FR3009609A1

FR3009609A1 - Procede de gestion du chauffage d'eau dans une cuve d'un chauffe-eau

Info

Publication number: FR3009609A1
Application number: FR1357935A
Authority: FR
Inventors: Jean-Yves Gaspard
Original assignee: WINSLIM
Current assignee: WINSLIM
Priority date: 2013-08-09
Filing date: 2013-08-09
Publication date: 2015-02-13
Anticipated expiration: 2033-08-09
Also published as: CN105659036B; EP3030844A1; FR3009609B1; CN105659036A; US10060650B2; EP3030844B1; WO2015018733A1; US20160187027A1

Abstract

L'invention concerne un procédé de gestion du chauffage d'eau dans une cuve (2) d'un chauffe-eau (1) qui comporte un dispositif de chauffage électrique de l'eau dans la cuve (2), caractérisé en ce qu'il comporte, lorsqu'une phase de chauffe de l'eau est commandée: une activation d'une chauffe par le dispositif de chauffage, une détermination d'une variation temporelle de température dans la cuve (2) et une détermination d'au moins un état de remplissage en eau de la cuve (2) fonction de la variation temporelle.

Description

DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention est relative aux appareils de chauffage de l'eau autrement appelés chauffe-eaux. Elle concerne en particulier un procédé de gestion de chauffage d'eau destiné à prévenir d'une éventuelle insuffisance d'eau dans le chauffe-eau. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Les chauffe-eaux sont des dispositifs permettant de chauffer l'eau pour différents besoins ménagers ou industriels. Il est entendu par chauffe-eau un appareil à accumulation d'eau qui possède au moins une cuve servant de corps de chauffe de stockage d'eau chaude, dite aussi fréquemment ballon. L'eau est admise dans la cuve de stockage où elle est destinée à y être chauffée. En outre, l'invention concerne un chauffe-eau électrique à accumulation d'eau. La capacité d'une telle cuve est plus ou moins importante suivant les besoins auxquels les appareils à accumulation sont dédiés, par exemple en étant associés avec un robinet de lavabo, une douche et/ou une baignoire, etc. De manière connue, un chauffe-eau électrique possède généralement un dispositif de chauffage plongeant dans la cuve servant de corps de chauffe, permettant de chauffer l'eau qu'il contient. L'eau dans la cuve d'un chauffe-eau se stratifie naturellement si elle n'est pas brassée : l'eau chaude au-dessus et l'eau froide en dessous. La température de l'eau au sein du corps de chauffe est, de manière connue, contrôlée par un capteur ou une sonde, ladite sonde étant plongée dans la cuve et positionnée de préférence à proximité du dispositif de chauffage de l'eau. La sonde ne peut pas être placée trop près du dispositif de chauffage car dans ce cas, la sonde détecterait la température du dispositif de chauffage et non la température de l'eau à chauffer. L'inconvénient de cette sonde, destinée à mesurer la température de l'eau, est qu'elle n'est pas configurée pour percevoir efficacement et surtout rapidement la surchauffe du dispositif de chauffage ; ledit dispositif risquant de poursuivre la chauffe jusqu'à sa détérioration irrévocable dans le cas où il ne peut pas échanger sa chaleur efficacement avec l'eau. Le problème est d'autant plus manifeste pour des chauffe-eaux comprenant un dispositif de chauffage sous la forme d'une résistance. En effet, les résistances sont connues pour présenter une surface d'échange avec l'eau particulièrement faible, tout en requérant un temps important pour chauffer l'eau. Dès lors, il s'avère particulièrement difficile de détecter, finement et de manière réactive, une surchauffe du dispositif de chauffage. La surchauffe est très souvent détectée trop tard entrainant des dommages irréversibles pour le chauffe-eau et le dispositif de chauffage. Ainsi, la surchauffe du dispositif chauffant est un problème majeur et connu, dû à manque d'échange calorifique corps de chauffe, à un manque d'irrigation ou à un entartrage trop prononcé.

La présente invention permet de résoudre tout ou, du moins, une partie des inconvénients des techniques actuelles. Un problème à la base de la présente invention est de proposer un procédé de gestion de chauffage évitant la surchauffe du dispositif de chauffage par la détection d'une probable insuffisance en eau dans la cuve du chauffe-eau. RESUME DE L'INVENTION Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l'invention un procédé de gestion du chauffage d'eau dans une cuve d'un chauffe-eau qui comporte un dispositif de chauffage électrique de l'eau dans la cuve, caractérisé en ce qu'il comporte, lorsqu'une phase de chauffe de l'eau est commandée: une activation d'une chauffe par le dispositif de chauffage, une détermination d'une variation temporelle de température dans la cuve et une détermination d'au moins un état de remplissage en eau de la cuve fonction de la variation temporelle.

L'invention concerne également un système de chauffage d'eau dans une cuve d'un chauffe-eau, comportant un dispositif de chauffage électrique de l'eau et un dispositif de gestion de chauffe configuré pour commander l'activation et la désactivation du dispositif de chauffage, caractérisé en ce que le dispositif de gestion de chauffe comporte au moins un capteur de mesure de température apte à mesurer une température dans la cuve et des moyens agencés pour exécuter le procédé selon l'une des revendications précédentes.

L'effet technique, induit par le procédé et le système de chauffage d'eau d'un chauffe-eau selon l'invention, est de prévenir contre les risques de surchauffe dans un chauffe-eau par la détection d'un niveau insuffisant en eau dans la cuve du chauffe-eau, pouvant causer des dysfonctionnements du chauffe-eau. L'invention propose ainsi un procédé de détection relativement simple à mettre en place et peu coûteux permettant d'éviter, en cas de surchauffe du dispositif de chauffage, des frais de réparation voire de remplacement d'un chauffe-eau, lesquels s'avérant être relativement élevés. Avantageusement, la détection d'un problème, en particulier d'un remplissage en eau insuffisant, s'opère après un faible échauffement du dispositif si bien qu'aucun risque de dégât matériel n'est pris. BREVE INTRODUCTION DES FIGURES Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description détaillée d'un mode de réalisation de cette dernière illustrée par les dessins d'accompagnement suivants, dans lesquels : - La figure 1 illustre une coupe transversale d'un chauffe-eau. Le chauffe-eau comprend une cuve destinée à recevoir un volume d'eau et un dispositif de 20 chauffage. - La figure 2 illustre une coupe transversale du fourreau à l'intérieur duquel se trouve un élément de chauffage. - La figure 3 illustre une coupe transversale de l'intérieur du fourreau. - La figure 4 est une vue d'un support destiné à être logé à l'intérieur du 25 fourreau. - La figure 5 illustre une représentation schématique des différentes étapes du procédé selon l'invention relativement à des variables de temps et de température. 30 Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l'invention. Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l'invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques.

DESCRIPTION DETAILLEE Avant d'entamer une revue détaillée de modes de réalisation de l'invention, sont énoncées ci-après des caractéristiques optionnelles qui peuvent éventuellement être utilisées en association ou alternativement : - La détermination d'au moins un état de remplissage comprend la détermination d'un état de remplissage insuffisant à détermination d'une variation temporelle positive supérieure à une valeur prédéfinie. - Une interdiction d'une poursuite ou d'une reprise de la chauffe est prise suite à la détermination de l'état de remplissage insuffisant. - L'interdiction est maintenue jusqu'à détermination d'un état de remplissage suffisant. - Durant l'interdiction, on effectue une deuxième détermination d'une variation temporelle de température, on effectue une deuxième détermination d'un état de remplissage en eau de la cuve comprenant la détermination d'un état de remplissage suffisant à détermination d'une variation temporelle négative inférieure à une valeur prédéfinie. - La détermination d'au moins un état de remplissage comprend la détermination d'un état de remplissage suffisant à détermination d'une variation temporelle positive inférieure à une valeur prédéfinie. - On effectue la phase de chauffe commandée à détermination de l'état de remplissage suffisant. - Durant la phase de chauffe, on effectue une détermination périodique d'une variation temporelle de température dans la cuve durant un intervalle de temps prédéfini, une détermination d'un état de remplissage insuffisant en eau de la cuve à détermination d'une variation temporelle positive supérieure à une valeur prédéfinie, un arrêt de la chauffe suite à la détermination de l'état de remplissage insuffisant. - La détermination d'une variation temporelle est opérée par calcul du rapport de la différence entre une température mesurée à l'activation de la chauffe et une température après une durée prédéfinie, et de la durée prédéfinie. - La durée prédéfinie est comprise entre 2 et 4 minutes. - La chauffe est opérée à une puissance inférieure à 1500 kW. Ces valeurs varient suivant les caractéristiques de la cuve, notamment son volume. - La chauffe est stoppée avant la détermination d'au moins un état de remplissage. - On utilise un dispositif de chauffage comportant au moins un inducteur et au moins une charge, l'inducteur étant configuré pour produire un courant induit dans la charge. Cette technique est transposable à d'autres systèmes de chauffe notamment résistifs. L'avantage du système à induction est d'une part, la facilité de commande de la puissance, d'autre part, la présence de capteurs de température électroniques associés à un système de traitement performant (microcontrôleur) permettant de réaliser avec précision des séquences de chauffe et de mesures de température durant ces chauffes. - Le dispositif de chauffage comporte au moins un inducteur et au moins une charge, l'inducteur étant configuré pour produire un courant induit dans la 15 charge. - Le chauffe-eau comporte une cuve apte à recevoir de l'eau et un système selon l'invention. - La cuve est délimitée par une enveloppe périphérique et la paroi d'un fourreau située dans le volume intérieur de l'enveloppe périphérique, le 20 dispositif de chauffage étant au moins en partie plongeant dans le fourreau. - La charge est formée au moins en partie par la paroi du fourreau étanche et l'inducteur est logé dans le fourreau. Les figures 1 à 4 décrivent un exemple de chauffe-eau comportant un 25 dispositif de chauffage électrique de l'eau et un dispositif de gestion de chauffe configuré pour commander l'activation, le contrôle et la désactivation du dispositif de chauffage, permettant d'exécuter le procédé selon l'invention. La figure 1 illustre une coupe transversale d'un chauffe-eau 1. Le chauffe-eau 1 comprend une cuve 2 destinée à recevoir un volume d'eau et un dispositif 30 de chauffage. La cuve 2 a, par exemple, une contenance supérieure à 10 litres, de préférence, supérieure à 20 litres. La cuve 2 est délimitée d'une part par une enveloppe périphérique 3 et d'autre part par la paroi 4 d'un fourreau 5 étanche plongeant dans le volume intérieur de l'enveloppe périphérique 3. La cuve comporte une ouverture 7, de préférence sous la forme d'une trappe, permettant d'insérer l'élément chauffant, cet élément chauffant pouvant être inséré dans un fourreau pouvant lui-même être inséré au travers de l'ouverture 7. La cuve 2 comprend à l'une de ses extrémités longitudinales deux embouchures : une embouchure 6a d'arrivée d'eau destinée à être chauffée et une embouchure 6b de sortie d'eau chauffée. Le dispositif de chauffage comprend au moins un inducteur 10 logé dans le fourreau 5 et au moins une charge formée par au moins une partie de la paroi 4 du fourreau 5. L'inducteur 10 est avantageusement, indirectement, générateur de chaleur. Le principe du chauffage par induction possède de nombreux avantages. L'induction nécessite un champ magnétique générant un courant induit dans une pièce électriquement conductrice appelée la charge et, donc, crée un échauffement dans cette charge. L'inducteur 10 peut avantageusement être positionné sur un support 9. De manière particulièrement avantageuse, le support 9 simplifie la phase de bobinage, en cela qu'il sert à la fois à la réalisation de l'inducteur 10 et également à son maintien dans le chauffe-eau 1. Ceci permet d'éviter des phases longues et coûteuses de solidification du bobinage inducteur de façon à assurer sa cohésion mécanique (c'est-à-dire par exemple la thermo-adhérence). Le support 9 est monté fixement dans le fourreau 5. De préférence, le support 9 est fixé relativement au fourreau 5 par une seule de ses extrémités située du côté de l'ouverture 7; ladite ouverture 7 étant située au travers de l'enveloppe périphérique 3 du chauffe-eau 1, à une des extrémités longitudinales du chauffe-eau 1. Préférentiellement, la cuve 2 et/ou le fourreau 5 et/ou l'inducteur 10 présentent des formes cylindriques. Selon un autre mode de configuration, le fourreau 5 et l'inducteur 10 présentent des formes parallélépipèdes rectangles. Dans ce dernier cas, la cuve 2 prend, de manière particulièrement avantageuse, une forme parallélépipède rectangle de sorte à offrir un gain de place en utilisation. Le chauffe-eau comprend également un dispositif de gestion de chauffe comprenant au moins un fourreau secondaire 8 de chaleur destiné à contrôler la température à l'intérieur de la cuve 2. Le fourreau secondaire 8 peut se présenter sous la forme d'un tube. Ce fourreau secondaire 8 est préférentiellement un fourreau de petit diamètre permettant de recevoir un capteur de température qui est, par exemple, une sonde de température de type CTN (Coefficient de Température Négatif), la sonde CTN étant une thermistance dont la résistance diminue de façon uniforme avec la température. Il convient de s'assurer que le contact thermique entre le fourreau secondaire 8 et la sonde de température placée en son sein est correct. Le fourreau secondaire 8 s'étend suivant la direction longitudinale du fourreau 5. Le fourreau secondaire 8 est situé à proximité de la paroi 4 externe du fourreau 5 et, par exemple, à moins de 2 centimètres.

La figure 2 illustre une coupe transversale du fourreau 5. La paroi 4 du fourreau 5 est étanche de sorte à éviter l'entrée d'eau dans le dispositif de chauffage. La paroi 4 du fourreau 5 est avantageusement formée d'une tôle d'acier d'épaisseur, par exemple, comprise entre 0.4 millimètre (mm) et 2.3 millimètres. Avantageusement, le fourreau 5 est émaillé tout comme l'intérieur de la cuve 2; l'émail accrochant mieux sur de l'acier décarburé. L'acier décarburé est très magnétique et donc s'avère être une très bonne charge pour un système de chauffe par induction. Il convient de rappeler que la puissance de chauffe se dissipe dans une épaisseur d'environ 0.4 mm (fréquence d'induction de 20 kHz) au regard du système inducteur et donc qu'il est nécessaire que l'épaisseur du fourreau soit d'au moins d'une épaisseur de 0.4 mm. Le fourreau 5 comporte une ouverture d'accès à l'une de ses extrémités, le support 9 étant inséré dans le fourreau 5 par ladite extrémité. Le fourreau secondaire 8 est préférentiellement fixé par une de ses extrémités longitudinales sur une première face d'une platine 12 d'avant d'être inséré dans la cuve 2. Le fourreau secondaire 8 est un tube soudé sur la même platine que le fourreau 5 et est émaillé comme ledit fourreau 5. La platine 12 a ici la forme d'un disque. La platine 12 est fixée sur la paroi externe de la cuve 2 par l'intermédiaire d'un joint d'étanchéité. Avantageusement le fourreau 5 comprend une base 11 fixée à l'une de ses extrémités longitudinales. La base 11 est de préférence de la forme d'un disque ou d'un carré. De manière particulièrement avantageuse, le dispositif de chauffage à l'intérieur du fourreau 5 peut être retiré du chauffe-eau par un simple retrait des moyens de fixation. A titre exceptionnel, le dispositif de chauffage peut être contrôlé, vérifié, voire changé sans ouvrir donc sans avoir à vidanger la cuve 2. Le support 9 sert de support de bobinage 22. Pour « bobiner », on insère le fil 21 de bobinage 22 à l'intérieur du support 9 et l'on vient le sertir vers l'extrémité de la base 11. On tend alors le fil 21 et on le fait passer par un créneau de la surface d'appui 13 située à une des extrémités du support 9. Le support 9 peut alors être fixé sur la bobineuse (semblable à un tour) et le fil 21 de bobinage 22 qui est passé par le créneau de la surface d'appui 13 du support 9 se trouve alors immédiatement à la bonne place pour commencer le bobinage. A la fin du bobinage, le fil est coupé et passé au travers des fentes 19 ou encoches de maintien jusqu'à atteindre la surface d'appui 14 située à l'autre extrémité du support 9. Avantageusement, le support 9 comprend plusieurs fentes 19 car il est prévu différentes versions d'inducteurs suivant la puissance demandée. Les encoches ou fentes 19 servent à coincer le fil 21 de bobinage 22 qui est repassé au centre du support 9 pour rejoindre le fil 21 de départ mais diamétralement opposé. Les deux fils 21 sont connectés sur leurs connecteurs respectifs solidaires de la base 11. La figure 3 illustre une coupe transversale de l'intérieur du fourreau 5 et du 20 fourreau secondaire 8. L'inducteur 10 comporte un bobinage 22 formé sur le support 9. Le support 9 comporte une surface externe latérale pourvue d'une portion de bobinage 22 et d'une portion de calage 13. La portion de bobinage 22 est en retrait relativement à la portion de calage 13. La portion de calage comprend une surface d'appui 13 sur la paroi interne du fourreau 5. La surface 25 d'appui 13 comporte deux portions situées de part et d'autre de la portion de bobinage 22 suivant une direction longitudinale du fourreau 5. Le retrait 17 de la portion de bobinage 22 relativement à la portion de calage 13 est supérieur à l'épaisseur du bobinage 22. L'espace 16 séparant le bobinage 22 et la face interne de la paroi 4 du fourreau 5 est, de préférence, inférieur à 5 millimètres 30 et, avantageusement, inférieure à 1 millimètre. De manière surprenante, il est en effet avantageux que le bobinage 22 de l'inducteur 10 soit placé à proximité du fourreau 5. Cela favorise une concentration de l'échauffement sur une portion seulement de l'épaisseur du fourreau 5. Il convient de noter que, de manière surprenante, l'homme de métier a tendance à éloigner les bobinages de type inducteur des éléments chauffés. En effet, comme leur nom l'indique, les éléments chauffés chauffent et ont tendance à provoquer l'échauffement des systèmes inducteurs s'ils sont placés trop près. Or, les bobinages inducteurs sont en général isolés par des vernis organiques dont les plus performants ne supportent pas des températures supérieures à 220°C. Dans la présente invention, on vient avantageusement chauffer la paroi 4 interne (d'une épaisseur par exemple de 0.4 mm) du fourreau 5 qui s'échauffe. Or, le fourreau 5 est plongé dans l'eau avec qui il échange sa chaleur. Pendant la phase de chauffe, la température du fourreau 5 est donc toujours supérieure à la température de l'eau pour que l'échange se fasse, mais la différence de température reste faible, par exemple 30°C pour une puissance injectée de 1800 Watts (W). De ce fait, si la température maximum de l'eau à chauffer est 65°C, le fourreau 5 atteint au maximum 95°C et le fourreau 5 peut alors être considéré comme une zone froide pour le bobinage 22 inducteur. Il est alors avantageux de rapprocher le bobinage 22 inducteur du fourreau 5 de façon à le refroidir. Ce rapprochement est également avantageux pour sa construction car on augmente alors le couplage à la charge et donc le système inducteur a besoin de moins d'ampères tours pour fonctionner correctement avec son onduleur associé, ce qui augmente le rendement de l'ensemble et diminue ainsi le coût. A noter enfin qu'il peut être nécessaire d'interposer un isolant électrique supplémentaire autour du bobinage 22 dans le cas où la distance, entre le bobinage 22 et le fourreau 5 relié à la terre, devient faible. La surface d'appui 13 et la face interne du fourreau 5 sont agencées en ajustement glissant. De manière particulièrement avantageuse, lors de l'insertion du support 9 dans le fourreau Set en utilisation, la surface d'appui 13 évite au bobinage 22 de venir en contact avec la face interne de la paroi 4 du fourreau 5. Avantageusement, le diamètre de la surface d'appui 13, 14, supérieur au diamètre de la portion de bobinage 22, permet, d'une part, de protéger le bobinage 22 et, d'autre part, de contrôler le jeu d'insertion du support 9 comprenant le bobinage 22 dans le fourreau 5.

La figure 4 illustre une vue du support 9. Le support 9 se présente préférentiellement sous la forme d'un tube creux. De manière particulièrement avantageuse, le support 9 est configuré de sorte à coopérer avec la forme de la paroi 4 interne du fourreau 5. Une première extrémité longitudinale du support 9 comprend une première portion de calage comportant une base 11, une surface d'appui 13, 14 et au moins une fente 19, de retenue de fil 21 de bobinage 22. Une deuxième extrémité longitudinale du support 9, opposée à la première, comprend une surface d'appui 13, 14 et au moins une fente 19 de retenue de fil 21 de bobinage 22. La surface d'appui 13, 14 comporte, de manière particulièrement avantageuse, une pluralité de sommets de créneaux formés sur une portion annulaire de la portion de calage. Préférentiellement, les créneaux permettent un équilibre du support 9 au sein du fourreau 5. Ils limitent aussi les phénomènes d'hyperstatisme lors de l'insertion. Les créneaux permettent avantageusement une simplification du bobinage 22. Selon un mode de configuration où le fourreau 5 est de forme parallélépipède rectangle, on utilisera de préférence un bobinage 22 d'inducteur de type Pan Cake, sans recourir à l'utilisation d'un support 9. Avantageusement, la paroi du support 9 est ajourée de sorte à favoriser un transfert de chaleur au sein du fourreau 5, minimiser le poids du support 9 et donc son coût. A titre préféré, le support 9 est formé de matériaux résistants aux hautes températures tels que les matières plastiques (par exemple, BMC « Bulk Molding Compound » comprenant de la résine Polyester ou le Vinylester) renforcées par des fibres de verre. En position, le support 9 s'étend suivant la direction longitudinale du fourreau 5. Le support 9 est avantageusement creux et son centre peut autoriser le passage du fil 21 de bobinage 22. La figure 5 illustre une représentation schématique des différentes étapes du procédé selon l'invention relativement à des variables de temps t et de température T. Les diverses phases présentées ne sont que des exemples de situations pouvant se produire. En outre, les variations de température sont illustrées comme étant linéaires, mais uniquement pour simplifier la représentation du principe de l'invention, ces variations pouvant avoir d'autres formes de courbes. Le dispositif de gestion de chauffe comporte au moins un fourreau secondaire 8 de mesure de température apte à mesurer une température dans la cuve 2 et des moyens agencés pour exécuter le procédé. Le fourreau secondaire 8 est avantageusement équipé d'une sonde de température. Cette sonde est de préférence rentrée en butée dans le fourreau secondaire 8. Les données mesurées par le capteur sont, avantageusement, transmises à des moyens agencés pour exécuter le procédé de l'invention. Préférentiellement, ces moyens comportent un microprocesseur ou un microcontrôleur, et sont aptes à récupérer les données, les analyser puis ensuite transmettre une information de commande, par exemple, d'arrêt ou de poursuite de chauffe au dispositif de chauffage du chauffe-eau. Ces moyens peuvent comprendre tout composant électronique tel que des systèmes automates, des mémoires, des interfaces de réception et d'acquisition de données, par exemple de température, et de commande, ainsi que des instructions exécutables par au moins un processeur pour mettre en oeuvre le procédé ici présenté. Lorsqu'une phase de chauffe de l'eau est commandée, une première étape à un temps to, consiste en une activation d'une chauffe par le dispositif de chauffage, après avoir préalablement relevé la température initiale To dans la cuve 2. A titre préféré, le dispositif de chauffage comprend un inducteur 10. L'activation de chauffe débute, de préférence, par une phase dont l'énergie est limitée de façon à ne pas endommager l'élément chauffant et son environnement dans le cas où la cuve 2 serait soit en manque d'eau, soit très fortement entartrée. De manière particulièrement avantageuse, si la cuve 2 est vide, l'activation de chauffe ne met pas en surchauffe destructrice, ni le système de chauffe, ni le fourreau 5, ni la cuve 2. La durée de la phase de test est, par exemple, de 1 minute. A l'issue de cette phase, le dispositif s'arrête automatiquement le temps d'étudier le comportement en température de la cuve 2. Pour une durée de 1 minute, la chauffe est préférentiellement opérée à une puissance inférieure à 1500 kW. Le dispositif de chauffage a ainsi généré de la chaleur dans le fourreau 5. Dès lors, le comportement va être différent suivant que le fourreau 5 est plongé dans l'eau (cuve 2 pleine) ou dans l'air (cuve 2 vide). Le capteur de température étant situé dans le fourreau secondaire 8 à proximité du fourreau 5, la température que le capteur va lire dépendra de l'interface entre le fourreau secondaire 8 et le fourreau 5, et va ainsi déterminer s'il y a ou non présence d'eau dans la cuve 2. Au bout d'un temps t1 prédéfini, par exemple de 3 minutes, une variation temporelle de température dans la cuve 2 est déterminée. On entend par variation temporelle, la dérivée temporelle, soit le rapport de la différence entre une température mesurée à l'activation de la chauffe et une température après une durée prédéfinie, et de la durée prédéfinie. La durée prédéfinie est préférentiellement comprise entre 2 et 4 minutes. Néanmoins, des durées plus courtes sont possibles (cela dépend de l'énergie injectée, de la masse et de la géométrie des différents éléments), jusqu'à une détermination d'une variation instantanée, à la fréquence d'acquisition des données de température. Il s'ensuit, à l'issue de cette détermination de variation temporelle de température dans la cuve 2, une détermination à l'instant t1, d'un état de remplissage en eau de la cuve 2 en fonction de la variation temporelle ; l'objectif étant de déterminer en fonction de la variation temporelle, l'état de remplissage en eau de la cuve 2. La valeur prédéfinie D1 représente une valeur moyenne de variation de température entre l'instant to et le temps t1, suite à une phase donnée ayant générée un apport de chaleur. La valeur D1 représente avantageusement un rapport d'une différence de température mesurée entre deux temps, et plus précisément d'une limite thermique correspondant au passage de l'eau à l'air. Dans le cas où il n'y a pas d'eau dans le chauffe-eau 1, le fourreau 5 principal s'échauffe rapidement et transmet sa chaleur au fourreau secondaire 8 très proche, par exemple situé à 6 mm du fourreau 5. Dans le cas où le fourreau 5 principal est immergé dans l'eau, l'énergie apportée n'est pas suffisante pour augmenter significativement la température de l'eau et donc l'évolution de température est faible. Si la variation temporelle mesurée dans la cuve 2 et relevée à l'instant t1 est positive inférieure à la valeur prédéfinie D1, alors cela signifie que le fourreau 5 est immergé, ne risquant pas d'endommager le chauffe-eau 1. Ceci étant, s'il y a de l'eau, en général, le chauffe-eau 1 est plein. Le cas du manque d'eau est constaté principalement lors de l'installation ou de la remise en fonctionnement du chauffe-eau 1 dans des résidences secondaires, par exemple. Il convient de rappeler qu'il est nécessaire de purger l'installation afin de vider un chauffe-eau 1. Dans ce cas, le dispositif de chauffage peut, de manière avantageuse, poursuivre la chauffe de l'eau en toute sécurité, sans crainte de surchauffe et/ou de détérioration du chauffe-eau 1. Les détériorations possibles pourraient concerner l'élément chauffant mais aussi l'émail du fourreau 5 et l'isolation thermique de la cuve 2. Dans le cas où l'élément chauffant serait changé, le chauffe-eau fonctionnerait alors avec des performances réduites. On pourrait observer une oxydation, un retrait de l'émail ainsi qu'une détérioration de l'isolation thermique de la cuve 2. Si la variation temporelle mesurée dans la cuve 2 et relevée à l'instant t1 est positive supérieure à la valeur prédéfinie D1, correspondant à une augmentation excessive de la température, alors cela signifie que la cuve 2 contient un niveau insuffisant d'eau, risquant de fortement détériorer le chauffe-eau 1. Une surchauffe du dispositif de chauffage dans la cuve 2 peut entrainer de graves dommages tels que le dysfonctionnement, voire la destruction du chauffe-eau 1, pouvant entrainer des coûts relativement importants de frais de remplacement ou de réparation. Dès lors, si la variation temporelle est positive supérieure à D1 alors on procède à l'instant t1 à une interdiction de poursuite de la chauffe. L'intervalle de temps entre t1 et t2 correspond à un temps d'attente qui n'est pas significatif au vu du temps nécessaire à la chauffe de l'eau de la cuve 2. Après une augmentation de la température liée à la phase donnée à l'instant to, on observe un maximum de température T1 à l'instant t1 puis progressivement une diminution de la température correspondant à un refroidissement normal du fourreau 5 suite à l'arrêt de dispositif de chauffage. Au bout d'un temps t2, la figure 5 montre le cas où l'on procède à un remplissage en eau de la cuve 2. L'entrée de l'eau, généralement froide, dans la cuve 2, va entrainer une variation thermique importante sur le fourreau 5 ainsi que sur le fourreau secondaire 8 comprenant une sonde de température. Durant l'interdiction, soit dans l'intervalle de temps t1 et t2, on effectue une deuxième détermination d'une variation temporelle de température, suivie d'une deuxième détermination d'un état de remplissage en eau de la cuve comprenant la détermination d'un état de remplissage suffisant à détermination d'une variation temporelle négative inférieure à une valeur prédéfinie D2. Cette valeur révèle une variation limite reflétant une admission d'eau froide. Après remplissage en eau, la variation temporelle, c'est-à-dire la dérivée temporelle, est relevée comme étant négative, correspondant à une diminution de la température à l'intérieur de la cuve 2 dans l'intervalle de temps t2 et t3. Au bout d'un temps t3, lorsque la température T3 prédéfinie est atteinte, correspondant à un état de remplissage suffisant en eau de la cuve 2, on effectue une phase de chauffe. Durant la phase de chauffe, on réalise d'abord une détermination périodique d'une variation temporelle de température dans la cuve 2 durant un intervalle de temps prédéfini, par exemple entre t3 et t4. Si la variation temporelle mesurée à cet instant est positive inférieure à une valeur prédéfinie D3 alors l'état de remplissage de la cuve 2 est jugé suffisant, le procédé de chauffe de l'eau dans la cuve 2 se poursuit. Cette phase est similaire à la phase d'activation de la chauffe opérée en début de procédé, à partir du temps to. Dès le temps t4, lorsqu'aucune anomalie n'est détectée dans le dispositif de chauffage, alors la puissance peut avantageusement être augmentée de sorte à chauffer plus rapidement l'eau de la cuve 2. On peut ainsi, par exemple, mettre en oeuvre une puissance de chauffage en mode test de faible niveau et une ou plusieurs valeurs, supérieures, en mode de chauffage effectif, lorsque les tests sont concluants. Les étapes de contrôle de variation temporelle de température sont renouvelées plusieurs fois, voire périodiquement et en continu, durant la phase de chauffe de sorte à vérifier la suffisance du niveau de l'eau présent dans la cuve 2. Si lors de ces contrôles, une variation temporelle positive supérieure à une valeur prédéfinie est détectée, cela signifie que l'état de remplissage en eau de la cuve 2 est insuffisant, le dispositif de chauffage est alors arrêté.

Le procédé selon l'invention permet donc de détecter et de prévenir contre d'éventuels problèmes de surchauffe, très fréquemment causés par une insuffisance de remplissage en eau du corps de chauffe 2. Cette insuffisance s'entend notamment d'une cuve 2 vide mais aussi d'une cuve 2 partiellement remplie, en deçà d'un taux de remplissage prédéfini. L'emploi du procédé selon l'invention pour des chauffages à induction, particulièrement ceux logés en fourreau 5, est avantageux car des tels chauffages peuvent être brefs et de puissances facilement adaptées. Ainsi, les phases de test de l'invention peuvent se faire sans forte production d'énergie de chauffe et donc sans risque de dégradations matérielles et à faible consommation d'énergie électrique.

La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation précédemment décrits mais s'étend à tout mode de réalisation couvert par les revendications.

20 REFERENCES 1. Chauffe-eau 2. Cuve ou corps de chauffe 3. Enveloppe périphérique 4. Paroi du fourreau 5. Fourreau 6a, 6b. Embouchure 7. Ouverture 8. Fourreau secondaire 9. Support 10. Inducteur 11. Base 12. Platine 13, 14. Surface d'appui 16. Espace 17. Retrait 19 Fente 21. Fil 22. Bobinage D1, D2, D3. Valeurs prédéfinies to, tl, t2, t3, t4. Temps correspondant aux mesures de température To, T1, T2, T3, T4. Températures mesurées à des temps différents25

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de gestion du chauffage d'eau dans une cuve (2) d'un chauffe- eau (1) qui comporte un dispositif de chauffage électrique de l'eau dans la cuve (2), caractérisé en ce qu'il comporte, lorsqu'une phase de chauffe de l'eau est commandée: - une activation d'une chauffe par le dispositif de chauffage; - une détermination d'une variation temporelle de température dans la cuve (2); - une détermination d'au moins un état de remplissage en eau de la cuve (2) fonction de la variation temporelle.
2. Procédé selon la revendication précédente dans lequel la détermination d'au moins un état de remplissage comprend la détermination d'un état de remplissage insuffisant à détermination d'une variation temporelle positive supérieure à une valeur prédéfinie (D1).
3. Procédé selon la revendication précédente comprenant une interdiction d'une poursuite ou d'une reprise de la chauffe suite à la détermination de l'état de remplissage insuffisant.
4. Procédé selon la revendication précédente dans lequel l'interdiction est maintenue jusqu'à détermination d'un état de remplissage suffisant.
5. Procédé selon la revendication précédente dans lequel, durant l'interdiction, on effectue une deuxième détermination d'une variation temporelle de température, on effectue une deuxième détermination d'un état de remplissage en eau de la cuve (2) comprenant la détermination d'un état de remplissage suffisant à détermination d'une variation temporelle négative inférieure à une valeur prédéfinie (D2).
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel la détermination d'au moins un état de remplissage comprend ladétermination d'un état de remplissage suffisant à détermination d'une variation temporelle positive inférieure à une valeur prédéfinie (D1).
7. Procédé selon la revendication précédente dans lequel on effectue la phase de chauffe commandée à détermination de l'état de remplissage suffisant.
8. Procédé selon la revendication précédente dans lequel, durant la phase de chauffe, on effectue: - Une détermination périodique d'une variation temporelle de température dans la cuve (2) durant un intervalle de temps prédéfini; - Une détermination d'un état de remplissage insuffisant en eau de la cuve (2) à détermination d'une variation temporelle positive supérieure à une valeur prédéfinie (D4). - Un arrêt de la chauffe suite à la détermination de l'état de remplissage insuffisant.
9. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel la détermination d'une variation temporelle est opérée par calcul du rapport de la différence entre une température mesurée à l'activation de la chauffe et une température après une durée prédéfinie, et de la durée prédéfinie.
10. Procédé selon la revendication précédente dans lequel la durée prédéfinie est comprise entre 2 et 4 minutes.
11. Procédé selon l'une revendications précédentes dans lequel la chauffe est opérée à une puissance inférieure à 1500 kW.
12. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel la chauffe est stoppée avant la détermination d'au moins un état de remplissage.
13. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel on utilise un dispositif de chauffage comportant au moins un inducteur (10) et au moins une charge, l'inducteur (10) étant configuré pour produire un courant induit dans la charge.
14. Système de chauffage d'eau dans une cuve (2) d'un chauffe-eau (1), comportant un dispositif de chauffage électrique de l'eau et un dispositif de gestion de chauffe configuré pour commander l'activation et la désactivation du dispositif de chauffage, caractérisé en ce que le dispositif de gestion de chauffe comporte au moins un capteur (8) de mesure de température apte à mesurer une température dans la cuve (2) et des moyens agencés pour exécuter le procédé selon l'une des revendications précédentes.
15. Système selon la revendication précédente dans lequel le dispositif de chauffage comporte au moins un inducteur (10) et au moins une charge, l'inducteur (10) étant configuré pour produire un courant induit dans la charge.
16. Chauffe-eau comportant une cuve (2) apte à recevoir de l'eau et un système selon l'une des deux revendications précédentes.
17. Chauffe-eau selon la revendication précédente dans lequel la cuve (2) est délimitée par une enveloppe périphérique (3) et par la paroi (4) d'un fourreau (5) étanche située dans le volume intérieur de l'enveloppe périphérique (3), le dispositif de chauffage étant au moins en partie plongeant dans le fourreau (5).
18. Chauffe-eau selon la revendication précédente comprenant un dispositif selon la revendication 15, dans lequel la charge est formée au moins en partie par la paroi (4) du fourreau (5) étanche et dans lequel l'inducteur (10) est logé dans le fourreau (5) étanche.