FR3113722A1 - Instantaneous electric water heater including two types of heating resistance and installation comprising such a water heater - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un chauffe-eau électrique instantané (A) destiné à être raccordé électriquement à une source d’alimentation en énergie électrique (S). Le chauffe-eau électrique instantané (A) comprend une cuve de chauffe (100) adaptée à contenir un volume d’eau, au moins une entrée d’eau (110) apte à amener de l’eau dans la cuve de chauffe (100) et au moins une sortie d’eau (120a, 120b) apte à laisser sortir de l’eau hors de la cuve de chauffe (100). La cuve de chauffe (100) comprend au moins un premier corps résistif (130) apte à générer de la chaleur lorsqu’il est alimenté par un courant électrique alternatif de sorte à chauffer tout ou partie du volume d’eau contenu dans la cuve de chauffe (100), et au moins un deuxième corps résistif (140) distinct du premier corps résistif (130) et apte à générer de la chaleur lorsqu’il est alimenté par un courant électrique continu de sorte à chauffer tout ou partie du volume d’eau contenu dans la cuve de chauffe (100). L’invention concerne également une installation électrique comprenant une source d’alimentation en énergie électrique (S) alimentant en électricité le chauffe-eau électrique instantané (A). Figure 1 The invention relates to an instantaneous electric water heater (A) intended to be electrically connected to an electrical energy supply source (S). The instantaneous electric water heater (A) comprises a heating tank (100) adapted to contain a volume of water, at least one water inlet (110) able to bring water into the heating tank (100 ) and at least one water outlet (120a, 120b) suitable for letting water out of the heating tank (100). The heating tank (100) comprises at least a first resistive body (130) capable of generating heat when it is powered by an alternating electric current so as to heat all or part of the volume of water contained in the heating tank. heater (100), and at least one second resistive body (140) distinct from the first resistive body (130) and able to generate heat when it is powered by a direct electric current so as to heat all or part of the volume of water contained in the heating tank (100). The invention also relates to an electrical installation comprising an electrical energy supply source (S) supplying electricity to the instantaneous electric water heater (A). Figure 1
Description
Domaine technique de l’inventionTechnical field of the invention
La présente invention concerne un chauffe-eau électrique instantané, destiné à être raccordé électriquement à au moins une source d’alimentation en énergie électrique.The present invention relates to an instantaneous electric water heater, intended to be electrically connected to at least one electrical energy supply source.
L’invention concerne aussi une installation comprenant un tel chauffe-eau électrique instantané.The invention also relates to an installation comprising such an instantaneous electric water heater.
Etat de la techniqueState of the art
Il est connu de l’état de la technique, un chauffe-eau du type précité selon le document US2016169557A dans lequel un ou plusieurs appareils de modification de la température sont placés dans un canal situé entre une chaudière et le robinet de distribution d’eau. Chaque appareil de modification de la température est alimenté par une capacité de stockage de l’énergie, chacune pilotée par un interrupteur. Un tel dispositif donne satisfaction en ce qu’il permet le chauffage de manière relativement rapide de l’eau à proximité de la sortie du robinet, sans attendre l’eau chaude générée par la chaudière.It is known from the state of the art, a water heater of the aforementioned type according to the document US2016169557A in which one or more temperature modification devices are placed in a channel located between a boiler and the water distribution tap . Each temperature-modifying device is powered by an energy storage capacitor, each driven by a switch. Such a device is satisfactory in that it allows the relatively rapid heating of water near the outlet of the tap, without waiting for the hot water generated by the boiler.
Généralement, la puissance électrique instantanée demandée pour chauffer l’eau est importante dans le cas des chauffe-eaux instantanés, de l’ordre de 5kW à 10kW pour une maison individuelle. Les installations électriques nécessaires pour générer ces puissances doivent donc être dimensionnées pour répondre à ces besoins de puissance, ce qui peut représenter un coût élevé, voire nécessiter de modifier son abonnement vis-à-vis d’un fournisseur d’électricité.Generally, the instantaneous electrical power required to heat the water is high in the case of instantaneous water heaters, around 5kW to 10kW for an individual house. The electrical installations necessary to generate this power must therefore be sized to meet these power needs, which can represent a high cost, or even require modifying one's subscription vis-à-vis an electricity supplier.
Par ailleurs, les chauffe-eau sont généralement conçus pour ne fonctionner qu’en association avec une sorte de source d’alimentation en énergie électrique prédéterminée, classiquement une source de tension alternative.Furthermore, water heaters are generally designed to operate only in conjunction with some sort of predetermined electrical power supply source, typically an AC voltage source.
Or, la tendance actuelle prévoit que les installations électriques des habitations reposent sur une diversité de sources d’alimentation électrique, typiquement mêlant des sources de tension continue et des sources de tension alternative, notamment pour inclure une production locale d’électricité. Or, dans cette organisation, les chauffe-eau connus ne peuvent alors être utilisés qu’en association avec une partie seulement des sources de courant disponibles, ce qui est extrêmement contraignant et limitant.However, the current trend is for the electrical installations of homes to rely on a variety of electrical power sources, typically combining direct voltage sources and alternating voltage sources, in particular to include local electricity production. However, in this organization, the known water heaters can then only be used in association with only some of the available current sources, which is extremely constraining and limiting.
Par ailleurs, il est difficile de pouvoir accepter une diversité de types de sources d’alimentation électrique tout en préservant une puissance de chauffe constante.Furthermore, it is difficult to be able to accept a variety of types of electrical power sources while maintaining a constant heating power.
Objet de l’inventionObject of the invention
La présente invention a pour but de proposer un chauffe-eau électrique instantané et une installation répondant à tout ou partie des problèmes précités.The object of the present invention is to propose an instantaneous electric water heater and an installation which responds to all or part of the aforementioned problems.
Notamment, le but de l’invention est de proposer une solution qui réponde à au moins l’un des objectifs suivants :In particular, the aim of the invention is to propose a solution which meets at least one of the following objectives:
- chauffer instantanément une quantité d’eau en utilisant une puissance électrique la plus faible possible,instantly heat a quantity of water using the lowest possible electrical power,
- permettre une alimentation électrique à partir de différentes sources électriques.allow power supply from different power sources.
Ce but peut être atteint grâce à la mise en œuvre d’un chauffe-eau électrique instantané destiné à être raccordé électriquement à une source d’alimentation en énergie électrique, ledit chauffe-eau électrique instantané comprenant une cuve de chauffe adaptée à contenir un volume d’eau, au moins une entrée d’eau apte à amener de l’eau dans la cuve de chauffe et au moins une sortie d’eau apte à laisser sortir de l’eau hors de la cuve de chauffe, dans lequel la cuve de chauffe comprend au moins un premier corps résistif apte à générer de la chaleur lorsqu’il est alimenté par un courant électrique alternatif de sorte à chauffer tout ou partie du volume d’eau contenu dans la cuve de chauffe, et au moins un deuxième corps résistif distinct du premier corps résistif et apte à générer de la chaleur lorsqu’il est alimenté par un courant électrique continu de sorte à chauffer tout ou partie du volume d’eau contenu dans la cuve de chauffe.This object can be achieved thanks to the implementation of an instantaneous electric water heater intended to be electrically connected to an electrical power supply source, said instantaneous electric water heater comprising a heating tank adapted to contain a volume water, at least one water inlet able to bring water into the heating tank and at least one water outlet able to let water out of the heating tank, in which the tank heater comprises at least a first resistive body able to generate heat when it is powered by an alternating electric current so as to heat all or part of the volume of water contained in the heating tank, and at least a second body resistor separate from the first resistive body and able to generate heat when it is supplied by a direct electric current so as to heat all or part of the volume of water contained in the heating tank.
Le chauffe-eau électrique instantané peut également répondre aux caractéristiques techniques présentées ci-après, prises isolément ou en combinaison.The instantaneous electric water heater can also meet the technical characteristics presented below, taken individually or in combination.
Le premier corps résistif et le deuxième corps résistif sont configurés pour chauffer la cuve de chauffe, et dans lequel la cuve de chauffe est configurée pour chauffer le volume d’eau contenu dans la cuve de chauffe.The first resistive body and the second resistive body are configured to heat the heating tank, and wherein the heating tank is configured to heat the volume of water contained in the heating tank.
Le premier corps résistif et le deuxième corps résistif sont en contact direct avec l’eau contenue dans le volume d’eau contenu dans la cuve de chauffe et sont configurés pour chauffer directement l’eau avec laquelle ils sont en contact.The first resistive body and the second resistive body are in direct contact with the water contained in the volume of water contained in the heating tank and are configured to directly heat the water with which they are in contact.
Le chauffe-eau électrique instantané comprend un système de stockage d’énergie électrique.The instantaneous electric water heater includes an electrical energy storage system.
Le système de stockage d’énergie électrique comprend une batterie électrique à base de cellules électrochimiques et/ou un condensateur de puissance.The electrical energy storage system comprises an electric battery based on electrochemical cells and/or a power capacitor.
Le chauffe-eau électrique instantané comprend des composants électroniques d’interface interposés entre d’une part la source d’alimentation en énergie électrique, d’autre part le premier corps résistif et le deuxième corps résistif.The instantaneous electric water heater comprises electronic interface components interposed between on the one hand the electric power supply source, on the other hand the first resistive body and the second resistive body.
La source d’alimentation en énergie électrique comprend un réseau électrique alternatif, les composants électroniques d’interface comprennent un redresseur-abaisseur de tension interposé entre le réseau électrique alternatif et le deuxième corps résistif.The electrical power supply source comprises an alternating electrical network, the electronic interface components include a voltage step-down rectifier interposed between the alternating electrical network and the second resistive body.
Les composants électroniques d’interface comprennent un abaisseur-élévateur de tension interposé entre le système de stockage d’énergie électrique et le deuxième corps résistif.The electronic interface components include a voltage step-down step-up interposed between the electrical energy storage system and the second resistive body.
Les composants électroniques d’interface comprennent un onduleur-élévateur de tension comprenant une entrée reliée au système de stockage d’énergie électrique, une première sortie reliée au premier corps résistif et une deuxième sortie reliée au réseau électrique alternatif.The electronic interface components comprise an inverter-voltage booster comprising an input connected to the electrical energy storage system, a first output connected to the first resistive body and a second output connected to the AC electrical network.
Le chauffe-eau électrique instantané comprend une unité de gestion configurée pour piloter les composants électroniques d’interface en fonction d’un algorithme de stratégie prédéterminé enregistré dans une mémoire de l’unité de gestion de sorte que le chauffe-eau électrique instantané, à un instant donné durant une phase de fonctionnement, occupe au moins l’un des modes de fonctionnement suivants :
- un premier mode de fonctionnement dans lequel le premier corps résistif est alimenté en énergie électrique par la source d’alimentation en énergie électrique ;
- un deuxième mode de fonctionnement dans lequel le premier corps résistif est alimenté en énergie électrique par le système de stockage d’énergie électrique par l’intermédiaire de l’onduleur-élévateur de tension ;
- un troisième mode fonctionnement dans lequel le deuxième corps résistif est alimenté en énergie électrique par le système de stockage d’énergie électrique par l’intermédiaire de l’abaisseur-élévateur de tension ;
- un quatrième mode de fonctionnement dans lequel le deuxième corps résistif est alimenté en énergie électrique par la source d’alimentation en énergie électrique par l’intermédiaire du redresseur-abaisseur de tension ;
- un cinquième mode de fonctionnement dans lequel une quantité d’énergie électrique stockée dans le système de stockage d’énergie électrique est envoyée vers la source d’alimentation en énergie électrique par l’intermédiaire de l’onduleur-élévateur de tension ;
- un sixième mode de fonctionnement dans lequel une quantité d’énergie électrique est envoyée vers le système de stockage d’énergie électrique depuis la source d’alimentation en énergie électrique par l’intermédiaire du redresseur-abaisseur de tension.The instantaneous electric water heater comprises a management unit configured to control the electronic interface components according to a predetermined strategy algorithm recorded in a memory of the management unit so that the instantaneous electric water heater, at at a given time during an operating phase, occupies at least one of the following operating modes:
- A first mode of operation in which the first resistive body is supplied with electrical energy by the electrical energy supply source;
- A second mode of operation in which the first resistive body is supplied with electrical energy by the electrical energy storage system via the inverter-voltage booster;
- A third operating mode in which the second resistive body is supplied with electrical energy by the electrical energy storage system via the voltage step-down step-up;
- A fourth mode of operation in which the second resistive body is supplied with electrical energy by the electrical energy supply source via the voltage step-down rectifier;
- A fifth mode of operation in which a quantity of electrical energy stored in the electrical energy storage system is sent to the electrical energy supply source via the inverter-voltage booster;
- A sixth mode of operation in which a quantity of electrical energy is sent to the electrical energy storage system from the electrical energy supply source via the voltage step-down rectifier.
Le chauffe-eau électrique instantané comprend un système de convoyage d’eau comportant :
- une voie d’entrée d’eau apte à contenir de l’eau et connectée à la cuve de chauffe par l’entrée d’eau ;
- une première voie de sortie d’eau connectée à la cuve de chauffe par une première sortie d’eau et apte être connectée à au moins l’un des éléments appartenant au groupe comportant un réseau d’eau extérieur et un réservoir d’eau ;
- une deuxième voie de sortie d’eau connectée à la cuve de chauffe par une deuxième sortie d’eau apte à être connectée à un réseau extérieur d’évacuation d’eau.The instantaneous electric water heater comprises a water conveying system comprising:
- a water inlet channel capable of containing water and connected to the heating tank by the water inlet;
- a first water outlet path connected to the heating tank by a first water outlet and capable of being connected to at least one of the elements belonging to the group comprising an external water network and a water tank ;
- a second water outlet route connected to the heating tank by a second water outlet capable of being connected to an external water drainage network.
La voie d’entrée d’eau est configurée pour être en échange thermique avec au moins un élément appartenant au groupe comportant le système de stockage d’énergie électrique et les composants électroniques d’interface, de sorte que les calories générées par ledit au moins élément sont transférées par échange thermique, notamment par conduction, vers l’eau contenue dans la voie d’entrée d’eau.The water inlet channel is configured to be in heat exchange with at least one element belonging to the group comprising the electrical energy storage system and the electronic interface components, so that the calories generated by said at least element are transferred by heat exchange, in particular by conduction, to the water contained in the water inlet channel.
Le chauffe-eau électrique instantané comprend une façade en situation d’échange thermique, notamment par conduction, avec une surface de la cuve de chauffe, la façade captant tout ou partie des calories perdues par la cuve de chauffe au niveau de ladite surface et émettant, notamment par rayonnement, vers l’extérieur du chauffe-eau électrique instantané tout ou partie des calories captées depuis ladite surface.The instantaneous electric water heater comprises a facade in a situation of heat exchange, in particular by conduction, with a surface of the heating tank, the facade capturing all or part of the calories lost by the heating tank at the level of said surface and emitting , in particular by radiation, towards the exterior of the instantaneous electric water heater, all or part of the calories captured from said surface.
La façade comprend un troisième corps résistif distinct du premier corps résistif et du deuxième corps résistif et apte à générer de la chaleur lorsqu’il est alimenté par un courant électrique de sorte à chauffer tout ou partie de la façade, la façade captant tout ou partie des calories en provenance du troisième corps résistif et émettant, notamment par rayonnement, vers l’extérieur du chauffe-eau électrique instantané tout ou partie des calories captées depuis le troisième corps résistif.The facade comprises a third resistive body distinct from the first resistive body and from the second resistive body and capable of generating heat when it is powered by an electric current so as to heat all or part of the facade, the facade capturing all or part calories from the third resistive body and emitting, in particular by radiation, towards the exterior of the instantaneous electric water heater all or part of the calories captured from the third resistive body.
Il est également proposé une installation comprenant le chauffe-eau électrique instantané et une source d’alimentation en énergie électrique alimentant en électricité le chauffe-eau électrique instantané.An installation comprising the instantaneous electric water heater and an electrical energy supply source supplying electricity to the instantaneous electric water heater is also proposed.
La source d’alimentation en énergie électrique comprend un réseau électrique alternatif.The electrical energy supply source comprises an alternating electrical network.
La source d’alimentation en énergie électrique comprend une source d’énergie électrique continue comprenant au moins un élément appartenant au groupe comportant : une pile à combustible, une éolienne, et un panneau photovoltaïque.The electrical energy supply source comprises a continuous electrical energy source comprising at least one element belonging to the group comprising: a fuel cell, a wind turbine, and a photovoltaic panel.
Description sommaire des dessinsBrief description of the drawings
D’autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de modes de réalisation préférés de celle-ci, donnée à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :Other aspects, objects, advantages and characteristics of the invention will appear better on reading the following detailed description of preferred embodiments thereof, given by way of non-limiting example, and made with reference to the appended drawings. on which ones :
Description détailléedetailed description
Sur les figures et dans la suite de la description, les mêmes références représentent les éléments identiques ou similaires. De plus, les différents éléments ne sont pas représentés à l’échelle de manière à privilégier la clarté des figures. Par ailleurs, les différents modes de réalisation et variantes ne sont pas exclusifs les uns des autres et peuvent être combinés entre eux.In the figures and in the remainder of the description, the same references represent identical or similar elements. In addition, the various elements are not represented to scale so as to favor the clarity of the figures. Furthermore, the different embodiments and variants are not mutually exclusive and can be combined with each other.
Comme illustré sur les figures 1 et 2, l’invention concerne un chauffe-eau électrique instantané noté « A », destiné à être raccordé électriquement à une source d’alimentation en énergie électrique notée « S ». Comme il le sera expliqué plus loin, le chauffe-eau électrique instantané A est notamment configuré de sorte à pouvoir indifféremment être raccordé électriquement à une source d’alimentation à courant continu et/ou à être raccordé électriquement à une source d’alimentation à courant alternatif.As illustrated in Figures 1 and 2, the invention relates to an instantaneous electric water heater denoted "A", intended to be electrically connected to an electrical energy supply source denoted "S". As will be explained later, the instantaneous electric water heater A is in particular configured so as to be able indifferently to be electrically connected to a direct current power source and/or to be electrically connected to a direct current power source. alternative.
L’invention concerne également une installation électrique comprenant au moins un tel type de chauffe-eau électrique instantané A et une source d’alimentation électrique S.The invention also relates to an electrical installation comprising at least one such type of instantaneous electric water heater A and an electrical power source S.
Le chauffe-eau électrique instantané A comprend une cuve de chauffe 100 adaptée à contenir un volume d’eau, au moins une entrée d’eau 110 apte à amener de l’eau dans la cuve de chauffe 100 et au moins une sortie d’eau apte à laisser sortir de l’eau hors de la cuve de chauffe 100. Il est donc compris que le chauffe-eau électrique instantané A peut comprendre une unique entrée d’eau 110 ou une pluralité d’entrées d’eau. Il est aussi compris que le chauffe-eau électrique instantané A peut comprendre une unique sortie d’eau ou une pluralité de sorties d’eau. Dans l’exemple illustré, le chauffe-eau électrique instantané A comprend deux sorties d’eau distinctes, respectivement référées 120a et 120b.The instantaneous electric water heater A comprises a heating tank 100 adapted to contain a volume of water, at least one water inlet 110 able to bring water into the heating tank 100 and at least one water outlet. water capable of letting water out of the heating tank 100. It is therefore understood that the instantaneous electric water heater A can comprise a single water inlet 110 or a plurality of water inlets. It is also understood that the instantaneous electric water heater A can comprise a single water outlet or a plurality of water outlets. In the example shown, the instantaneous electric water heater A comprises two separate water outlets, respectively referred to as 120a and 120b.
Selon un mode de réalisation non limitatif, le chauffe-eau électrique instantané A peut comprendre un système de convoyage d’eau 500. Ce système de convoyage d’eau 500 comprend notamment une voie d’entrée d’eau 510 apte à contenir de l’eau et connectée à la cuve de chauffe 100 par l’entrée d’eau 110, une première voie de sortie d’eau 520 connectée à la cuve de chauffe 100 par la première sortie d’eau 120a et apte être connectée à au moins l’un des éléments appartenant au groupe comportant un réseau d’eau extérieur et un réservoir d’eau, et une deuxième voie de sortie d’eau 530 connectée à la cuve de chauffe 100 par la deuxième sortie d’eau 120b apte à être connectée à un réseau extérieur d’évacuation d’eau.According to a non-limiting embodiment, the instantaneous electric water heater A can comprise a water conveying system 500. This water conveying system 500 notably comprises a water inlet channel 510 capable of containing water. water and connected to the heating tank 100 by the water inlet 110, a first water outlet channel 520 connected to the heating tank 100 by the first water outlet 120a and able to be connected to at least one of the elements belonging to the group comprising an external water network and a water tank, and a second water outlet path 530 connected to the heating tank 100 by the second water outlet 120b able to be connected to an external water drainage network.
La cuve de chauffe 100 comprend aussi au moins un premier corps résistif 130 apte à générer de la chaleur lorsqu’il est alimenté par un courant électrique alternatif de sorte à chauffer tout ou partie du volume d’eau contenu dans la cuve de chauffe 100.The heating tank 100 also comprises at least a first resistive body 130 capable of generating heat when it is powered by an alternating electric current so as to heat all or part of the volume of water contained in the heating tank 100.
En complément du premier corps résistif 130, la cuve de chauffe 100 comprend au moins un deuxième corps résistif 140 distinct du premier corps résistif 130 et apte à générer de la chaleur lorsqu’il est alimenté par un courant électrique continu de sorte à chauffer tout ou partie du volume d’eau contenu dans la cuve de chauffe 100.In addition to the first resistive body 130, the heating tank 100 comprises at least a second resistive body 140 distinct from the first resistive body 130 and able to generate heat when it is powered by a direct electric current so as to heat all or part of the volume of water contained in the heating tank 100.
Selon un premier mode de réalisation, illustré sur la figure 1, le premier corps résistif 130 et le deuxième corps résistif 140 sont configurés pour chauffer la cuve de chauffe 100, et la cuve de chauffe 100 est configurée pour chauffer le volume d’eau contenu dans la cuve de chauffe 100.According to a first embodiment, illustrated in FIG. 1, the first resistive body 130 and the second resistive body 140 are configured to heat the heating tank 100, and the heating tank 100 is configured to heat the volume of water contained in the heating tank 100.
Selon un second mode de réalisation, illustré sur la figure 2, le premier corps résistif 130 et le deuxième corps résistif 140 sont en contact direct avec l’eau contenue dans le volume d’eau contenu dans la cuve de chauffe 100 et sont configurés pour chauffer directement l’eau avec laquelle ils sont en contact.According to a second embodiment, illustrated in FIG. 2, the first resistive body 130 and the second resistive body 140 are in direct contact with the water contained in the volume of water contained in the heating tank 100 and are configured to directly heat the water with which they are in contact.
Il est précisé que les premiers et seconds modes de réalisation qui viennent d’être décrits peuvent être mis en œuvre isolément ou en combinaison.It is specified that the first and second embodiments which have just been described can be implemented in isolation or in combination.
Selon un mode de réalisation particulier, le premier corps résistif 130 et le deuxième corps résistif 140 sont contenus dans un unique corps de chauffe (non représenté) d’un seul tenant. Ce mode de réalisation particulier peut notamment être mis en œuvre de manière non limitative dans une première variante dans laquelle le corps de chauffe d’un seul tenant est configuré pour chauffer la cuve, ou dans une deuxième variante dans laquelle le corps de chauffe d’un seul tenant est configuré pour chauffer directement le volume d’eau avec lequel il est en contact, ou toute autre variante non décrite.According to a particular embodiment, the first resistive body 130 and the second resistive body 140 are contained in a single heating body (not shown) in one piece. This particular embodiment can in particular be implemented in a non-limiting way in a first variant in which the heating body in one piece is configured to heat the tank, or in a second variant in which the heating body of a single piece is configured to directly heat the volume of water with which it is in contact, or any other variant not described.
En revenant aux figures 1 et 2, le chauffe-eau électrique instantané A comprend un système de stockage d’énergie électrique 400, qui comprend une batterie électrique à base de cellules électrochimiques et/ou un condensateur de puissance.Returning to Figures 1 and 2, the instantaneous electric water heater A comprises an electrical energy storage system 400, which comprises an electric battery based on electrochemical cells and/or a power capacitor.
Selon un mode de réalisation non limitatif, le chauffe-eau électrique instantané A décrit sur les figures 1 et 2 comprend des composants électroniques d’interface 300 interposés entre d’une part la source d’alimentation en énergie électrique S, et d’autre part le premier corps résistif 130 et le deuxième corps résistif 140.According to a non-limiting embodiment, the instantaneous electric water heater A described in FIGS. 1 and 2 comprises electronic interface components 300 interposed between, on the one hand, the electrical energy supply source S, and, on the other share the first resistive body 130 and the second resistive body 140.
La figure 3 présente de manière détaillée un exemple d’organisation entre les composants électroniques d’interface, la source d’alimentation en énergie électrique S, le premier corps résistif 130 et le deuxième corps résistif 140. La figure 3 présente également le fait que le chauffe-eau électrique instantané A comprend une unité de gestion 200 configurée pour piloter les composants électroniques d’interface 300 en fonction d’un algorithme de stratégie prédéterminé enregistré dans une mémoire 210 de l’unité de gestion 200.FIG. 3 presents in detail an example of organization between the electronic interface components, the electrical energy supply source S, the first resistive body 130 and the second resistive body 140. FIG. 3 also presents the fact that the instantaneous electric water heater A comprises a management unit 200 configured to control the electronic interface components 300 according to a predetermined strategy algorithm recorded in a memory 210 of the management unit 200.
Selon un mode de réalisation, l’unité de gestion 200 peut être configurée pour se synchroniser avec une unité de comptage comprise dans l’installation électrique ou avec un serveur de gestion externe, tous deux configurés pour sélectionner un mode d’alimentation. Ledit mode d’alimentation peut par exemple être configuré pour plafonner une puissance souscrite au niveau d’un abonnement de fourniture d’électricité, ou en fonction de contraintes liées à la gestion du réseau électrique national.According to one embodiment, the management unit 200 can be configured to synchronize with a metering unit included in the electrical installation or with an external management server, both configured to select a power supply mode. Said supply mode can for example be configured to cap a subscribed power at the level of an electricity supply subscription, or according to constraints linked to the management of the national electricity network.
Selon les dispositions précédemment décrites, la source d’alimentation en énergie électrique S peut comprendre un réseau électrique alternatif B.According to the provisions previously described, the electrical energy supply source S may comprise an alternating electrical network B.
Les composants électroniques d’interface 300 peuvent également comprendre un redresseur-abaisseur de tension 310 interposé entre le réseau électrique alternatif B et le deuxième corps résistif 140.The electronic interface components 300 can also comprise a rectifier-step-down voltage converter 310 interposed between the alternating electrical network B and the second resistive body 140.
En complément ou non de la présence du redresseur-abaisseur de tension 310, les composants électroniques d’interface 300 peuvent comprendre un abaisseur-élévateur de tension 320 interposé entre le système de stockage d’énergie électrique 400 et le deuxième corps résistif 140.In addition or not to the presence of the rectifier-step-down voltage 310, the electronic interface components 300 can comprise a step-down-step-up voltage 320 interposed between the electrical energy storage system 400 and the second resistive body 140.
Par ailleurs, les composants électroniques d’interface 300 peuvent comprendre un onduleur-élévateur de tension 330 comprenant une entrée reliée au système de stockage d’énergie électrique 400, une première sortie reliée au premier corps résistif 130 et une deuxième sortie reliée au réseau électrique alternatif B.Furthermore, the electronic interface components 300 may comprise an inverter-voltage booster 330 comprising an input connected to the electrical energy storage system 400, a first output connected to the first resistive body 130 and a second output connected to the electrical network. alternative b.
Ainsi, et de manière avantageuse, le chauffe-eau électrique instantané A permet de s’interfacer avec une installation électrique existante sans modification substantielle de l’installation électrique existante. En d’autres termes, le chauffe-eau électrique instantané A comprenant le système de stockage 400 tel que décrit peut être adjoint à une installation électrique existante ou être dimensionné de la façon la plus petite possible. En effet, les dispositions selon l’invention permettent de s’adapter aux contraintes d’une installation existante, avec une adaptation du système de stockage 400 en fonction des paramètres de l’installation existante.Thus, and advantageously, the instantaneous electric water heater A makes it possible to interface with an existing electrical installation without substantial modification of the existing electrical installation. In other words, the instantaneous electric water heater A comprising the storage system 400 as described can be added to an existing electrical installation or be dimensioned as small as possible. Indeed, the arrangements according to the invention make it possible to adapt to the constraints of an existing installation, with an adaptation of the storage system 400 according to the parameters of the existing installation.
En particulier, les dispositions selon l’invention permettent de réutiliser le câblage d’origine d’un chauffe-eau existant, par exemple de 3kW, tout en permettant d’offrir une puissance de chauffe allant jusqu’à 10 kW sans pour autant, en outre, devoir modifier les paramètres de la source d’alimentation en énergie électrique S.In particular, the provisions according to the invention make it possible to reuse the original wiring of an existing water heater, for example of 3 kW, while making it possible to offer a heating power of up to 10 kW without, however, in addition, having to modify the parameters of the electrical energy supply source S.
De manière générale, le premier corps résistif 130 est alimenté à un premier niveau de tension et le deuxième corps résistif 140 est alimenté à un deuxième niveau de tension strictement inférieur audit premier niveau de tension.In general, the first resistive body 130 is powered at a first voltage level and the second resistive body 140 is powered at a second voltage level strictly lower than said first voltage level.
Selon un mode de réalisation, le premier niveau de tension correspond au niveau de tension du réseau électrique local, notamment sensiblement égal à 220V, et le deuxième niveau de tension est compris dans une plage allant de 20V à 60V, notamment sensiblement égale à 50V.According to one embodiment, the first voltage level corresponds to the voltage level of the local electrical network, in particular substantially equal to 220V, and the second voltage level is comprised in a range ranging from 20V to 60V, in particular substantially equal to 50V.
La figure 4 présente une variante pour laquelle le chauffe-eau électrique instantané A comprend une façade 600 en situation d’échange thermique, notamment par conduction, avec une surface de la cuve de chauffe 100.Figure 4 shows a variant for which the instantaneous electric water heater A comprises a facade 600 in a heat exchange situation, in particular by conduction, with a surface of the heating tank 100.
Selon un mode particulier de réalisation, la façade 600 peut comprendre un troisième corps résistif 610 distinct du premier corps résistif 130 et du deuxième corps résistif 140 et apte à générer de la chaleur lorsqu’il est alimenté par un courant électrique de sorte à chauffer tout ou partie de la façade 600.According to a particular embodiment, the facade 600 can comprise a third resistive body 610 distinct from the first resistive body 130 and from the second resistive body 140 and able to generate heat when it is powered by an electric current so as to heat everything or part of the facade 600.
Comme indiqué ci-avant, le chauffe-eau électrique instantané A tel que décrit précédent est compris dans une installation qui comprend la source d’alimentation en énergie électrique S, celle-ci alimentant en électricité le chauffe-eau électrique instantané A.As indicated above, the instantaneous electric water heater A as described above is included in an installation which includes the electrical energy supply source S, the latter supplying electricity to the instantaneous electric water heater A.
Selon différents modes de réalisations particulier, la source d’alimentation en énergie électrique S comprend un réseau électrique alternatif B et/ou une source d’énergie électrique continue comprenant au moins un élément appartenant au groupe comportant : une pile à combustible, une éolienne, et un panneau photovoltaïque.According to different particular embodiments, the electrical energy supply source S comprises an alternating electrical network B and/or a direct electrical energy source comprising at least one element belonging to the group comprising: a fuel cell, a wind turbine, and a photovoltaic panel.
Les dispositions qui viennent d’être décrites et en particulier les composants électroniques d’interface 300, permettent que le chauffe-eau électrique instantané A, à un instant donné durant une phase de fonctionnement, occupe au moins l’un des modes de fonctionnement suivants :
- un premier mode de fonctionnement dans lequel le premier corps résistif 130 est alimenté en énergie électrique par la source d’alimentation en énergie électrique S ;
- un deuxième mode de fonctionnement dans lequel le premier corps résistif 130 est alimenté en énergie électrique par le système de stockage d’énergie électrique 400 par l’intermédiaire de l’onduleur-élévateur de tension 330 ;
- un troisième mode fonctionnement dans lequel le deuxième corps résistif 140 est alimenté en énergie électrique par le système de stockage d’énergie électrique 400 par l’intermédiaire de l’abaisseur-élévateur de tension 320 ;
- un quatrième mode de fonctionnement dans lequel le deuxième corps résistif 140 est alimenté en énergie électrique par la source d’alimentation en énergie électrique S par l’intermédiaire du redresseur-abaisseur de tension 310 ;
- un cinquième mode de fonctionnement dans lequel une quantité d’énergie électrique stockée dans le système de stockage d’énergie électrique 400 est envoyée vers la source d’alimentation en énergie électrique S par l’intermédiaire de l’onduleur-élévateur de tension 330 ;
- un sixième mode de fonctionnement dans lequel une quantité d’énergie électrique est envoyée vers le système de stockage d’énergie électrique 400 depuis la source d’alimentation en énergie électrique S par l’intermédiaire du redresseur-abaisseur de tension 310.The provisions which have just been described and in particular the electronic interface components 300, allow the instantaneous electric water heater A, at a given instant during an operating phase, to occupy at least one of the following operating modes :
- A first mode of operation in which the first resistive body 130 is supplied with electrical energy by the electrical energy supply source S;
- A second mode of operation in which the first resistive body 130 is supplied with electrical energy by the electrical energy storage system 400 via the inverter-voltage booster 330;
- A third operating mode in which the second resistive body 140 is supplied with electrical energy by the electrical energy storage system 400 via the step-down step-up voltage 320;
- A fourth mode of operation in which the second resistive body 140 is supplied with electrical energy by the electrical energy supply source S via the rectifier-step-down voltage converter 310;
- a fifth mode of operation in which a quantity of electrical energy stored in the electrical energy storage system 400 is sent to the electrical energy supply source S via the voltage booster inverter 330 ;
- a sixth mode of operation in which a quantity of electrical energy is sent to the electrical energy storage system 400 from the electrical energy supply source S via the rectifier-step-down voltage converter 310.
Il est donc bien compris que les modes de fonctionnement décrit ci-avant permettent de recharger le système de stockage d’énergie électrique 400 par le réseau électrique alternatif B par l’intermédiaire du redresseur-abaisseur de tension 310. En particulier, lorsque l’algorithme de stratégie est configuré pour minimiser le coût de l’abonnement électrique, la recharge du système de stockage d’énergie électrique 400 est réalisée lorsque l’énergie électrique disponible présente un coût avantageux.It is therefore well understood that the operating modes described above make it possible to recharge the electrical energy storage system 400 by the alternating electrical network B via the rectifier-step-down voltage converter 310. In particular, when the strategy algorithm is configured to minimize the cost of the electric subscription, the recharging of the electric energy storage system 400 is carried out when the electric energy available presents an advantageous cost.
Alternativement ou de manière combinée, le système de stockage d’énergie électrique 400 peut être rechargé par la source d’alimentation en énergie électrique S lorsqu’elle comprend une source d’énergie électrique continue renouvelable. Cette disposition selon l’invention est particulièrement avantageuse car la production d’électricité de la source d’énergie électrique continue renouvelable peut être dépendante des conditions environnementales ou climatiques. Ainsi, lorsque l’algorithme de stratégie est configuré pour optimiser la consommation énergétique, la recharge du système de stockage d’énergie électrique 400 est réalisée lorsque l’énergie électrique est la plus disponible.Alternatively or in combination, the electrical energy storage system 400 can be recharged by the electrical energy supply source S when it comprises a renewable continuous electrical energy source. This arrangement according to the invention is particularly advantageous because the production of electricity from the renewable continuous electrical energy source can be dependent on environmental or climatic conditions. Thus, when the strategy algorithm is configured to optimize the energy consumption, the recharging of the electrical energy storage system 400 is carried out when the electrical energy is most available.
Selon un mode de réalisation, l’algorithme de stratégie est configuré pour répondre à des contraintes liées à la gestion du réseau électrique national. Dans une première configuration, l’algorithme de stratégie peut être configuré pour s’adapter à la fréquence du réseau. Dans une seconde configuration, l’algorithme de stratégie peut être configuré pour s’adapter à des mécanismes d’effacement visant à maintenir l’équilibre sur le réseau. Le type de configuration peut notamment être choisi, soit de façon à augmenter la consommation d’électricité sur le réseau national, soit de façon à diminuer la consommation d’électricité sur le réseau national, selon une proportion qui corresponde à une réduction des contraintes liées à la gestion du réseau électrique national.According to one embodiment, the strategy algorithm is configured to respond to constraints related to the management of the national electrical network. In a first configuration, the strategy algorithm can be configured to adapt to the frequency of the network. In a second configuration, the strategy algorithm can be configured to adapt to erasure mechanisms aimed at maintaining balance on the network. The type of configuration can in particular be chosen, either so as to increase the consumption of electricity on the national network, or so as to reduce the consumption of electricity on the national network, according to a proportion which corresponds to a reduction of the constraints linked to the management of the national electricity network.
De manière avantageuse, le fonctionnement du premier corps résistif 130 et du deuxième corps résistif 140 simultanément permet d’atteindre des puissances de chauffe supérieures à celles garanties via un seul élément résistif.Advantageously, the operation of the first resistive body 130 and of the second resistive body 140 simultaneously makes it possible to achieve heating powers greater than those guaranteed via a single resistive element.
De la même manière, lorsque l’eau est chauffée en utilisant d’une part le premier corps résistif 130 alimenté par le réseau électrique alternatif B ou par le système de stockage d’énergie électrique 400 et d’autre part le deuxième corps résistif 140 alimenté par le système de stockage d’énergie électrique 400 ou par le réseau électrique alternatif B, il est possible d’atteindre une température donnée avec une faible puissance maximale appelée depuis la source d’alimentation en énergie électrique S.In the same way, when the water is heated by using on the one hand the first resistive body 130 powered by the AC electrical network B or by the electrical energy storage system 400 and on the other hand the second resistive body 140 powered by the electrical energy storage system 400 or by the alternating electrical network B, it is possible to reach a given temperature with a low maximum power drawn from the electrical energy supply source S.
Dans une variante non limitative où le chauffe-eau électrique instantané A contient le système de convoyage d’eau 500 notamment, il est avantageux de prévoir un réservoir d’eau de sorte que tout ou partie de l’eau chauffée dans la cuve de chauffe 100 soit stockée dans ce réservoir d’eau puis réinjectée dans la cuve de chauffe 100 par l’entrée d’eau 110. En particulier, il est avantageux de réinjecter l’eau chauffée contenue dans le réservoir d’eau par l’entrée d’eau 110 à un instant donné où la demande en eau chauffée est requise, car la puissance électrique appelée nécessaire pour chauffer l’eau réinjectée depuis le réservoir d’eau sera plus faible que la puissance électrique appelée pour chauffer l’eau injectée depuis l’entrée d’eau 110 si elle n’est pas chauffée. En d’autre termes, le fait de réinjecter de l’eau chauffée contenue dans le réservoir confère un préchauffage de l’eau et contribue à minimiser la consommation électrique du chauffe-eau électrique instantané A.In a non-limiting variant where the instantaneous electric water heater A contains the water conveying system 500 in particular, it is advantageous to provide a water tank so that all or part of the water heated in the heating tank 100 is stored in this water tank and then reinjected into the heating tank 100 through the water inlet 110. In particular, it is advantageous to reinject the heated water contained in the water tank through the inlet of water 110 at a given time when the demand for heated water is required, because the electrical power demand necessary to heat the water reinjected from the water tank will be lower than the electrical power demand to heat the water injected from the water inlet 110 if not heated. In other words, the fact of reinjecting heated water contained in the tank preheats the water and contributes to minimizing the electrical consumption of the instantaneous electric water heater A.
Selon un mode de réalisation particulier, la voie d’entrée d’eau 510 est configurée pour être en échange thermique avec au moins un élément appartenant au groupe comportant le système de stockage d’énergie électrique 400 et les composants électroniques d’interface 300. De cette manière les calories générées par ledit au moins élément sont transférées par échange thermique, notamment par conduction, vers l’eau contenue dans la voie d’entrée d’eau 510.According to a particular embodiment, the water inlet channel 510 is configured to be in heat exchange with at least one element belonging to the group comprising the electrical energy storage system 400 and the electronic interface components 300. In this way, the calories generated by said at least element are transferred by heat exchange, in particular by conduction, to the water contained in the water inlet channel 510.
Dans la variante présentée sur la figure 4 qui n’est absolument pas limitative quant au domaine d’application visé par l’invention, la façade 600 capte tout ou partie des calories perdues par la cuve de chauffe 100 au niveau de ladite surface et émet, notamment par rayonnement, vers l’extérieur du chauffe-eau électrique instantané A tout ou partie des calories captées depuis ladite surface.In the variant presented in FIG. 4, which is absolutely not limiting as to the field of application targeted by the invention, the facade 600 captures all or part of the calories lost by the heating tank 100 at the level of said surface and emits , in particular by radiation, towards the outside of the instantaneous electric water heater A all or part of the calories captured from said surface.
Lorsque la façade 600 comprend un troisième corps résistif 610, la façade 600 capte tout ou partie des calories en provenance du troisième corps résistif 610 et émet, notamment par rayonnement, vers l’extérieur du chauffe-eau électrique instantané A tout ou partie des calories captées depuis le troisième corps résistif 610. En d’autres termes, le chauffe-eau électrique instantané A est apte à rayonner de la chaleur vers la pièce où le chauffe-eau électrique instantané A est installé.When the facade 600 comprises a third resistive body 610, the facade 600 captures all or part of the calories coming from the third resistive body 610 and emits, in particular by radiation, towards the exterior of the instantaneous electric water heater A all or part of the calories captured from the third resistive body 610. In other words, the instantaneous electric water heater A is able to radiate heat towards the room where the instantaneous electric water heater A is installed.
Claims (17)
- un premier mode de fonctionnement dans lequel le premier corps résistif (130) est alimenté en énergie électrique par la source d’alimentation en énergie électrique (S) ;
- un deuxième mode de fonctionnement dans lequel le premier corps résistif (130) est alimenté en énergie électrique par le système de stockage d’énergie électrique (400) par l’intermédiaire de l’onduleur-élévateur de tension (330) ;
- un troisième mode fonctionnement dans lequel le deuxième corps résistif (140) est alimenté en énergie électrique par le système de stockage d’énergie électrique (400) par l’intermédiaire de l’abaisseur-élévateur de tension (320) ;
- un quatrième mode de fonctionnement dans lequel le deuxième corps résistif (140) est alimenté en énergie électrique par la source d’alimentation en énergie électrique (S) par l’intermédiaire du redresseur-abaisseur de tension (310) ;
- un cinquième mode de fonctionnement dans lequel une quantité d’énergie électrique stockée dans le système de stockage d’énergie électrique (400) est envoyée vers la source d’alimentation en énergie électrique (S) par l’intermédiaire de l’onduleur-élévateur de tension (330) ;
- un sixième mode de fonctionnement dans lequel une quantité d’énergie électrique est envoyée vers le système de stockage d’énergie électrique (400) depuis la source d’alimentation en énergie électrique (S) par l’intermédiaire du redresseur-abaisseur de tension (310).Instantaneous electric water heater (A) according to claims 7 to 9, comprising a management unit (200) configured to control the electronic interface components (300) according to a predetermined strategy algorithm stored in a memory (210 ) of the management unit (200) so that the instantaneous electric water heater (A), at a given instant during an operating phase, occupies at least one of the following operating modes:
- a first mode of operation in which the first resistive body (130) is supplied with electrical energy by the electrical energy supply source (S);
- a second mode of operation in which the first resistive body (130) is supplied with electrical energy by the electrical energy storage system (400) via the inverter-voltage booster (330);
- A third operating mode in which the second resistive body (140) is supplied with electrical energy by the electrical energy storage system (400) via the step-down step-up voltage (320);
- a fourth mode of operation in which the second resistive body (140) is supplied with electrical energy by the electrical energy supply source (S) via the voltage step-down rectifier (310);
- a fifth mode of operation in which a quantity of electrical energy stored in the electrical energy storage system (400) is sent to the electrical energy supply source (S) via the inverter- voltage booster (330);
- a sixth mode of operation in which a quantity of electrical energy is sent to the electrical energy storage system (400) from the electrical energy supply source (S) via the step-down rectifier (310).
- une voie d’entrée d’eau (510) apte à contenir de l’eau et connectée à la cuve de chauffe (100) par l’entrée d’eau (110) ;
- une première voie de sortie d’eau (520) connectée à la cuve de chauffe (100) par une première sortie d’eau (120a) et apte être connectée à au moins l’un des éléments appartenant au groupe comportant un réseau d’eau extérieur et un réservoir d’eau ;
- une deuxième voie de sortie d’eau (530) connectée à la cuve de chauffe (100) par une deuxième sortie d’eau (120b) apte à être connectée à un réseau extérieur d’évacuation d’eau.Instantaneous electric water heater (A) according to any one of Claims 1 to 10, comprising a water conveying system (500) comprising:
- a water inlet channel (510) capable of containing water and connected to the heating tank (100) by the water inlet (110);
- a first water outlet path (520) connected to the heating tank (100) by a first water outlet (120a) and capable of being connected to at least one of the elements belonging to the group comprising a network of outdoor water heater and a water tank;
- a second water outlet path (530) connected to the heating tank (100) by a second water outlet (120b) adapted to be connected to an external water drainage network.
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