FR2976347A1 - Procede de regulation d'un systeme de production d'eau chaude, unite de regulation et systeme de production d'eau chaude - Google Patents

Abstract

Un système de production d'eau chaude comporte un ballon (1) pour contenir l'eau, des moyens principaux (2) de chauffe de l'eau du ballon (1) et des moyens d'appoint (11, 12) pour chauffer directement l'eau du ballon (1). Selon un procédé de commande, on actionne, dans un mode de fonctionnement principal, les moyens principaux (2) pour atteindre une température de consigne (Tcons) pour la température mesurée dans le ballon (1), et dans un mode de fonctionnement d'appoint, on actionne les moyens d'appoint (11, 12) pour atteindre la température de consigne (Tcons), le mode de fonctionnement d'appoint étant activé quotidiennement à une heure de déclenchement. L'heure de déclenchement est calculée par une heure de fin d'appoint (Hf) diminuée par une durée (D) estimée en fonction de la température mesurée dans le ballon (1). Système de production d'eau chaude et unité de commande mettant en œuvre ce procédé.

Description

Procédé de régulation d'un système de production d'eau chaude, unité de régulation et système de production d'eau chaude. DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne un procédé de régulation d'un système de production d'eau chaude comportant deux sources différentes de chaleur, dont une pompe à chaleur.

Elle concerne également une unité de régulation mettant en oeuvre ce procédé et un système de production d'eau chaude utilisant cette unité de régulation. TECHNIQUE ANTÉRIEURE Les systèmes de production d'eau chaude, en particulier d'eau sanitaire, sont fréquemment des ballons contenant de l'eau et munis d'une résistance électrique en bas du ballon. Un thermostat régule le fonctionnement de la résistance afin de couper son alimentation électrique lorsqu'une température de consigne est atteinte. La place de la résistance permet de chauffer l'ensemble du contenu du ballon, car l'eau se répartit selon un gradient de température qui est toujours du plus bas vers le bas du réservoir et qui va croissant en fonction de la hauteur.

On a proposé récemment des systèmes comportant une pompe à chaleur comme source de chaleur, afin de réduire la quantité d'énergie électrique nécessaire. Cette pompe à chaleur récupère par exemple des calories sur de l'air prélevé à l'extérieur, directement dans la pièce où se trouve le système ou sur l'air qui est extrait par un système de ventilation mécanique. L'efficacité des pompes à chaleur est d'autant meilleure que la différence de température entre l'air qui va être refroidi et l'eau qui va être chauffée est faible. Si cette différence est importante, il peut même arrivé que cette efficacité soit trop faible. La puissance de chauffe est alors insuffisante par rapport au besoin. Une résistance électrique en partie supérieure du ballon permet alors de garantir qu'un niveau de température suffisant sera toujours atteint.

Ces systèmes, conçus essentiellement pour l'usage d'une famille, sont mal adaptés à une application de grandes dimensions, en particulier pour un usage collectif tel que dans un hôtel. En effet, il est souhaitable que l'ensemble du volume du ballon soit mis à la bonne température, en particulier pour le matin lorsque des besoins importants sont prévus. La place en position haute du ballon ne permet pas alors de maintenir l'ensemble du contenu du ballon à bonne température. Si la résistance est placée en bas du ballon, elle chauffe l'ensemble du contenu lorsqu'elle est mise en action. Cependant, elle ne doit être mise en route qu'à certaines heures. En effet, si la température est maintenue à un haut niveau par la résistance, toute l'énergie est apportée par la résistance et la pompe à chaleur n'a pas la possibilité de fournir d'énergie. On profite en général de la période nocturne pour faire fonctionner la résistance d'appoint, car il est fréquent que le tarif de l'électricité pendant cette période soit réduit. L'alimentation électrique de la résistance commence alors au début de la période de tarif réduit. Lorsque la température de consigne est atteinte, la résistance est commandée par un thermostat qui maintient sensiblement cette température pendant toute la période de tarif réduit.

La période de tarif réduit s'étend fréquemment sur environ huit heures. Selon le volume d'eau à réchauffer, le temps nécessaire pour remettre l'ensemble du contenu du ballon à la température de consigne peut être très variable, entre quelques minutes et quelques heures. Si cette durée peut être courte, on constate qu'une partie importante de la période de tarif réduit est utilisée 30 principaux pour atteindre une température l'eau du ballon, procédé selon lequel, dans un mode de fonctionnement principal, on actionne les moyens de consigne pour simplement maintenir la température de consigne, sans faire appel à l'énergie que pourrait fournir la pompe à chaleur. L'utilisation de la pompe à chaleur n'est ainsi pas optimale.

Par ailleurs, on sait qu'une pompe à chaleur dont la source froide est l'air nécessite quelque fois des cycles de dégivrage. Ceux-ci utilisent de l'énergie de la source chaude pour réchauffer l'échangeur à air et ainsi obtenir le dégivrage. Si la température de la source chaude est trop basse, le dégivrage ne se produit pas. Or, de telles conditions peuvent se produire lorsque le ballon est alimenté par de l'eau froide à une température particulièrement basse, par exemple dans des zones montagneuses en période hivernale. Si le dégivrage ne peut pas se produire, la pompe à chaleur est arrêtée. OBJECTIFS DE L'INVENTION L'invention vise à fournir un procédé de régulation d'un système de production utilisation optimale d'une aussi à fournir une unité mettant en oeuvre ce procédé. EXPOSÉ DE L'INVENTION Avec ces objectifs end'eau chaude permettant une source de chaleur. Elle vise de régulation et un système vue, l'invention a pour objet un procédé de commande d'un système de production d'eau 25 chaude, le système comportant un ballon pour contenir l'eau, des moyens principaux de chauffe de l'eau du ballon et des moyens d'appoint pour chauffer directement pour la température mesurée dans le ballon, et dans un mode de fonctionnement d'appoint, on actionne les moyens d'appoint pour atteindre la température de consigne, le mode de fonctionnement d'appoint étant activé 35 quotidiennement à une heure de déclenchement, caractérisé en ce que l'heure de déclenchement est calculée par une heure de fin d'appoint diminuée par une durée estimée en fonction de la température mesurée dans le ballon. Grâce à l'invention, on peut optimiser le fonctionnement des moyens principaux. En effet, en déterminant une heure de fin d'appoint, correspondant par exemple à la fin du tarif réduit, puis en estimant une durée en fonction de la température du ballon, on peut faire fonctionner les moyens principaux plus longtemps que si le déclenchement de l'appoint était réalisé dès le début du tarif réduit. De plus, on garantit que la consigne de température pourra être atteinte pendant la période de tarif réduit. Chacune des sources de chaleur, soit les moyens principaux, soit les moyens d'appoint, sont utilisés de manière optimale. Les moyens principaux comportent par exemple une pompe à chaleur. En évitant d'élever la température de l'eau contenue dans le ballon par les moyens d'appoint, on laisse à la pompe à chaleur plus de temps pour fournir de l'énergie au ballon, cette énergie étant d'un coût moindre que l'utilisation directe de l'énergie électrique par les moyens d'appoint. De manière particulière, on détermine la durée estimée en fonction en outre de la puissance nominale de chauffe des moyens d'appoint. Plus la puissance des moyens d'appoint est importante, plus on peut réduire la durée estimée, car la température de consigne pourra être atteinte plus rapidement. Plus précisément, la durée estimée comporte un terme proportionnel au volume nominal du ballon, à une différence de température entre la température de consigne et la température mesurée, et inversement proportionnel à la puissance nominale de chauffe des moyens d'appoint. Ce terme est un calcul qui correspond à un modèle physique de l'échauffement de l'eau sous l'effet d'une puissance d'échauffement.

De manière complémentaire, la durée estimée comporte en outre un terme de valeur fixe. Ce terme permet d'augmenter d'une manière forfaitaire la durée pendant laquelle la température de consigne est maintenue. Ceci permet de répondre à des exigences réglementaires de lutte contre la légionellose, qui imposent de maintenir cycliquement un seuil de température pendant une durée prédéterminée. Selon une disposition particulière, la température mesurée est une moyenne de valeurs fournies par des sondes de température réparties sur la hauteur du ballon. On peut avoir par exemple une sonde dans le bas du ballon et une sonde dans le haut. Comme la température de l'eau dans le ballon évolue en croissant du bas du ballon vers le haut, la température de l'eau entre les deux sondes est nécessairement entre la température mesurée par chacune des sondes. La valeur moyenne des deux mesures est donc une représentation réaliste, bien qu'approximative, de la température moyenne de l'eau dans le ballon. Selon une caractéristique complémentaire, le système comporte des moyens d'homogénéisation de la température dans le ballon et on actionne lesdits moyens d'homogénéisation pendant le mode de fonctionnement d'appoint. Les moyens d'homogénéisation sont prévus pour réduire la stratification des températures dans le ballon, en réalisant un brassage vertical. Ce brassage permet d'éviter que certaines zones, en particulier en bas du ballon, restent à faible température, en amenant l'ensemble du contenu du ballon à la température de consigne. Ceci optimise la réserve d'eau chaude et limite aussi les risques sanitaires en supprimant les zones dans lesquelles des micro-organismes pourraient se développer. Selon un perfectionnement, le procédé a un mode de relance dans lequel on actionne les moyens d'appoint à la demande, et sans actionner les moyens d'homogénéisation.

Le mode de relance est prévu pour obtenir un supplément d'eau chaude en dehors de la période prévue pour réaliser l'appoint. Il est actionné manuellement lorsqu'on prévoit une consommation d'eau supplémentaire ou qu'on constate que la réserve est faible. On évite l'homogénéisation dans cette phase afin d'obtenir plus rapidement une température importante. Dans le cas de la pompe à chaleur comme moyens principaux, et selon un autre perfectionnement, on actionne les moyens d'homogénéisation pendant une durée prédéterminée lorsque la température mesurée est inférieure à un seuil prédéterminé, inférieur à la température de consigne. Ceci permet de se prémunir contre les arrêts de la pompe à chaleur à cause d'un dégivrage impossible. On garantit qu'une certaine température est disponible, même en bas du ballon, afin que le dégivrage soit toujours possible. On obtient un tel résultat lorsque la température est supérieure à au moins 8°C. La durée est par exemple de quelques minutes.

Cette phase peut être suivie par une phase de repos pour laisser le temps à la température de se stabiliser. Selon une disposition particulière, la pompe à chaleur donne des informations d'état au système de production d'eau chaude, lesdites informations d'état comprenant les indications d'un état normal, dans lequel la pompe à chaleur est en mesure de fournir de la chaleur, d'un état d'arrêt dans lequel la pompe n'est pas dans des conditions permettant de fournir de la chaleur, et d'un état de défaut dans lequel un dysfonctionnement a été détecté. Ces informations permettent de cesser de demander la fourniture de chaleur à la pompe à chaleur lorsque celle-ci n'est pas en mesure d'en fournir. La pompe n'est ainsi plus sollicitée et peut retrouver naturellement ou après intervention les conditions normales de fonctionnement. Selon un perfectionnement, on cesse d'actionner la pompe à chaleur pendant une durée prédéterminée lorsque la pompe à chaleur donne une indication d'état d'arrêt. Après l'écoulement de cette durée, on sollicite à nouveau la pompe à chaleur, et celle-ci a pu retrouver naturellement son état de fonctionnement. Par exemple, les conditions extérieures, en particulier de température, ont changé, ou la température dans le ballon a baisser du fait des soutirages d'eau chaude. L'invention a aussi pour objet une unité de régulation d'un système de production d'eau chaude, le système comportant un ballon pour contenir l'eau, une première sonde de température pour mesurer une température, des moyens principaux de chauffe de l'eau du ballon et des moyens d'appoint pour chauffer directement l'eau du ballon, l'unité de régulation ayant un mode de fonctionnement principal dans laquelle elle actionne les moyens principaux pour atteindre une température de consigne pour la température mesurée dans le ballon, et un mode de fonctionnement d'appoint dans lequel elle actionne les moyens d'appoint jusqu'à ce que la température mesurée atteigne la température de consigne, l'unité comportant des moyens de calcul pour déterminer une heure de déclenchement et pour activer le mode de fonctionnement d'appoint quotidiennement à ladite heure de déclenchement, caractérisée en ce que l'heure de déclenchement est calculée par soustraction à une heure de fin d'appoint d'une durée estimée en fonction de la température mesurée dans le ballon. Une telle unité est réalisée par exemple par une carte électronique numérique. Dans le cas d'échange d'information avec la pompe à chaleur, l'unité de régulation comporte par exemple une entrée pour être reliée à une pompe à chaleur, l'unité considérant que la pompe à chaleur est dans l'état normal lorsque l'entrée est à un premier niveau logique, à l'état d'arrêt lorsque l'entrée reçoit une série d'impulsions entre le premier niveau logique et un deuxième niveau logique, et à l'état de défaut lorsque l'entrée reçoit le deuxième niveau logique pendant une durée supérieure à une durée prédéterminée. Les informations sont reçues de la pompe à chaleur de manière simple, avec une seule entrée. L'invention a aussi pour objet un système de production d'eau chaude comportant un ballon pour contenir l'eau, une première sonde de température pour mesurer une température, des moyens principaux de chauffe de l'eau du ballon et des moyens d'appoint pour chauffer directement l'eau du ballon, caractérisé en ce qu'il comporte une unité de régulation telle que décrite précédemment pour piloter les moyens principaux et les moyens d'appoints. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise et d'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un système de production d'eau chaude conforme à l'invention. DESCRIPTION DETAILLÉE Un système de production d'eau chaude conforme à l'invention est montré sur le schéma de la figure 1. Le système comporte un ballon 1 destiné à contenir de l'eau, en particulier de l'eau à usage sanitaire et une pompe à chaleur 2 destinée à fournir à titre principal de la chaleur pour chauffer l'eau contenue dans le ballon 1.

Un réseau d'alimentation en eau sanitaire est également représenté, en connexion avec le ballon 1. Le réseau comporte une conduite d'alimentation 4 en eau froide qui est reliée à un piquage d'entrée d'eau froide situé en bas du ballon 1. Le piquage d'entrée d'eau froide se prolonge classiquement dans le ballon 1 par une canne d'alimentation 13 en eau vers le centre du ballon 1 et au plus bas. La conduite d'alimentation 4 se subdivise pour alimenter des points de puisage, dont un seul est représenté à titre d'exemple sous la forme d'un lavabo 43. En aval de la subdivision et vers le ballon 1, la conduite d'alimentation 4 comporte un débitmètre 40 pour mesurer le débit et/ou la quantité d'eau traversant la conduite vers le ballon 1, puis un clapet antiretour 41. De manière classique, la conduite d'alimentation 4 comporte également une soupape de sécurité 42 pour limiter la pression dans le réseau, et en particulier dans le ballon 1. Le réseau comporte aussi une conduite d'eau chaude 5 connectée sur un piquage d'eau chaude 14 en partie supérieure du ballon 1, et reliée au lavabo 43, ainsi qu'un vase d'expansion 50. Le réseau comporte en outre un réchauffeur de boucle 8 pour maintenir une température d'eau chaude rapidement disponible près du point de puisage 43. Son fonctionnement n'est pas détaillé ici.

Le réseau comporte en outre des moyens d'homogénéisation sous la forme d'une conduite d'homogénéisation 6 reliant la conduite d'eau chaude 5 à la conduite d'alimentation 4 en aval du clapet antiretour 41. La conduite d'homogénéisation 6 comporte une pompe d'homogénéisation 60 pour faire circuler l'eau de la conduite d'eau chaude 5 vers la conduite d'alimentation 4. De manière complémentaire, un clapet antiretour 61 s'oppose à ce que de l'eau froide rejoigne directement la conduite d'eau chaude 5. Lorsque la pompe d'homogénéisation 60 fonctionne, de l'eau est prélevée dans le haut du ballon 1 et réinjectée dans le bas du ballon 1. Ainsi, on apporte de l'eau chaude dans le bas du ballon 1, ce qui a pour effet de réchauffer le bas du ballon 1 et de limiter les différences de température entre le haut et le bas du ballon 1. Le ballon 1 a une forme cylindrique et est destiné à être posé au sol sur un trépied 15 dans une position où l'axe du cylindre est vertical. Le haut et le bas se réfèrent donc à cette position normale d'utilisation. Le ballon 1 comporte au point le plus bas un piquage de purge 16 prolongé par une conduite d'évacuation 9. La conduite d'évacuation 9 est munie d'une vanne 90 normalement fermée, mais qui est manoeuvrable électriquement pour évacuer d'éventuels sédiments du ballon 1. Le ballon 1 comporte en outre un plateau 17 en forme de disque qui obture un trou d'homme en partie inférieure. Le plateau 17 est donc normalement en position verticale. La pompe à chaleur 2 est reliée au ballon 1 par l'intermédiaire d'un module hydraulique 3. Le module hydraulique 3 permet de réaliser une séparation hydraulique du circuit d'eau sanitaire de celui de la pompe à chaleur 2. Le module hydraulique 3 comporte un échangeur, par exemple un échangeur à plaques, non représenté, comportant une entrée primaire 31 et une sortie primaire 32 pour un circuit primaire 20, ainsi qu'une entrée secondaire 33 et une sortie secondaire 34 pour un circuit secondaire. Le circuit primaire 20 est relié à la pompe à chaleur 2 tandis que le circuit secondaire est relié au ballon 1. Le fluide qui circule dans le circuit primaire 20 est de préférence un mélange au glycol, afin d'être prémuni du gel et de donner la possibilité d'installer directement la pompe à chaleur 2 à l'extérieur de tout bâtiment. Le module hydraulique 3 comporte sur le circuit primaire 20 un système de vanne et purgeur, non représenté, pour permettre le remplissage du circuit primaire 20. Il comporte également un vase d'expansion, non représenté, comme pour tout circuit fermé. Le fluide qui circule dans le circuit secondaire 35 est directement l'eau sanitaire en provenance du ballon 1. Pour cela, l'entrée secondaire 33 est connectée à une canne de prélèvement 18 qui traverse le plateau 17 et qui est coudée vers le bas afin d'aspirer de l'eau au plus bas. La sortie secondaire 34 est reliée à une canne d'injection 19 qui traverse le plateau 17 et qui permet de réinjecter l'eau réchauffée par son passage dans l'échangeur à l'intérieur du ballon 1. Une pompe de circulation, non représentée, met en circulation l'eau du circuit secondaire sur commande de la pompe à chaleur 2. Lorsque les fluides de chacun des circuits est en mouvement, ils transfèrent de la chaleur entre eux à travers l'échangeur, en fonction de leur niveau de température, d'une manière connue en soi. Le ballon 1 comporte en outre des moyens d'appoint pour chauffer l'eau contenue dans le ballon 1. Ces moyens d'appoint sont dans cet exemple deux résistances électriques 11, 12 traversant la paroi du ballon 1 ou le plateau 17 et comportant des parties plongeantes qui s'étendent dans le ballon 1. La première résistance 11 est placée sensiblement aux trois-quarts de la hauteur du ballon 1, tandis que la deuxième résistance 12 est placée en partie inférieure au quart de la hauteur, en dessous de la première résistance 11. Le système de production d'eau chaude comporte en outre une unité de régulation 7 afin de piloter le système. L'unité de régulation 7 comporte des entrées qui sont reliées à des sondes de températures, au débitmètre 40 et à la pompe à chaleur 2. Parmi ces sondes de température, une première sonde 71 est placée au dessus de la première résistance 11, par exemple dans un doigt de gant, pour mesurer la température de l'eau du ballon 1 en partie supérieure. Une deuxième sonde 72 est placée dans le ballon 1 légèrement au-dessus de la deuxième résistance 12, par exemple dans un doigt de gant, pour mesurer la température de l'eau dans la partie inférieure du ballon 1. Une troisième sonde 73 de température est placée sur la conduite d'homogénéisation 6. Une quatrième sonde 74 est placée sur la conduite d'alimentation 4 à proximité du débitmètre 40 et une cinquième sonde 75 est placée sur la conduite d'eau chaude 5 en aval de la connexion de la conduite d'homogénéisation 6. L'unité de régulation 7 reçoit aussi une connexion sur une entrée de communication en provenance de la pompe à chaleur 2. L'unité de régulation 7 comporte en outre des sorties pour piloter le système. Elle comporte en particulier une première sortie pour piloter la première résistance 11 et une deuxième sortie pour piloter la deuxième résistance 12. Une troisième sortie est connectée à la pompe d'homogénéisation 60 et une quatrième sortie est connectée à la pompe à chaleur 2. Les liaisons depuis les entrées et les sorties vers les divers appareils sont réalisées par des fils ou des câbles électriques adaptés. L'unité de régulation 7 comporte en outre des moyens de saisie 70 pour réaliser une interface avec des utilisateurs, un écran 76 pour afficher des informations, des témoins lumineux 77 pour informer rapidement de son état et une horloge interne, non représentée. L'unité de régulation 7 contient des informations en mémoire, dont certaines sont programmables par l'utilisateur par des moyens classiques qui ne seront pas décrits. Parmi ces informations, on trouve en particulier : une température de consigne Tcons, qui détermine la température à laquelle on arrête les moyens de chauffe ; une température d'activation, au-dessous de laquelle on 30 actionne les moyens principaux de chauffe ; une heure de fin d'appoint Hf à laquelle on souhaite que le cycle de chauffe d'appoint soit terminé ; et - une température de sécurité. Le système a plusieurs modes de fonctionnement 35 selon son état, avec en particulier un mode de fonctionnement principal et un mode de fonctionnement d'appoint. Le système alterne principalement entre ces deux modes de fonctionnement au cours du déroulement d'une journée. Dans le mode de fonctionnement principal, l'unité de régulation 7 actionne les moyens principaux, à savoir la pompe à chaleur 2, pour atteindre la température de consigne Tcons pour la température mesurée dans le ballon 1. Dans le mode de fonctionnement d'appoint, on actionne les moyens d'appoint pour atteindre la température de consigne Tcons si les moyens principaux ne suffisent pas à atteindre la consigne à l'heure de fin d'appoint. Le système a en outre un mode d'attente, un mode de choc thermique et un mode de relance de jour. L'unité de régulation 7 et la pompe à chaleur 2 communiquent selon un protocole spécifique. L'unité examine l'état sur l'entrée de communication et considère que la pompe à chaleur 2 est dans l'état normal lorsque l'entrée est à un premier niveau logique, par exemple sans tension, à l'état d'arrêt lorsque l'entrée reçoit une série de trois impulsions entre le premier niveau logique et un deuxième niveau logique, par exemple avec une tension de 230 V, pendant une seconde à intervalles de deux secondes, et à l'état de défaut lorsque l'entrée reçoit le deuxième niveau logique pendant une durée supérieure à une durée prédéterminée, par exemple de six secondes. L'indication d'un état normal précise que la pompe à chaleur 2 est en mesure de fournir de la chaleur. Celui d'un état d'arrêt se produit lorsque la pompe n'est pas dans des conditions permettant de fournir de la chaleur, par exemple lorsqu'elle la différence de température entre l'air extérieur et celle dans le circuit primaire est trop importante pour un fonctionnement efficace de la pompe à chaleur 2. Un état de défaut correspond à la détection d'un dysfonctionnement au niveau de la pompe à chaleur 2. Cet état disparaît après l'acquittement du défaut au niveau de la pompe à chaleur 2. Dans le mode de fonctionnement normal, le système commande la pompe à chaleur 2 en activant un signal sur la quatrième sortie jusqu'à ce que la température de consigne Tcons mesurée par la deuxième sonde 72 soit atteinte. La température est maintenue à cette consigne par l'activation de la pompe à chaleur 2 autant que nécessaire, en appliquant une hystérésis sur cette consigne.

Pendant ce mode de fonctionnement, si la température mesurée par la deuxième sonde 72 descend en-dessous de la température de sécurité, par exemple 8°C, on arrête la pompe à chaleur 2 et on actionne les moyens d'homogénéisation 60 pendant une durée prédéterminée, par exemple 3 minutes. Ce cycle d'homogénéisation est repris à intervalle régulier, par exemple toutes les heures, tant que nécessaire. La pompe à chaleur 2 est remise en route dès que la température mesurée par la deuxième sonde 72 dépasse la température de sécurité augmentée d'une hystérésis. Le mode de fonctionnement d'appoint est activé quotidiennement après le mode de fonctionnement normal à une heure de déclenchement calculée par rapport à l'heure de fin d'appoint. Le principe est d'activer les moyens d'appoint 11, 12 le plus tard possible, mais suffisamment tôt pour garantir que la température de consigne Tcons sera atteinte à l'heure de fin d'appoint. Pour activer ce mode, l'unité de régulation 7 calcule de manière régulière une durée estimée pour le fonctionnement de l'appoint. La durée estimée est calculée selon la formule suivante : D=m+ Vol.AT 860(p +P2) avec AT=Tons-T,+T2 2 - D : durée estimée, en h ; - Vol : volume du ballon 1, en 1 ; - Pl et P2 : puissances nominales respectives de la première et de la deuxième résistance 12, en kW ; - 860 : facteur lié à la capacité calorifique de l'eau et à la conversion des unités ; m : terme de valeur fixe, correspondant à une durée de maintien réglementaire, en h, par exemple 1 h ; - Tl et T2 : mesures réalisées respectivement par la première et la deuxième sonde 71, 72.

On détermine alors une heure de début d'appoint He par la formule : He = Hf - D Dans une première phase du mode de fonctionnement d'appoint, déclenchée 30 minutes avant He, on pilote le fonctionnement de la première résistance 11. A partir de l'heure He, dans une deuxième phase, on pilote en plus la deuxième résistance 12 et la pompe d'homogénéisation 60. La première phase permet d'initier l'appoint tout en préservant la possibilité de chauffer l'eau du ballon 1 avec la pompe à chaleur 2. En effet, l'eau dans le bas du ballon 1 n'est pas réchauffée par la première résistance 11 pendant cette phase. Comme le terme He est recalculé pendant cette phase, le démarrage de la deuxième phase peut encore être retardé, ce qui optimise l'utilisation de la pompe à chaleur 2. L'unité de régulation 7 passe dans le mode d'arrêt lorsqu'elle reçoit une information d'état d'arrêt ou de défaut depuis la pompe à chaleur 2. Dans le mode d'arrêt, le pilotage de la pompe à chaleur 2 et des résistances 11, 12 est arrêté. Le mode d'arrêt est activé par exemple après la réception d'un état d'arrêt, et maintenu dans ce cas pendant une durée prédéterminée, par exemple 30 minutes. Le mode d'arrêt après la réception d'un état de défaut est maintenu tant que le signal de défaut est présent. Le mode d'arrêt est également activé à la suite du mode de fonctionnement d'appoint, jusqu'à ce que la température de la deuxième sonde 72, donc en bas du ballon 1, descende au-dessous de la température d'activation. A ce moment, le mode de fonctionnement normal est activé. Cette température baisse lorsque de l'eau froide entre dans le bas du ballon 1 pour remplacer l'eau chaude soutirée dans le haut du ballon 1 par la conduite d'eau chaude 5. A tout moment, un mode de relance peut être activé soit manuellement, soit de manière automatique à des moments programmés à l'avance. Dans ce mode, l'unité de régulation 7 actionne la première résistance 11 sans actionner les moyens d'homogénéisation 60. Dans ce mode de fonctionnement, une consigne de température spécifique est utilisée, et les moyens d'appoint 11, 12 sont actionnés pour que la température mesurée par la première sonde 71 atteigne cette consigne de relance. Le mode de fonctionnement de relance s'arrête lorsque la consigne de relance est atteinte, après sept heures de chauffe ou si le mode de fonctionnement d'appoint ou de choc thermique se lance. A tout moment, un mode de choc thermique peut être activé soit manuellement, soit de manière automatique à des moments programmés à l'avance. Dans ce mode, l'unité de régulation 7 actionne les moyens d'appoint 11, 12 et les moyens d'homogénéisation 60. Dans ce mode de fonctionnement, une consigne de température de choc thermique spécifique est utilisée, par exemple 70°C, et les moyens d'appoint 11, 12 sont actionnés pour que la température mesurée par la première sonde 71 atteigne cette consigne de choc thermique. Lorsque la température mesurée par la première sonde 71 atteint un seuil prédéterminé, inférieur à la température de consigne Tcons de choc thermique, par exemple de 10K, la surveillance du système se fait sur la température de la troisième sonde 73, sur la conduite d'homogénéisation 6. Le mode de fonctionnement de choc thermique s'arrête trois minutes après que la consigne de choc thermique diminuée d'un écart de garde a été atteinte par la troisième sonde 73, ou après une durée prédéterminée. Dans ce dernier cas, un défaut de la pompe d'homogénéisation 60 est signalé si la troisième sonde 73 n'a pas atteint la consigne de choc thermique diminuée d'un écart de garde, et un défaut de chauffe du ballon 1 est signalé si la température mesurée par la première sonde 71 n'a pas atteint la consigne de choc thermique.

Le mode de choc thermique est arrêté. Les températures mesurées par la quatrième et la cinquième sonde 74, 75 sont utilisées en combinaison avec la mesure de débit issue du débitmètre 40 pour déterminer une quantité de chaleur fournie par le système de production d'eau chaude. En combinaison avec une mesure d'énergie électrique consommée, on peut avoir ainsi une indication sur l'efficacité de la pompe à chaleur 2. Si l'indication de la puissance des résistances 11, 12 n'est pas fournie à l'unité de régulation 7, celle-ci prend une valeur forfaitaire, programmable, pour déterminer la durée du mode de fonctionnement d'appoint. L'unité de régulation 7 peut être prévue pour commander d'autres configurations de système de production d'eau chaude. Le système peut par exemple ne comporter que la deuxième résistance 12 électrique en bas du ballon 1, ou la première résistance 11 en haut. Dans ce cas, la résistance est mise en route à l'heure He moins 30 min, et la pompe d'homogénéisation 60 à He. La puissance prise en compte dans le calcul de D n'est que celle de ladite résistance.

Claims (14)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de commande d'un système de production d'eau chaude, le système comportant un ballon (1) pour contenir l'eau, des moyens principaux (2) de chauffe de l'eau du ballon (1) et des moyens d'appoint (11, 12) pour chauffer directement l'eau du ballon (1), procédé selon lequel, dans un mode de fonctionnement principal, on actionne les moyens principaux (2) pour atteindre une température de consigne (Tcons) pour la température mesurée dans le ballon (1), et dans un mode de fonctionnement d'appoint, on actionne les moyens d'appoint (11, 12) pour atteindre la température de consigne (Tcons), le mode de fonctionnement d'appoint étant activé quotidiennement à une heure de déclenchement, caractérisé en ce que l'heure de déclenchement est calculée par une heure de fin d'appoint (Hf) diminuée par une durée (D) estimée en fonction de la température mesurée dans le ballon (1).
2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les moyens principaux comportent une pompe à chaleur (2).
3. 3. Procédé selon la revendication 1, selon lequel on détermine la durée estimée (D) en fonction en outre de la puissance nominale de chauffe des moyens d'appoint (11, 12).
4. 4. Procédé selon la revendication 3, selon lequel la durée estimée (D) comporte un terme proportionnel au volume nominal du ballon (1), à une différence de température entre la température de consigne (Tcons) et la température mesurée, et inversement proportionnel à la puissance nominale de chauffe des moyens d'appoint (11, 12).
5. 5. Procédé selon la revendication 3, selon lequel 35 la durée estimée (D) comporte en outre un terme de valeur fixe (m).
6. 6. Procédé selon la revendication 3, selon lequel la température mesurée est une moyenne de valeurs fournies par des sondes de température (71, 72) réparties sur la hauteur du ballon (1).
7. 7. Procédé selon la revendication 1, selon lequel, le système comportant des moyens d'homogénéisation (60) de la température dans le ballon (1), on actionne lesdits moyens d'homogénéisation (60) pendant le mode de fonctionnement d'appoint.
8. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il a un mode de relance dans lequel on actionne les moyens d'appoint (11, 12) à la demande, et sans actionner les moyens d'homogénéisation (60).
9. 9. Procédé selon les revendications 2 et 7 prises en combinaison, selon lequel on actionne les moyens d'homogénéisation (60) pendant une durée prédéterminée lorsque la température mesurée est inférieure à un seuil prédéterminé, inférieur à la température de consigne (Tcons).
10. 10. Procédé selon la revendication 2, selon lequel la pompe à chaleur (2) donne des informations d'état au système de production d'eau chaude, lesdites informations d'état comprenant les indications d'un état normal, dans lequel la pompe à chaleur (2) est en mesure de fournir de la chaleur, d'un état d'arrêt dans lequel la pompe n'est pas dans des conditions permettant de fournir de la chaleur, et d'un état de défaut dans lequel un dysfonctionnement a été détecté.
11. 11. Procédé selon la revendication 10, selon lequel on cesse d'actionner la pompe à chaleur (2) pendant une durée prédéterminée lorsque la pompe à chaleur (2) donne une indication d'état d'arrêt.
12. 12. Unité de régulation d'un système de production d'eau chaude, le système comportant un ballon (1) pour contenir l'eau, une première sonde (71) de température pour mesurer une température, des moyens principaux (2) de chauffe de l'eau du ballon (1) et des moyens d'appoint (11, 12) pour chauffer directement l'eau du ballon (1), l'unité de régulation (7) ayant un mode de fonctionnement principal dans laquelle elle actionne les moyens principaux (2) pour atteindre une température de consigne (Tcons) pour la température mesurée dans le ballon (1), et un mode de fonctionnement d'appoint dans lequel elle actionne les moyens d'appoint (11, 12) jusqu'à ce que la température mesurée atteigne la température de consigne (Tcons), l'unité comportant des moyens de calcul (7) pour déterminer une heure de déclenchement et pour activer le mode de fonctionnement d'appoint quotidiennement à ladite heure de déclenchement, caractérisée en ce que l'heure de déclenchement est calculée par soustraction à une heure de fin d'appoint d'une durée estimée (D) en fonction de la température mesurée dans le ballon (1).
13. 13. Unité selon la revendication 12 mettant en oeuvre le procédé selon la revendication 10, l'unité de régulation (7) comportant une entrée pour être reliée à une pompe à chaleur (2), l'unité considérant que la pompe à chaleur (2) est dans l'état normal lorsque l'entrée est à un premier niveau logique, à l'état d'arrêt lorsque l'entrée reçoit une série d'impulsions entre le premier niveau logique et un deuxième niveau logique, et à l'état de défaut lorsque l'entrée reçoit le deuxième niveau logique pendant une durée supérieure à une durée prédéterminée.
14. 14. Système de production d'eau chaude comportant un ballon (1) pour contenir l'eau, une première sonde (71) de température pour mesurer une température, des moyens principaux (2) de chauffe de l'eau du ballon (1) et des moyens d'appoint (11, 12) pour chauffer directement l'eau du ballon (1), caractérisé en ce qu'il comporte une unité de régulation (7) selon la revendication 12 pour piloter les moyens principaux (2) et les moyens d'appoints (11, 12) .