FR3039256A1 - Procede et dispositif d'optimisation energetique - Google Patents

Abstract

Il s'agit d'optimiser énergétiquement un bâtiment chauffé. Dans une première phase d'apprentissage : - a1) à un moment que l'on relève et enregistre en mémoire d'un calculateur, on fait fonctionner les moyens de chauffage, au moins dans une des pièces, - a2) puis on relève et enregistre l'élévation de température qu'y provoque ce chauffage, dans le temps, et le temps qui s'écoule, - a3) à l'issue d'une durée prédéterminée, on calcule et enregistre la température atteinte dans ladite pièce chauffée, - a4) on en déduit et enregistre un profil d'élévation de température de ladite pièce. Ultérieurement, dans une seconde phase opérationnelle : - lorsqu'un utilisateur commande à l'avance l'atteinte, à un moment donné, d'une température prédéterminée dans ladite pièce chauffée, on applique aux moyens de chauffage de la pièce son profil d'élévation de température, en anticipant le début du chauffage en fonction dudit profil.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF D'OPTIMISATION ENERGETIQUE

La présente invention concerne un procédé et un dispositif d'optimisation énergétique prévoyant une régulation prédictive, voire un effacement et/ou un délestage du chauffage assuré par des éléments chauffants, via un pilotage anticipé de caractéristiques thermiques modélisées et de la température de consigne d'une ou plusieurs pièces d'un bâtiment.

La régulation de chauffage consiste à maintenir une température souhaitée dans une pièce au travers d'au moins un élément chauffant qui déclenche ou arrête son fonctionnement, celui-ci étant souvent piloté par un thermostat.

Les programmateurs de chauffage utilisant le mode de régulation défini ci-dessus, permettent dans certains cas et en outre, de déclencher ou d'arrêter les moyens de chauffage à un moment prédéfini (heure, minutes, secondes).

Ce type de chauffage souvent électrique est utilisé en premier lieu dans l'habitat, mais également en bâtiments tertiaires, bureaux, ERP, et en industrie.

Le délestage et l'effacement consistent à réguler temporairement en coupant ou en diminuant le fonctionnement d'appareils consommateurs la puissance appelée par une unité de consommation, soit de manière instantanée pour ne pas dépasser un seuil de consommation (adaptation par délestage), soit de manière anticipée, pour permettre d'équilibrer à tout instant l'offre et la demande sur le réseau électrique (adaptation par effacement). Ces deux notions peuvent s'appliquer à différentes unités de consommation : industries, sociétés de services, habitat. Différents types d'appareils peuvent être coupés temporairement : radiateurs et autres éléments chauffants, fours, unités de climatisation, unités industrielles....

Un problème rencontré dans les solutions existantes concerne la capacité à assurer à un utilisateur ou occupant des pièces un chauffage à la température qui lui convient, et donc du confort, au moment où il entre dans certaines au moins de ces pièces, sans que ceci soit trop onéreux pour lui en termes de coût de chauffage ou de complexité, donc fiabilité, de la solution technique mise en œuvre.

Aussi est-il proposé en termes de solution de mettre en œuvre, dans un bâtiment incluant plusieurs pièces où se trouvent des moyens (tels des radiateurs) de chauffage desdites pièces équipés de moyens de commande à distance, un procédé d'optimisation énergétique comprenant des étapes où: a) dans une première phase d'apprentissage : - al) à un moment que l'on relève et enregistre dans une mémoire (qui peut être locale ou notamment hébergée sur un serveur distant), on fait fonctionner certains au moins des moyens de chauffage, au moins dans une des pièces, - a2) puis on relève et enregistre en mémoire l'élévation de température qu'y provoque ce chauffage, dans le temps, et le temps qui s'écoule, a3) à l'issue d'une durée prédéterminée ou à une température finale prédéterminée à atteindre, on calcule et enregistre en mémoire: -- a31) le temps qu'il a fallu pour amener ladite pièce chauffée à ladite température finale prédéterminée, a32) et/ou la température atteinte à l'issue de ladite durée prédéterminée dans ladite pièce chauffée, - a4) on en déduit et enregistre en mémoire un profil d'élévation de température de ladite pièce, b) ultérieurement, dans une seconde phase opérationnelle : - lorsqu'un utilisateur commande à distance et à l'avance l'atteinte, à un moment donné, d'une température prédéterminée dans ladite pièce chauffée, on applique aux moyens de chauffage de la pièce le profil d'élévation de température de ladite pièce, en anticipant le début du chauffage en fonction dudit profil.

Pour optimiser l'efficacité du fonctionnement en seconde phase opérationnelle, il est même proposé que la phase d'apprentissage puisse se diviser entre une phase préalable « de modélisation » suivie de ladite première phase, ou « phase terrain ».

Plus précisément, il sera dans ce cas possible de proposer : - au moment de l'installation du dispositif d'optimisation énergétique, de collecter certaines données sur les pièces du bâtiment à contrôler, parmi lesquelles: surface, niveau moyen d'isolation, climat moyen de la ville d'appartenance, nombre d'occupants, technologie de chauffage ; d'alimenter avec ces données un modèle numérique simulant le chauffage des pièces, voire la consommation électrique, et à en déduire au moins un profil de régulation de chauffage desdites pièces dans leur ensemble, en référence à des temps de chauffage et de déperdition d'énergie moyens; - et d'utiliser ces temps pour régler préalablement et de manière théorique le chauffage desdites pièces, en définissant par exemple l'heure théorique à laquelle il faut démarrer le chauffage général des pièces (heure commune pour toutes les pièces) afin d'atteindre par exemple une température générale de 20°C à 7:40PM.

Ensuite, ce préréglage théorique « modélisé » sera donc affiné dans la phase précitée d'apprentissage « de terrain ».

Pour par ailleurs optimiser la solution au fil du temps alors que les conditions climatiques extérieures varient, il est conseillé que : a) pendant la première phase d'apprentissage : - lors de l'étape al) on relève et enregistre en mémoire la température à l'extérieur du bâtiment, on réitère les étapes al) à a4) pour différentes températures à l'extérieur du bâtiment que l'on relève et enregistre en mémoire, et on en déduit et enregistre en mémoire plusieurs profils d'élévation de température de ladite pièce, en fonction des différentes températures relevées à l'extérieur du bâtiment ; b) puis, pendant la seconde phase opérationnelle, lorsque que l'utilisateur commande l'atteinte de ladite température prédéterminée dans la pièce chauffée : bl) on relève et enregistre en mémoire la température à l'extérieur (5) du bâtiment, - b2) on applique aux moyens de chauffage de la pièce le profil d'élévation de température de ladite pièce ayant la température extérieure enregistrée la plus proche de celle relevée à l'étape bl), en anticipant le début du chauffage en fonction dudit profil.

Une adaptation fine de la solution prévoit par ailleurs que : - pendant la première phase d'apprentissage a): on conduise les étapes al) à a32) dans plusieurs desdites pièces, -- lors de l'étape a4) on en déduise et on enregistre en mémoire plusieurs profils d'élévation de température en fonction des pièces, puis, pendant la seconde phase opérationnelle b) , lorsque que l'utilisateur commande l'atteinte de ladite température prédéterminée dans au moins une desdites pièces chauffées, qu'on applique aux moyens de chauffage de la pièce le profil d'élévation de température de ladite pièce, en anticipant le début du chauffage en fonction de la pièce.

Ainsi, on pourra tirer parti de la différence entre les profils calculés et enregistrés de chauffage des pièces.

Afin de minimiser les coûts liés à la consommation d'énergie et permettre à l'utilisateur de s'abonner à un tarif de fourniture d'électricité favorable, tout de tirant encore parti de la différence entre les profils calculés et enregistrés de chauffage des pièces, il est par ailleurs proposé que: b3) l'utilisateur possédant donc un abonnement de consommation d'électricité pour les moyens de chauffage desdites pièces et pour d'autres appareils électriques dans le bâtiment, avec un maximum de consommation à ne pas dépasser, on relève la consommation électrique réelle, pendant la seconde phase opérationnelle b) , et on la transmet au calculateur, - b4) lorsque pendant la seconde phase opérationnelle b) ladite consommation électrique réelle atteint un seuil prédéterminé inférieur audit maximum de consommation électrique, le calculateur commande une interruption ou une diminution à un seuil prédéterminé du chauffage, par les moyens de chauffage, au moins dans la pièce ayant le profil d'élévation de température le plus rapide.

En possible complément, afin de persister dans la recherche précitée d'économie, il peut être aussi conseillé que, si, lors de l'étape b4), la consommation électrique réelle relevée atteint toujours ledit seuil prédéterminé malgré ladite interruption ou ladite diminution du chauffage au moins dans la pièce ayant le profil d'élévation de température le plus rapide, le calculateur commande une interruption ou une diminution à un seuil prédéterminé du chauffage, par les moyens de chauffage, dans une pièce autre que celle ayant le profil d'élévation de température le plus rapide.

Pour, éventuellement d'une autre manière, assurer une économie de coût, en liaison typiquement avec un tarif de fourniture d'électricité favorable, il est aussi proposé que : - l'utilisateur commande à l'avance une acceptation par le calculateur, à un moment prédéterminé et pendant une durée d'effacement prédéterminée au cours de la seconde phase opérationnelle b), d'une interruption ou d'une diminution à un seuil prédéterminé du chauffage d'au moins une desdites pièces par les moyens de chauffage de la pièce, avant le début de ladite durée d'effacement et en fonction dudit profil, le calculateur commande alors un sur-chauffage de ladite pièce au-dessus de ladite température prédéterminée, audit moment prédéterminé et pendant la durée d'effacement, le calculateur commande ensuite l'interruption ou la diminution audit seuil prédéterminé du chauffage, et, à l'issue de ladite durée d'effacement, le calculateur commande les moyens de chauffage de la pièce pour y assurer ladite température prédéterminée.

En liaison avec certaines des considérations précitées il est en outre proposé : - que le calculateur anticipe le début du sur-chauffage de ladite pièce au-dessus de ladite température prédéterminée, pièce par pièce, en fonction du profil d'élévation de température de ladite pièce, et/ou que, pour commander l'interruption ou la diminution audit seuil prédéterminé du chauffage, le calculateur commande l'application, par les moyens de chauffage de la pièce, d'une consigne de température inférieure à ladite température prédéterminée.

Concernant le dispositif d'optimisation énergétique en lui-même, il est prévu qu'il soit donc disposé dans un bâtiment incluant plusieurs pièces dans lesquelles se trouvent lesdits moyens de chauffage des pièces, avec leurs moyens de commande à distance, le dispositif comprenant un équipement de terminaison de réseau communiquant avec lesdits moyens de commande du chauffage et pourvu d'une interface vers un réseau de communication par lequel le dispositif reçoit des commandes et envoie des données à un calculateur, lequel est donc pourvu de moyens logiciels, une mémoire de stockage de données étant en outre prévue, avec pour caractéristiques complémentaires que : - le dispositif comprend en outre des premiers capteurs de température à disposer dans les pièces, - et : -- la mémoire contient : --- au moins un profil d'élévation de température de l'une au moins des pièces en référence : ---- a31) à une durée qu'il a antérieurement fallu aux moyens de chauffage pour passer ladite pièce d'une première température à une température finale prédéterminée, ---- a32) et/ou à un passage de ladite pièce d'une première température à une seconde température antérieurement atteinte à l'issue d'une durée prédéterminée, --- et des données de températures et de durées relatives audit profil, ainsi que de commande de l'atteinte, à un moment prédéterminé, d'une température prédéterminée dans au moins une desdites pièces pourvue des moyens de chauffage, -- les moyens logiciels étant adaptés pour commander: --- aux premiers capteurs de réaliser des relevés de température d'au moins une dite pièce, --- et aux moyens de commande d'agir sur le fonctionnement des organes de chauffage, au moins pour une pièce déterminée, en appliquant alors aux moyens de chauffage de la pièce le profil d'élévation de température de cette pièce, avec une commande d'anticipation, par rapport audit moment prédéterminé, de la mise en fonctionnement des moyens de chauffage de la pièce concernée, en fonction dudit profil.

De préférence, la technologie de communication sera sans fils.

Par ailleurs, pour limiter les coûts des abonnements électriques à souscrire, avec une puissance électrique inférieure, il est proposé, en parallèle de la partie correspondante du procédé: - que le dispositif comprenne en outre au moins un second capteur de température à disposer pour relever la température à l'extérieur du bâtiment, - que la mémoire précitée contienne au moins différentes température relevées à l'extérieur du bâtiment et plusieurs profil d'élévation de température de l'une au moins des pièces, en référence à ces différentes température extérieure relevées, et que les moyens logiciels soient en outre adaptés pour que soit appliqué aux moyens de chauffage de la pièce, lors de leur dite commande, le profil d'élévation de température de ladite pièce relatif à la température extérieure enregistrée la plus proche de l'une de celles relevées et enregistrées, en anticipant le début du chauffage en fonction dudit profil.

Il est précisé que l'équipement de terminaison de réseau (box) est ici défini comme un type de boitier électronique de communication qu'un fournisseur d'accès à Internet fournit à ses abonnés, a priori au haut débit (typiquement par ADSL ou câble), pour bénéficier d'un accès à Internet, voire d'un bouquet de services annexes à cet accès à Internet : téléphonie IP, télévision IP.... Le rôle de ce boitier électronique est de combiner et décombiner les données entrantes et sortantes pour qu'elles puissent être exploitées par les différents équipements qui lui sont reliés. Il s'agit donc d'une interface de conversion de protocole entre les équipements terminaux et le réseau du fournisseur d'accès à Internet, c'est-à-dire en quelque sorte d'un modem amélioré qui a comme rôle principal d'établir et de gérer la connexion

Internet - vers le réseau étendu (WAN) - (de type ADSL, câble, fibre optique, sans fileN 2, etc.) et de convertir ce flux dans un protocole utilisable par les ordinateurs du réseau local (LAN) - en s'interconnectant le plus souvent sur des ports Ethernet (prise RJ45) ou USB. Le boitier gère aussi typiquement les autres flux pour la téléphonie (prise RJ11) et pour la télévision (prise péritel et/ou VGA, DVI, HDMI). Certains tels boitiers gèrent aussi le Wi-Fi (WLAN) ou les courants porteurs en ligne (CPL), et peuvent servir de routeur réseau, ce qui permet de partager une connexion Internet entre plusieurs ordinateurs à travers le réseau local. Le boîtier peut intégrer aussi des protocoles de communication domotique sans fil, commme Zigbee, EnOcean on KNX Wireless.

Sur de telles installations, en particulier de type habitation individuelle ou collective, des systèmes de gestion énergétique du chauffage existent, certains intègrent des moyens de régulation du chauffage (prédictifs ou non), de délestage simples, des moyens d'effacements, d'autres intègrent des moyens plus évolués.

Dans une habitation, il est connu d'effectuer la régulation du chauffage au travers de moyens de chauffage et d'un thermostat. Ainsi, dans US20020116290 les moyens de régulation du chauffage comportent un équipement de terminaison de réseau qui communique à travers un réseau distant (Internet ou assimilé) par lequel le dispositif de régulation reçoit des ordres de commande de type, par exemple : réduire la température d'une habitation en période de nuit, augmenter la température à partir de 7 h 00 du matin.

Ces solutions ont en commun que, pour réaliser des opérations de régulation du chauffage, le modèle à partir duquel elles fonctionnent est défini au préalable.

Dans une habitation, il est connu d'effectuer un délestage consistant à arrêter ou à diminuer volontairement le fonctionnement de certains moyens de chauffage pour ne pas dépasser un certain niveau de charge de courant électrique. Les dispositifs de délestage reçoivent des informations relatives à la puissance appelée, en provenance soit de dispositifs de mesure de l'électricité consommée qu'ils intègrent, soit du compteur électrique (prise TIC de ces compteurs) soit encore du tableau électrique (pince ampérométrique branchée sur l'arrivée de courant, par exemple).

Par ailleurs, certains compteurs électriques comportent des sorties d'informations, celles-ci regroupant des informations relatives à l'abonnement souscrit, la puissance et l'intensité souscrite, et des informations relatives au dépassement de la puissance souscrite.

Lors de la réception d'un avertissement de dépassement de la puissance souscrite, un dispositif de délestage met hors service (comme prévu dans un aspect de la présente invention) un ou plusieurs moyens de chauffage, afin de ne pas dépasser la puissance souscrite et d'éviter le déclenchement du disjoncteur. Ainsi, l'utilisation de délesteurs permet aux utilisateurs de réduire leur abonnement électrique en souscrivant un abonnement avec une puissance électrique inférieure. (Cet abonnement est souvent facturé suivant la puissance souhaitée). Dans EP0688080, les moyens de délestage et de relestage comportent des moyens pour délester le courant simultanément dans tous les circuits non-prioritaires ou prioritaires (définis au préalable) dépendant de la valeur du courant mesuré si celui-ci dépasse ou est en dessous d'un seuil prédéterminé. Dans US20020116290, les moyens de délestage et de relestage comportent un équipement de terminaison de réseau, pour communiquer avec un réseau distant (Internet ou assimilé) à travers lequel le dispositif de gestion d'énergie reçoit des ordres de commande.

Ces solutions ont à nouveau en commun qu'elles fonctionnent sur des modèles définis au préalable, figés et des a priori sur les moyens prioritaires ou non, à délester ou relester. « L'effacement de consommation électrique » consiste, en cas de déséquilibre entre l'offre et la demande d'électricité (notamment en période de pointe de consommation électrique, typiquement les jours froids de l'hiver,) à réduire la consommation électrique par exemple d'un bâtiment. L'effacement est souvent déclenché par une stimulation extérieure, notamment avec l'utilisation d'automates industriels ou de compteurs intelligents. Par rapport au délestage, qui est instantané, il consiste en une régulation de la puissance appelée qui est programmée, c'est-à-dire anticipée, en fonction d'une demande extérieure. Lors de la réception d'un avertissement d'effacement de la charge électrique, un dispositif d'effacement met hors service un ou plusieurs moyens de chauffage, sur une période temps définie, afin d'éviter la consommation électrique à un moment prédéterminé.

Dans US19870015659 on mesure la consommation de puissance globale de chaque utilisateur sur un intervalle de temps, afin de connaître pour chaque logement la quantité d'énergie pouvant être effacée. Dans EP1489573 ou US2015006463, des capteurs de présence permettent de piloter des moyens de chauffage différemment, suivant que le logement est occupé ou pas.

Aucune de ces solutions antérieures ne prend toutefois en compte la mesure de température associée à la déperdition thermique de la pièce concernée, ni n'assure une régulation performante du chauffage, et de préférence du délestage/relestage et/ou de l'effacement.

Un but de l'invention est de surmonter tout ou partie des inconvénients cités ci-dessus. Ainsi, pour tendre vers la satisfaction d'une partie au moins de ces buts, les solutions déjà énoncées ci-avant sont proposées et sont en outre détaillées ci-après, en référence aux exemples non limitatifs qui suivent et aux dessins annexés où : la figure 1 représente schématiquement différents éléments d'un logement équipé d'un dispositif d'optimisation énergétique conforme à différents aspects de la solution ici proposée, les figures 2,3 montrent deux profils différents d'évolution de température dans deux pièces différentes, en référence à deux températures extérieures différentes. et les figures 4,5 montrent un exemple de situation d'effacement avec surchauffe préalable.

Dans l'exemple de la figure 1, le dispositif d'optimisation énergétique 1 est disposé dans un bâtiment 100 incluant plusieurs pièces P1,P2 dans lesquelles se trouvent des moyens 3,3' de chauffage desdites pièces. Il peut s'agir de radiateurs ou de convecteurs, notamment.

Le dispositif 1 peut être alimenté par l'énergie électrique du réseau 10.

Les moyens 3,3' de chauffage comportent des moyens, respectivement 30,30', de commande agissant, éventuellement à distance, sur le fonctionnement de ce moyens de chauffage, afin de les faire fonctionner à tel ou tel régime, ou les arrêter.

Le dispositif 1 comprend un équipement 2 de terminaison de réseau qui communique avec les moyens de commande 30,30' et est pourvu d'une interface 20 de communication avec un réseau de communication 7 (tel l'internet) par lequel le dispositif reçoit des commandes et envoie des données à un calculateur 8, lequel peut être pourvu d'une mémoire 80 et de moyens logiciels 9.

De préférence, la technologie de communication sera sans fils.

Outre ce qui précède, le dispositif 1 comprend en outre des premiers capteurs 4,4' de température à disposer dans les pièces, et au moins un second capteur 5 de température à disposer pour relever la température à l'extérieur 40 du bâtiment.

Il inclut également de préférence des moyens 6, 6' pour actionner la mise en fonction ou l'arrêt des moyens de chauffage, par exemple de type interrupteur tout ou rien, et des moyens 5' de mesure (voire d'enregistrement) de la consommation électrique de la partie de bâtiment auquel sont rattachées les pièces P1,P2, notamment la consommation électrique instantanée, tels des moyens de mesure de l'intensité du courant, comme une pince ampérométrique ou équivalent. A priori, les moyens 50 de mesure seront placés sur l'alimentation électrique générale 10 d'au moins cette partie de bâtiment. L'équipement 2 de terminaison de réseau communique avec les premiers et second(s) capteurs 4,4',5, avec les moyens de commande 30,30' et avec les moyens 50 de mesure de la consommation électrique.

De tels moyens vont permettre d'agir en au moins deux temps : - d'abord une première phase d'apprentissage, que l'on pourra conduire dans le cadre éventuel d'un fonctionnement modélisé du chauffage obtenu suite à une phase préalable de modélisation telle que présentée ci-avant, - puis une seconde phase opérationnelle.

Plus précisément, il va être possible, dans la première phase d'apprentissage: - al) à un moment, qui aura été relevé et enregistré en mémoire 80, de faire fonctionner certains au moins des moyens de chauffage 3,3', au moins dans une des pièces PI,P2, - a2) puis de relever et enregistrer en mémoire 80 le temps qui s'écoule et l'élévation de température qu'y provoque ce chauffage, dans le temps, a3) à l'issue d'une durée prédéterminée ou à une température finale prédéterminée à atteindre (suivant le choix qui aura été programmé dans les moyens logiciels 9), de calculer et enregistrer en mémoire 80 : a31) le temps qu'il a fallu au(x) moyen(s) de chauffage 3 et/ou 3' concerné(s) pour amener ladite pièce chauffée à ladite température finale prédéterminée, a32) et/ou la température atteinte à l'issue de ladite durée prédéterminée dans la pièce chauffée concernée, a4) d'en déduire, via le calculateur 8, et d'enregistrer, toujours en mémoire 80, un profil d'élévation de température de ladite pièce,

Ultérieurement, dans la seconde phase opérationnelle, il va alors être possible : lorsqu'un utilisateur commandera (typiquement après avoir programmé à distance et) à l'avance l'atteinte, à un moment donné, d'une température prédéterminée dans ladite pièce chauffée, de faire appliquer aux moyens 3 et/ou 3' de chauffage de la pièce et via l'équipement 2 de terminaison de réseau, le profil préenregistré d'élévation de température de ladite pièce, en anticipant le début du chauffage en fonction dudit profil.

Un exemple de cela est fourni ci-après, étant noté que la figures 2 et 3 schématise deux profils d'élévation de température des deux pièces, telles PI et P2.

Une fois le dispositif 1 opérationnel, la mémoire 80 (disposée sur le calculateur ou ailleurs) contiendra donc au moins un profil d'élévation de température de l'une au moins des pièces, ceci en référence: a31) à la durée qu'il a antérieurement fallu aux moyens de chauffage pour passer ladite pièce d'une première température à une température finale prédéterminée, -- a32) et/ou au passage de cette pièce d'une première température à une seconde température antérieurement atteinte à l'issue d'une durée prédéterminée.

La mémoire 80 contiendra alors aussi des données : - de températures et de durées relatives au(x) profil(s) mémorisé(s), ainsi que de commande de l'atteinte, à un moment prédéterminé t/L, d'une température prédéterminée dans au moins une desdites pièces pourvue des moyens de chauffage concernés.

Quant aux moyens logiciels 9, ils seront adaptés pour commander : - aux premiers capteurs 4,4' des relevés de température d'au moins une des pièces P1,P2, et aux moyens de commande 30,30' d'agir sur le fonctionnement des moyens de chauffage en cause, au moins pour une pièce déterminée.

En particulier, ces moyens logiciels 9 assureront alors, via le relais de l'équipement 2, l'application (aux moyens de chauffage concernés de la pièce PI ou P2) du profil d'élévation de température de cette pièce, avec une commande d'anticipation, par rapport audit moment prédéterminé t_l, de la mise en fonctionnement des moyens de chauffage en cause, ceci en fonction dudit profil.

Pour tenir encore mieux compte de la réalité de l'environnement où le chauffage est à réaliser, il est même conseillé, comme déjà indiqué, que la mémoire 80 contienne, en phase opérationnelle, au moins différentes température relevées à l'extérieur du bâtiment par les moyens 5, et plusieurs profils d'élévation de température de l'une au moins des pièces P1,P2, en référence à ces différentes température extérieure relevées.

Les moyens logiciels 9 seront alors aussi adaptés pour que soit appliqué aux moyens de chauffage de la (ou de chaque) pièce concernée, lors de leur commande par les moyens 30 ou 30' via l'équipement 2, le profil d'élévation de température de ladite pièce relatif à la température extérieure enregistrée la plus proche de l'une de celles relevées et enregistrées en liaison avec les profils eux-mêmes préenregistrées, en anticipant donc le début du chauffage en fonction dudit profil.

Considérons maintenant, pour compléter les explications, que, sur la figure 1, la partie à considérer du bâtiment 100 est un logement de deux pièces (PI, P2), dont la pièce 1 est très exposée au soleil et de plus bien isolée thermiquement, tandis que la pièce 2 est non exposée au soleil et présente une isolation thermique vétuste. La pièce PI est donc mieux isolée thermiquement que la pièce P2. Étant absent la journée et afin de réaliser des économies de chauffage, le chauffage a été programmé (par l'utilisateur par exemple) pour descendre et rester à 18°C pendant la journée. Ce jour la température extérieure est de 6 ° C.

Supposons que l'utilisateur souhaite en rentrant le soir à 7.00PM obtenir chez lui une température de 20°C dans la pièce PI et 20°C dans la pièce P2.

Considérons que l'objectif est de relever et modéliser (avec mise en mémoire) un profil R d'élévation de température par pièce: ici nombre de °C gagnés ou perdus pendant une durée prédéterminée, de préférence à une température extérieure connue ; soit: X°C gagnés ou perdus par le temps (minute, secondes) avec une Température extérieure de Y°C.

Pour obtenir un tel profil pour chacune des pièces, il est procédé de la manière suivante, pièce par pièce: - la température extérieure est relevée avec le capteur 5 ; par exemple 6°C, - la température réelle par exemple d'abord de la pièce PI (idem pour la pièce P2, y compris pour la suite) est relevée par le capteur de température intérieure 4 disposé dans cette pièce ; par exemple 18°C, - via une transmission en signal de préférence sans fil, radio par exemple, ces informations de température issues des capteurs 4,5 sont collectées par l'équipement de terminaison de réseau 2, - les informations enregistrées sont alors retransmises par le réseau 7, internet ou autre, à 1'ordinateur/calculateur 8 pour enregistrement en mémoire 80 (étant rappelé que cette mémoire 80 pourrait être déportée, par exemple dans l'équipement 2), - l'ordinateur 8 envoie alors un signal de mise en chauffe aux moyens de chauffage 3 de la pièce PI et relève l'heure de démarrage de ce chauffage (par exemple par son horloge interne). - les informations de relevés périodiques de températures au moins par le capteur 4 parviennent par intervalles à l'ordinateur 8, via la transmission en signal sans fil assurée par l'équipement 2, - étant supposé que l'on a prédéterminée et préenregistrée en mémoire 80 une température spécifique à atteindre dans la pièce, par exemple 20°C, l'ordinateur 8 (qui a donc reçu périodiquement lesdites informations de suivi de température de la pièce) va, quand cette température est atteinte, calculer et enregistrer le profil de température précité R, avec notamment le temps qu'il a fallu aux moyens 3 pour amener la température de 18°C à 20°C, avec donc une température extérieure de 6°C relevée ; - ce profil particulier, appelé RI pour la pièce PI, est donc enregistré en mémoire 80. Ici par exemple le profil RI est supposé être : 1°C gagné en 10 mm, comme schématisé sur la figure 2.

Le profil R2 associé à la pièce P2 sera calculé et enregistré de la même manière ; voir figure 3 pour illustration schématique. Ce profil R2 n'est pas le même que le profil RI : la pièce P2 n'étant pas exposée au soleil et dotée d'une isolation thermique faible, son profil R2 est supposé être de de 1°C gagné en 15 mm, lorsqu'elle est chauffée par les moyens 3'.

Si l'on veut pouvoir tenir compte de la température extérieure pour le chauffage, la définition de ces profils RI et R2 sera réitérée pour différentes températures extérieures relevées. On obtiendra ainsi des profils R11,R12,R13 pour la pièce PI et des profils R21,R22,R23 pour la pièce P2, à différentes températures extérieures, avec dans l'exemple R11=R1 et R21=R2.

La phase d'apprentissage sera alors terminée. L'utilisateur va maintenant pouvoir programmer, par exemple via les moyens de commande 30,30' s'ils sont programmables, ou via un boîtier 40 communiquant au moins avec les moyens 2,8,30,30', la température qu'il souhaite dans une ou plusieurs pièces, à au moins un moment donné.

Si cet utilisateur souhaite par exemple 20°C dans la pièce PI et 20°C dans la pièce P2 à 7.00PM, étant entendu que celles-ci sont à 18°C plus tôt dans la journée, il va falloir anticiper un chauffage de ces pièces PI, P2 avant 7.00PM, ceci en fonction du/de chaque profil R1,R2 (seuls disponibles s'il n'y a pas eu de prises en compte de plusieurs températures extérieures) ou R11,R21 (si les profils sont différenciés en fonction des températures extérieures relevées et enregistrées).

Compte des exemples retenus ci-avant pour les profils (ici Rll et R21), le chauffage de la pièce PI va favorablement être déclenché automatiquement, via le calculateur 8 et l'équipement 2, à 6.40Pm. Ainsi, chauffée par les moyens commandés 3, cette pièce PI va pouvoir passer en 20 minutes de chauffe de 18°C à 20°C, par une température extérieure de 6°C. Dès lors qu'il faut plus de temps pour atteindre 20°C à 7.00PM dans la pièce P2 (profil R2 ) , la chauffe de cette pièce par les moyens 3' aura été déclenchée via les moyens 2 et 8 à 6.30PM.

Ainsi, le dispositif 1 aura assuré une régulation du chauffage pilotée par un modèle prédictif, notamment par la modélisation et l'utilisation d'au moins un profil précalculé et préenregistré, ici relatif au nombre de °C gagnés ou perdus en un temps donné, de plus dans l'exemple par une température extérieure relevée et prise en compte pour différentier et affiner les profils R.

Dans le cas des deux pièces PI et P2, 10 minutes de chauffage auront été gagnés sur la pièce PI par rapport à la pièce P2. Cela aura permis de consommer l'énergie de chauffage au plus juste et ce de préférence pour chacune des pièces du logement.

Lors d'une période de délestage, notamment pour réduire l'abonnement du compteur électrique, afin de ne pas dépasser une certaine puissance électrique, il peut être en outre adapté de piloter l'arrêt (sur une période de temps) de certains au moins des moyens de chauffage 3,3' .

Pour cela, la consommation électrique va être relevée, telle l'intensité électrique consommée en temps réel dans le logement, via par exemple la pince ampérométrique 50 positionnée sur l'arrivée d'alimentation électrique générale 10. Afin de ne pas dépasser la puissance maximale souscrite auprès du fournisseur d'électricité, (par exemple 9 Kwh), l'intensité du courant relevé par le moyen 50 va être enregistrée en mémoire et contrôlée, via les moyens 2,8,9 pour ne pas dépasser ce seuil autorisé, en temps réel. Si la valeur de consommation du foyer s'approche de cette valeur (qui a été programmée au moment de l'installation), par exemple 90 % de la puissance souscrite maximale, ici pour l'exemple 90% de 9Kw, le moyen logiciel 9 va commander aux délestages. Ceci consistera à couper, ou réduire la puissance de chauffe, des moyens de chauffage 3 et/ou 3'.

Le moyen de chauffage mis en arrêt/limitation de chauffe, sera sélectionné en priorité en fonction du profil R le plus favorable ; dans notre exemple le ratio (R) le plus favorable est le ratio Rl/Rll de la pièce PI qui présente le ratio nombre de °C perdus le plus faible sur le temps le plus long. L'utilisateur définit une température minimale voulue pour chaque pièce, pour cette pièce PI, par exemple 19.5 ° C .

Lors de la période de délestage, le moyen de chauffage 3 va être coupé/réduit pendant la période de temps nécessaire à ce délestage. Cependant si la température de la pièce tombe à 19.5 °C, le moyen de chauffage 3 est réactivé. Si nécessaire, pour respecter malgré tout le besoin commandé de délestage, c'est alors le moyen de chauffage 3' de la pièce P2 dont la coupure/réduction de chauffe est alors commandé par le calculateur.

Lors maintenant d'une période d'effacement, notamment pour réduire la pointe de consommation électrique (souvent vers 7.00PM), c'est un « non fonctionnement » (sur une période de temps prédéterminée) de certains des moyens de chauffage 3,3' qui va alors être pilotée, via le calculateur, son logiciel dédié et l'équipement 2 :

Dans un premier temps (afin de conserver le confort à l'utilisateur), une action de sur-chauffage va être effectuée, avant la période d'effacement si elle existe, afin d'atteindre une température supérieure (T début Effacement) cible au moment où l'effacement va être réalisé.

Par exemple si l'effacement est prévu entre 7.00PM et 7.40PM, et que l'occupant souhaite 20°C à 7.40PM, le logement (ou au moins une pièce considérée, telle PI) va être surchauffée pour amener la température à 21 °C à 7.00PM (pour rappel l'occupant souhaite 20°C, la température de consigne est donc augmentée de 1°C).

Dans un second temps, il est procédé auxdites opérations d'effacement, en pilotant une température de consigne qui laisse en arrêt de chauffe pendant un temps défini, le moyen de chauffage considéré, compte tenu du profil R en cause, et cela pour chacune des pièces P1,P2.

Dans l'exemple, les durées d'effacements sont différentes pour chacune des pièces ; En effet le profil RI (ou Rll), plus favorable que R2/R21, permet d'appliquer une durée d'effacement plus longue que celle permise par le profil R2/R21.

Les durées d'effacement pour les pièces PI, P2 sont calculées, via les moyens 8,9, et les commandes vers les moyens de chauffage 3 et/ou 3' adressées individuellement, afin que la ou les pièces concernées reviennent à leur température initiale cible (T fin Effacement ci-avant) au moment où l'effacement sera arrêté (éventuellement volontairement) ou terminé (durée préenregistrée en mémoire 80 écoulée).

De manière plus détaillée et pour en mieux comprendre le fonctionnement, on peut considérer, en liaison avec les figures 4,5, qu'après avoir surchauffé par exemple la pièce PI juste avant le début de la période d'effacement, (21°C, par exemple juste avant 7.00PM), une température de consigne plus basse est commandée : par exemple 19°C de 7.00PM à 7.40PM, comme illustré) . De fait, pendant cette période d'effacement (d'une durée de 20mns dans l'exemple illustré) , compte tenu de ce que la consigne de température est à 19°C et que la température réelle relevée de la pièce PI est supérieure à 19°C, les moyens de chauffage 3 ne se déclenchent pas. Ils sont à l'arrêt. Ainsi l'opération d'effacement est effectuée. A la fin de la période d'effacement, la température de consigne souhaitée par l'utilisateur, et donc prémémorisée en mémoire 80, est réappliquée par le calculateur 8, 20°C dans l'exemple illustré. Les moyens de chauffage 3 redémarrent dans des conditions normales de fonctionnement pour maintenir cette température à 20°C.

Claims (10)

1. Revendications

   1 - Procédé d'optimisation énergétique dans un bâtiment (1) incluant plusieurs pièces (PI, P2) dans lesquelles se trouvent des moyens (3, 3') de chauffage desdites pièces équipés de moyens (6'6') de commande, le procédé comprenant des étapes où: a) dans une première phase d'apprentissage : - al) à un moment que l'on relève et enregistre dans une mémoire (80) communiquant avec un calculateur (8), on fait fonctionner certains au moins des moyens de chauffage (3, 3'), au moins dans une des pièces, - a2) puis on relève et enregistre en mémoire l'élévation de température qu'y provoque ce chauffage, dans le temps, et le temps qui s'écoule, a3) à l'issue d'une durée prédéterminée ou à une température finale prédéterminée à atteindre, on calcule et enregistre en mémoire : -- a31) le temps qu'il a fallu pour amener ladite pièce chauffée à ladite température finale prédéterminée, a32) et/ou température atteinte dans ladite pièce chauffée, à l'issue de ladite durée prédéterminée, - a4) on en déduit et enregistre en mémoire(80) un profil (R) d'élévation de température de ladite pièce, b) ultérieurement, dans une seconde phase opérationnelle : - lorsqu'un utilisateur commande à l'avance l'atteinte, à un moment donné, d'une température prédéterminée dans ladite pièce chauffée, on applique aux moyens (3, 3') de chauffage de la pièce le profil d'élévation de température de cette pièce, en anticipant le début du chauffage en fonction dudit profil.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, où : a) pendant la première phase d'apprentissage : - lors de l'étape al) on relève et enregistre en mémoire (80) la température à l'extérieur (5) du bâtiment, on réitère les étapes al) à a4) pour différentes températures à l'extérieur (40) du bâtiment que l'on relève et enregistre en mémoire du calculateur (8), - et en déduit et enregistre en mémoire du calculateur (8) plusieurs profils d'élévation de température de ladite pièce, en fonction des différentes températures relevées à l'extérieur du bâtiment, puis, pendant la seconde phase opérationnelle b), lorsque que l'utilisateur commande l'atteinte de ladite température prédéterminée dans la pièce chauffée : - bl) on relève et enregistre en mémoire du calculateur (8) la température à l'extérieur du bâtiment, - b2) et on applique aux moyens (3, 3') de chauffage de la pièce le profil (R) d'élévation de température de ladite pièce ayant la température extérieure enregistrée la plus proche de celle relevée à l'étape bl), en anticipant le début du chauffage en fonction dudit profil.
3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, où : - pendant la première phase d'apprentissage a): on conduit les étapes al) à a32) dans plusieurs desdites pièces (P1,P2), -- lors de l'étape a4) on en déduit et enregistre en mémoire du calculateur (8) plusieurs profils (R) d'élévation de température en fonction des pièces, puis, pendant la seconde phase opérationnelle b), lorsque que l'utilisateur commande l'atteinte de ladite température prédéterminée dans au moins une desdites pièces chauffées, on applique aux moyens (3, 3') de chauffage de la pièce le profil d'élévation de température de ladite pièce, en anticipant le début du chauffage en fonction de la pièce.
4. 4. Procédé selon la revendication 3, où : b3) l'utilisateur possédant un abonnement de consommation d'électricité pour les moyens (3, 3') de chauffage desdites pièces et pour d'autres appareils électriques dans le bâtiment (1), avec un maximum de consommation à ne pas dépasser, on relève la consommation électrique réelle, pendant la seconde phase opérationnelle b), et on la transmet au calculateur (8), - b4) lorsque pendant la seconde phase opérationnelle b) ladite consommation électrique réelle atteint un seuil prédéterminé inférieur audit maximum de consommation électrique, le calculateur (8) commande une interruption ou une diminution à un seuil prédéterminé du chauffage, par les moyens (3, 3') de chauffage, au moins dans la pièce ayant le profil (R) d'élévation de température le plus rapide.
5. 5. Procédé selon la revendication 4 où si, lors de l'étape b4), la consommation électrique réelle relevée atteint toujours ledit seuil prédéterminé malgré ladite interruption ou ladite diminution du chauffage au moins dans la pièce ayant le profil (R) d'élévation de température le plus rapide, le calculateur (8) commande une interruption ou une diminution à un seuil prédéterminé du chauffage, par les moyens (3, 3') de chauffage, dans une pièce autre que celle ayant le profil d'élévation de température le plus rapide.
6. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, où : - l'utilisateur programme à l'avance une acceptation par le calculateur (8), à un moment prédéterminé et pendant une durée d'effacement prédéterminée au cours de la seconde phase opérationnelle b), d'une interruption ou d'une diminution à un seuil prédéterminé du chauffage d'au moins une desdites pièces par les moyens (3, 3') de chauffage de la pièce, avant le début de ladite durée d'effacement et en fonction dudit profil, le calculateur (8) commande alors un sur-chauffage de ladite pièce au-dessus de ladite température prédéterminée, audit moment prédéterminé et pendant la durée d'effacement, le calculateur (8) commande ensuite l'interruption ou la diminution audit seuil prédéterminé du chauffage, et, à l'issue de ladite durée d'effacement, le calculateur (8) commande les moyens (3, 3') de chauffage de la pièce pour y assurer ladite température prédéterminée.
7. 7. Procédé selon les revendications 3 et 6, où le calculateur (8) anticipe le début du sur-chauffage de ladite pièce au-dessus de ladite température prédéterminée, pièce par pièce, en fonction du profil (R) d'élévation de température de ladite pièce.
8. 8. Procédé selon la revendication 6 ou 7 où, pour commander l'interruption ou la diminution audit seuil prédéterminé du chauffage, le calculateur (8) commande l'application, par les moyens (3, 3') de chauffage de la pièce, d'une consigne de température inférieure à ladite température prédéterminée.
9. 9. Dispositif d'optimisation énergétique disposé dans un bâtiment (1) incluant plusieurs pièces dans lesquelles se trouvent des moyens (3, 3') de chauffage desdites pièces comportant des moyens de commande (6,6') agissant sur le fonctionnement desdits moyens de chauffage, le dispositif comprenant un équipement (2) de terminaison de réseau communiquant avec lesdits moyens de commande (6,6') et pourvu d'une interface vers un réseau de communication (7) par lequel le dispositif reçoit des commandes et envoie des données à un calculateur (8), lequel est pourvu de moyens logiciels (9) et communique avec une mémoire (80) de stockage de données, le dispositif étant caractérisé en ce que : - il comprend en outre des premiers capteurs (4, 4') de température à disposer dans les pièces, - et : -- la mémoire (80) contient : --- au moins un profil (R) d'élévation de température de l'une au moins des pièces en référence : ---- a31) à une durée qu'il a antérieurement fallu aux moyens de chauffage (3, 3') pour passer ladite pièce d'une première température à une température finale prédéterminée, ---- a32) et/ou à un passage de ladite pièce d'une première température à une seconde température antérieurement atteinte à l'issue d'une durée prédéterminée, --- et des données de températures et de durées relatives audit profil, ainsi que de commande de l'atteinte, à un moment prédéterminé, d'une température prédéterminée dans au moins une desdites pièces pourvue des moyens de chauffage (3, 3'), les moyens logiciels (9) étant adaptés pour commander: --- aux premiers capteurs de réaliser des relevés de température d'au moins une dite pièce, ---et aux moyens de commande (6,6') d'agir sur le fonctionnement des organes de chauffage, au moins pour une pièce déterminée, en appliquant alors aux moyens de chauffage (3, 3') de la pièce (P1,P2) le profil (R1,R2) d'élévation de température de cette pièce, avec une commande d'anticipation, par rapport audit moment prédéterminé, de la mise en fonctionnement des moyens de chauffage de la pièce concernée, en fonction dudit profil.
10. 10. Dispositif selon la revendication 9 où : le dispositif comprend en outre au moins un second capteur de température (5) à disposer pour relever la température à l'extérieur du bâtiment, la mémoire (80) contient au moins différentes température relevées à l'extérieur du bâtiment et plusieurs profil d'élévation de température de l'une au moins des pièces, en référence à ces différentes température extérieure relevées, et les moyens logiciels (9) sont en outre adaptés pour que soit appliqué aux moyens (3, 3') de chauffage de la pièce, lors de leur dite commande, le profil (R11,R21) d'élévation de température de ladite pièce relatif à la température extérieure enregistrée la plus proche de l'une de celles relevées et enregistrées, en anticipant le début du chauffage en fonction dudit profil.