliés. Le procédé peut effectuer de nouvelles itérations à partir de l'étape 41.

Claims (9)

1. REVENDICATIONS1 - Procédé de gestion d'un dispositif (1) de chauffage, ledit dispositif étant relié à une alimentation en énergie électrique, comportant : - une étape (41) au cours de laquelle un donneur d'ordre (6) envoie un ordre global de délestage électrique à un dispositif (4) gestionnaire, ledit dispositif gestionnaire étant relié à un ou plusieurs appareils (2,3) de chauffage, - une étape (42) au cours de laquelle le dispositif gestionnaire envoie un ordre individuel de délestage électrique à un appareil (2) de chauffage, ledit appareil comportant au moins deux éléments (5) chauffants, l'un au moins desdits éléments chauffants fonctionnant à partir d'une source d'énergie électrique, caractérisé en ce qu'il comporte une étape (47) au cours de laquelle l'appareil de chauffage exécute l'ordre individuel de délestage en fonction de paramètres (20) internes et de caractéristiques (16) de chaque élément chauffant, cette exécution comprenant la détermination d'un taux de marche distinct pour chaque élément chauffant.
2. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une étape (48) au cours de laquelle l'appareil de chauffage envoie au dispositif gestionnaire une réponse dépendante des taux de marche déterminés pour ses éléments chauffants.
3. 3 - Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que l'ordre individuel de délestage envoyé par le gestionnaire à chaque appareil de chauffage est modulé en fonction d'une puissance (P) de délestage demandée par le donneur d'ordre et en fonction de puissances électriques globales des appareils de chauffage reliés au dispositif gestionnaire.
4. 4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un ordre (21) de priorité d'application des paramètres internes de l'appareil de chauffage est utilisé pour déterminer les taux de marche de ses éléments chauffants.
5. 5 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'au moins un élément (7) chauffant d'un appareil de chauffage fonctionne à partir d'une source d'énergie non électrique.
6. 6 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que deux éléments (9, 10) chauffants d'un appareil de chauffage correspondent à deux systèmes différents de chauffage électrique. 10
7. 7 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que deux éléments chauffants électriques d'un appareil de chauffage sont de puissances différentes.
8. 8 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce 15 qu'il comporte une étape (50) au cours de laquelle le dispositif (4) gestionnaire envoie au donneur d'ordre (6) une réponse dépendante des réponses que ledit dispositif gestionnaire a reçu des appareils de chauffage qui lui sont reliés. 20
9. 9 - Dispositif (1) comportant des moyens (11, 12, 13, 14, 17) de mise en oeuvre d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 8.5