FR3136539A1

FR3136539A1 - Système de chauffage et/ou de climatisation

Info

Publication number: FR3136539A1
Application number: FR2205698A
Authority: FR
Inventors: Olivier Bailly
Original assignee: Solarindep
Current assignee: Solarindep
Priority date: 2022-06-13
Filing date: 2022-06-13
Publication date: 2023-12-15

Abstract

L’invention porte sur un système (1) de chauffage et/ou de climatisation, comportant une pompe à chaleur (10) et une centrale solaire (11) comportant au moins un panneau photovoltaïque, le système (1) comportant un module de conversion d’énergie (12) apte à recevoir une puissance électrique produite par la centrale solaire (11) et agencé pour convertir ladite puissance électrique reçue en une puissance électrique adaptée au fonctionnement de la pompe à chaleur (10) et pour distribuer ladite puissance électrique convertie à la pompe à chaleur (10) ; caractérisé en ce qu’il comporte une unité de contrôle (13) de la pompe à chaleur (10) agencée pour fixer une consigne de la pompe à chaleur (10), l’unité de contrôle (13) recevant périodiquement une information relative à la quantité de puissance électrique produite et une information relative à la quantité de puissance électrique consommée, et pour périodiquement incrémenter ou décrémenter la consigne de la pompe à chaleur (10) en fonction d’une comparaison entre ladite quantité de puissance électrique produite et ladite quantité de puissance électrique consommée. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1

Description

Système de chauffage et/ou de climatisation

Domaine technique.

L’invention se rapporte au domaine technique des systèmes de chauffage et ou de climatisation.

Etat de la technique.

Les couts liés à l’énergie et notamment au chauffage évoluent depuis plusieurs années et deviennent de plus en plus importants pour les foyers. Notamment avec la hausse des couts de l’électricité et du gaz. Les énergies renouvelables ont montré une progression constante de leur utilisation depuis plusieurs années, entrainant un besoin accru de proposer des solution alternatives à l’électricité et au gaz. Il est connu de mixer les sources consommées pour la production d ‘énergie électrique. Toutefois, l’utilisation d’énergies renouvelables entraine des problèmes de variabilité de la production d’énergie Il parait donc nécessaire de trouver des solutions pour stocker l’énergie produite par ces énergies renouvelables et donc permettant de rester indépendant.

L’invention se place donc dans ce contexte et cherche à résoudre l’ensemble des inconvénients précités. Ainsi, l’invention cherche à proposer un système permettant de maximiser l’utilisation des énergies renouvelables tout en minimisant voire en supprimant la consommation d’électricité issue du réseau et en permettant de limiter la perte d’énergie en cas de baisse de l’utilisation des énergies renouvelables.

Présentation de l’invention.

L’invention a pour objet un système de chauffage et/ou de climatisation, comportant d’une part une pompe à chaleur et d’autre part une centrale solaire comportant au moins un panneau photovoltaïque, le système comportant un module de conversion d’énergie apte à recevoir une puissance électrique produite par la centrale solaire et agencé pour convertir ladite puissance électrique reçue en une puissance électrique adaptée au fonctionnement de la pompe à chaleur et pour distribuer ladite puissance électrique convertie à la pompe à chaleur ; caractérisé en ce qu’il comporte une unité de contrôle de la pompe à chaleur agencée pour fixer une consigne de la pompe à chaleur, l’unité de contrôle recevant périodiquement une information relative à la quantité de puissance électrique produite par la centrale solaire et une information relative à la quantité de puissance électrique consommée par la pompe à chaleur, et en ce que l’unité de contrôle est agencée pour périodiquement incrémenter ou décrémenter la consigne de la pompe à chaleur en fonction d’une comparaison entre ladite quantité de puissance électrique produite par la centrale solaire et ladite quantité de puissance électrique consommée par la pompe à chaleur.

On comprend que la consigne de la pompe à chaleur fixée par l’unité de contrôle permet de faire varier la puissance électrique consommée par ladite pompe à chaleur, notamment en fonction de la puissance électrique générée par la centrale solaire.

L’unité de contrôle de la pompe à chaleur peut comporter, notamment uniquement, un algorithme de régulation pouvant permettre d’asservir la puissance électrique de la pompe à chaleur à celle de la puissance solaire disponible grâce au panneau photovoltaïque. C’est grâce à l’utilisation de l’unité de contrôle de la pompe à chaleur qu’il peut être possible de minimiser ou de supprimer la consommation d’électricité issue d’un réseau électrique et de maximiser ou d’utiliser uniquement l’énergie renouvelable provenant du panneau photovoltaïque.

La quantité de puissance électrique consommée par la pompe à chaleur peut être indexée sur la quantité de puissance électrique produite par le panneau photovoltaïque. L’indexation de la quantité de puissance électrique peut être réalisée périodiquement par l’unité de contrôle.

La quantité de puissance électrique produite par la centrale solaire peut être fournie par le panneau photovoltaïque uniquement.

Avantageusement, la pompe à chaleur est une pompe à chaleur de type air/air ou de type air/eau.

La pompe à chaleur peut fonctionner en mode chauffage ou en mode production de froid. Dans un autre mode de réalisation, la pompe à chaleur peut fonctionner en mode automatique, ou en mode déshumidificateur ou en mode ventilateur. La pompe à chaleur peut comporter deux températures de seuil, une première température qui peut être la température minimale et une deuxième température qui peut être la température maximale, le seuil de température minimale étant inférieur au seuil de température maximale.

Avantageusement, l’unité de contrôle de la pompe à chaleur est agencée pour fixer ladite consigne de la pompe à chaleur sous la forme d’une valeur relative à une température souhaitée ou une sous la forme d’une valeur relative à une puissance électrique souhaitée.

L’unité de contrôle peut comporter un automate comportant un algorithme de régulation. C’est l’algorithme de régulation qui peut être adapté pour asservir la puissance électrique de la pompe à chaleur à celle de la puissance solaire disponible.

L’automate de l’unité de contrôle peut communiquer avec les panneaux solaires et la pompe à chaleur pour asservir, grâce à un algorithme de régulation, la puissance électrique de la pompe à chaleur à celle de la puissance des panneaux solaires disponible.

La valeur relative à une puissance électrique peut être une valeur électrique, notamment une puissance ou un courant ou une tension.

Avantageusement, l’unité de contrôle de la pompe à chaleur est agencée pour incrémenter ou décrémenter la consigne de la pompe à chaleur selon une période d’ajustement inférieure à 10 minutes, notamment inférieure à 5 minutes, voire inférieure à 2 minutes.

Avantageusement, l’unité de contrôle est agencée pour estimer de façon périodique, à partir des informations relatives à la quantité de puissance électrique produite par la centrale solaire pendant une période de production, une valeur moyenne de la puissance électrique produite par la centrale solaire au cours de ladite période de production ; estimer de façon périodique, au moins une valeur relative à la consommation de la pompe à chaleur au cours de ladite période de production, estimé à partir des informations relatives à la quantité de puissance électrique consommée par la pompe à chaleur ; comparer ladite valeur moyenne de la puissance électrique produite par la centrale solaire au cours de ladite période de production à la au moins une valeur relative à la consommation de la pompe à chaleur au cours de ladite période de production ; incrémenter ou décrémenter la consigne de la pompe à chaleur en fonction de ladite comparaison.

Le panneau photovoltaïque peut générer de l’électricité sous forme de courant continu grâce aux cellules photovoltaïques qui le composent. La lumière du soleil crée une tension électrique entre deux couches positive et négative de la cellule, ainsi les photons solaires stimulent les électrons de la cellule qui absorbent une partie de leur énergie et entrent en mouvement rapide. L’énergie est transformée en courant alternatif par un onduleur puis transportée vers le réseau électrique pour la revente ou vers le tableau électrique pour la consommation propre.

La puissance électrique produite par la centrale solaire peut être mesurée au cours d’une période de production comportant une fenêtre glissante comprise entre 1 seconde et 30 minutes.

La valeur relative à la consommation de la pompe à chaleur peut être estimée de façon périodique, ladite période étant comprise entre 0.1 secondes et 1 minute.

L’incrémentation ou la décrémentation de la consigne de la pompe à chaleur en fonction de la comparaison réalisée par l’unité de contrôle peut préférentiellement être réalisée une seule fois pour une période d’ajustement donnée, par exemple une période comprise entre 1 seconde et 5 minutes.

Avantageusement, le système de chauffage et/ou de climatisation comporte un module de raccordement de la pompe à chaleur à un réseau électrique de distribution agencé pour, lorsque la quantité de puissance électrique produite par la centrale solaire est strictement inférieure à la quantité de puissance électrique consommée par la pompe à chaleur, distribuer une quantité de puissance électrique issue dudit réseau électrique de distribution à la pompe à chaleur, ladite quantité de puissance électrique issue dudit réseau électrique consommée par la pompe à chaleur et la quantité de puissance électrique produite par la centrale solaire.

Dans ce mode de réalisation de l’invention, le module de conversion d’énergie peut comporter un onduleur.

La puissance électrique consommée par la pompe à chaleur peut provenir exclusivement des panneaux photovoltaïques.

Le réseau électrique de distribution peut être un réseau à grande échelle qui relie une pluralité de sources électriques. Le système relié au réseau électrique peut être adapté à un fonctionnement sur réseau.

La quantité de puissance électrique produite peut être mesurée par un compteur d’énergie associé au panneau photovoltaïque. L’automate du système peut ainsi communiquer avec le compteur d’énergie des panneaux photovoltaïques et avec la pompe à chaleur et permettre de connaitre en temps réel l’état énergétique du système. L’automate peut alors, à partir de l’état énergétique calculé en temps réel, adapter la consommation électrique de la pompe à chaleur à la production photovoltaïque disponible indiquée par le compteur d’énergie.

Le système de chauffage et/ou de climatisation peut comporter une pluralité de variables, à savoir la puissance fournie par les panneaux photovoltaïques en Watt, la puissance électrique de la pompe à chaleur en Watt, le delta positif d’hystérésis en Watt, le delta négatif d’hystérésis en Watt, le mode de fonctionnement de la pompe à chaleur à savoir chauffage ou climatisation, la température de consigne de la pompe à chaleur en degrés, le délai pour augmenter la puissance de la pompe à chaleur en secondes et le délai pour diminuer la puissance de la pompe à chaleur en secondes. L’hystérésis est un type de régulation qui peut être adapté à l’utilisation d’une pompe à chaleur qui comporte des plages de chauffe longues. Ainsi, lorsque la température descend en dessous de la différence entre la consigne et le delta d’hystérésis, le chauffage s’allume et/ou la climatisation et lorsque la température dépasse de la somme entre la consigne et le delta d’hystérésis, le chauffage s’éteint et ou la climatisation se met en fonctionnement.

Dans le cas où le système de chauffage et/ou de climatisation comporte un raccordement au réseau électrique de distribution, l’ensemble des variables du système peuvent permettre la calibration du fonctionnement de la pompe à chaleur par rapport à l’énergie accumulée/produite par les panneaux photovoltaïques.

Si la puissance fournie par les panneaux photovoltaïques est supérieure à la consommation d’énergie par la pompe à chaleur, c’est-à-dire supérieure à la différence entre la puissance électrique de la pompe à chaleur et le delta positif d’hystérésis, alors cela signifie que les panneaux photovoltaïques produisent plus d’énergie que celle qui est consommée par la puissance de la pompe à chaleur. La puissance de la pompe à chaleur augmente. Si la pompe à chaleur est en mode climatisation, une décrémentation de la consigne de la pompe à chaleur se produit. Si la pompe à chaleur est en mode chauffage, une incrémentation de la consigne de la pompe à chaleur se produit.

Une fois la pompe à chaleur incrémentée ou décrémentée, en fonction de son mode de fonctionnement, une nouvelle période d’ajustement commence.

Si la puissance fournie par les panneaux photovoltaïques est inférieure à la différence entre la puissance électrique de la pompe à chaleur et le delta positif d’hystérésis, une autre comparaison est établie, c’est-à-dire inférieure à la différence entre la puissance électrique de la pompe à chaleur et le delta négatif d’hystérésis, alors cela signifie que les panneaux photovoltaïques produisent moins d’énergie que celle qui est consommée par la puissance de la pompe à chaleur. La puissance de la pompe à chaleur diminue. Si la pompe à chaleur est en mode climatisation, une incrémentation de la consigne de la pompe à chaleur se produit. Si la pompe à chaleur est en mode chauffage, une décrémentation de la consigne de la pompe à chaleur se produit.

Si la puissance fournie par les panneaux photovoltaïques est supérieure à la différence entre la puissance électrique de la pompe à chaleur et le delta négatif d’hystérésis alors l’unité de contrôle recommence une période d’estimation.

Avantageusement, le système de chauffage et/ou de climatisation comporte une batterie électrique reliée au module de conversion d’énergie et agencée pour lorsque ladite quantité de puissance électrique produite par la centrale solaire est supérieure à ladite quantité de puissance électrique consommée par la pompe à chaleur, stocker une partie de ladite quantité de puissance électrique produite par la centrale solaire ; et lorsque ladite quantité de puissance électrique produite par la centrale solaire est inférieure à ladite quantité de puissance électrique consommée par la pompe à chaleur, distribuer une partie de la puissance électrique qu’elle contient au module de conversion d’énergie.

Dans ce mode de réalisation de l’invention, le module de conversion d’énergie peut comporter un convertisseur AC (courant alternatif en anglais).

La puissance électrique consommée par la pompe à chaleur peut provenir des panneaux photovoltaïques et de la batterie si elle est en décharge.

La batterie peut permettre de faire tampon lorsque l’ensoleillement diminue rapidement. La batterie peut permettre d’assurer un micro-stockage électrique afin que la pompe à chaleur évite de s’arrêter brutalement. Ainsi, la puissance électrique distribuée à la pompe à chaleur par le module de conversion d’énergie étant alors composée de la puissance du panneau photovoltaïque et de la puissance de la batterie. Le système comportant une batterie peut être adapté à un fonctionnement hors réseau (« off grid » en anglais).

La quantité de puissance électrique produite peut être mesurée par une sortie d’un régulateur photovoltaïque associé au panneau photovoltaïque. L’automate du système peut ainsi communiquer avec la sortie du régulateur photovoltaïque des panneaux photovoltaïques et avec la pompe à chaleur et permettre de connaitre en temps réel l’état énergétique du système. L’automate peut alors, à partir de l’état énergétique calculé en temps réel, adapter la consommation électrique de la pompe à chaleur à la production photovoltaïque disponible indiquée par la sortie du régulateur photovoltaïque.

Le système peut comporter un automate pouvant communiquer avec un régulateur photovoltaïque des panneaux photovoltaïques et la pompe à chaleur pour adapter, grâce à un algorithme de régulation, la puissance électrique de la pompe à chaleur à celle de la puissance des panneaux solaires disponible.

L’utilisation de la batterie peut, grâce à l’automate utilisant l’état énergétique calculé en temps réel, permettre à la pompe à chaleur de fonctionner uniquement lorsque l’énergie photovoltaïque est disponible et donc de limiter la capacité des batteries électriques et de réduire le poids, le cout et l’empreinte carbone du système. L’utilisation de la batterie dans le système peut permettre de limiter les courts cycles de la pompe à chaleur et pallier au temps de réponse du système.

Dans le cas où le système de chauffage et/ou de climatisation comporte une batterie électrique agencée pour stocker de l’énergie produite par les panneaux photovoltaïques et pour la restituer à la pompe à chaleur, lorsque la batterie comporte de l’énergie stockée, les variables sont les mêmes que celles du système de chauffage et/ou de climatisation comportant un raccordement au réseau électrique de distribution.

Si la puissance fournie par les panneaux photovoltaïques est supérieure à la consommation d’énergie par la pompe à chaleur, c’est-à-dire supérieure à la différence entre la puissance électrique de la pompe à chaleur et le delta positif d’hystérésis et que la batterie comporte de l’énergie stockée, alors la puissance de la pompe à chaleur augmente. Si la pompe à chaleur est en mode climatisation, une incrémentation de la consigne de la pompe à chaleur se produit. Si la pompe à chaleur est en mode chauffage, une décrémentation de la température de consigne de la pompe à chaleur se produit.

Si la puissance fournie par les panneaux photovoltaïques est inférieure à la différence entre la puissance électrique de la pompe à chaleur et le delta positif d’hystérésis, une autre comparaison est établie, c’est-à-dire inférieure à la différence entre la puissance électrique de la pompe à chaleur et le delta négatif d’hystérésis et que la batterie comporte de l’énergie stockée, alors la puissance de la pompe à chaleur diminue. Si la pompe à chaleur est en mode climatisation, une décrémentation de la consigne de la pompe à chaleur se produit. Si la pompe à chaleur est en mode chauffage, une incrémentation de la température de consigne de la pompe à chaleur se produit.

Avantageusement, l’unité de contrôle est agencée pour calculer périodiquement au moins une valeur relative à un état de santé de la batterie en fonction de ladite quantité de puissance électrique produite par la centrale solaire et ladite quantité de puissance électrique consommée par la pompe à chaleur et pour déterminer une valeur relative à un état de charge de ladite batterie en fonction de ladite valeur relative à l’état de santé de la batterie.

La capacité de la batterie dépend de son courant de décharge. Le fait que la batterie soit reliée à une pompe à chaleur, le courant de décharge peut être très important et donc décharger la batterie complètement notamment en moins d’une heure, pouvant ainsi diminuer de moitié sa capacité initiale et donc limiter son nombre de cycles. La profondeur de décharge de la batterie, correspondant au pourcentage de batterie déchargée par rapport à la capacité totale de la batterie, peut avoir une incidence sur la durée de vie de la batterie, plus la batterie est déchargée, plus le nombre de cycles peut être limité.

L’automate peut calculer la charge et la décharge de la batterie à l’aide d’une pluralité de variables, à savoir la puissance électrique de la pompe à chaleur en Watt, la puissance électrique photovoltaïque du régulateur en Watt et l’énergie initiale de la batterie en Watt/heure, correspondant au produit entre la tension nominale de la batterie en Volt par la capacité initiale de la batterie en Ampère/heure.

L’automate calcule la valeur de la puissance déchargeant la batterie en Watt, par la soustraction entre la valeur de la puissance électrique de la pompe à chaleur et la valeur de la puissance électrique photovoltaïque du régulateur.

Si la valeur de la puissance déchargeant la batterie est supérieure à 0, alors la batterie se décharge. L’automate calcule alors le délai de décharge complète de la batterie en heure, la nouvelle capacité de la batterie en Watt/heure, l’énergie cumulée de décharge de la batterie en Watt/heure et l’énergie restant dans la batterie en pourcent.

Si la valeur de la puissance déchargeant la batterie est inférieure ou égale à 0, alors la batterie se charge. L’automate calcule alors la valeur de l’énergie cumulée de décharge de la batterie et la valeur d’énergie restant dans la batterie.

Avantageusement, l’unité de contrôle est agencée pour fixer une consigne de la pompe à chaleur associée à une quantité prédéterminée minimale ou nulle de puissance électrique consommée par la pompe à chaleur, en fonction de ladite valeur relative à un état de charge de ladite batterie.

La batterie peut comporter deux valeurs de seuil qui lui sont attribuées par l’unité de contrôle, une valeur de seuil haut et une valeur de seuil bas. Les variables pour le calcul du seuil sont la température de consigne maximale de la pompe à chaleur en degrés, la température de consigne minimale de la pompe à chaleur en degrés, le mode de fonctionnement de la pompe à chaleur à savoir chauffage ou climatisation et la température de consigne de la pompe à chaleur en degrés.

Si la batterie atteint un seuil bas, c’est-à-dire si la batterie se décharge, un arrêt de la pompe à chaleur est provoqué. Si la pompe à chaleur est en mode climatisation, la température de consigne de la pompe à chaleur correspond à la température de consigne maximale de la pompe à chaleur. Si la pompe à chaleur est en mode chauffage, la température de consigne de la pompe à chaleur correspond à la température de consigne minimale de la pompe à chaleur. L’unité de contrôle peut commencer une nouvelle période d’estimation.

Si la batterie est en charge, alors la pompe à chaleur continue de fonctionner et l’unité de contrôle peut commencer une nouvelle période d’estimation.

L’automate peut déterminer si la batterie atteint le seuil bas ou le seuil haut et le nombre de cycles de la batterie à l’aide d’une pluralité de variables, à savoir le seuil bas de la batterie en pourcentage, le seuil haut de la batterie en pourcentage, le nombre de cycles de charge et décharge de la batterie.

Si l’énergie restant dans la batterie est inférieur au seuil bas de la batterie et que le seuil bas est atteint, c’est-à-dire que la batterie est déchargée, alors le nombre de cycles de charge/décharge est incrémenté.

Si l’énergie restant dans la batterie est supérieur au seuil bas de la batterie et que le seuil bas n’est pas atteint, c’est-à-dire que la batterie est chargée, alors le seuil haut est atteint.

Brève description des figures.

D’autres avantages et caractéristiques de la présente invention sont maintenant décrits à l’aide d’exemples uniquement illustratifs et nullement limitatifs de la portée de l’invention, et à partir des dessins annexés, dessins sur lesquels les différentes figures représentent :

représente schématiquement la synoptique d’un système de chauffage et/ou climatisation relié au réseau de distribution électrique selon un mode de réalisation.

représente schématiquement la synoptique d’un système de chauffage et/ou climatisation hors réseau de distribution électrique selon un mode de réalisation.

représente schématiquement le fonctionnement dans un système de chauffage et/ou climatisation d’une pompe à chaleur reliée au réseau électrique de distribution selon un mode de réalisation.

représente schématiquement le fonctionnement dans un système de chauffage et/ou climatisation d’une pompe à chaleur hors réseau de distribution électrique selon un mode de réalisation.

représente schématiquement le schéma de désactivation dans un système de chauffage et/ou climatisation d’une pompe à chaleur selon un mode de réalisation.

représente schématiquement le schéma de calcul de la charge et de la décharge d’une batterie d’un système de chauffage et/ou climatisation selon un mode de réalisation.

représente schématiquement le schéma de calcul du seuil et du nombre de cycles d’une batterie d’un système de chauffage et/ou climatisation selon un mode de réalisation.

Dans la description qui suit, les éléments identiques, par structure ou par fonction, apparaissant sur différentes figures conservent, sauf précision contraire, les mêmes références.

Description des modes de réalisation.

On a représenté en et en une schématisation synoptique de deux modes de réalisation d’un système 1 de chauffage et/ou climatisation, la décrivant un mode de réalisation dans lequel ledit système 1 est relié au réseau de distribution électrique 15 et la décrivant un mode de réalisation dans lequel ledit système 1 est hors réseau et comporte une batterie 14. Le fonctionnement du système 1 sera décrit en lien avec les , , , et .

Les et décrivent un système 1 de chauffage et/ou de climatisation comportant une pompe à chaleur 10 et une centrale solaire 11.

La pompe à chaleur comporte deux températures de seuil, une première température qui est la température minimale et une deuxième température qui est la température maximale, le seuil de température minimale étant inférieur au seuil de température maximale.

La centrale solaire 11 comprend au moins un panneau photovoltaïque 11 générant de l’électricité sous forme de courant continu grâce aux cellules photovoltaïques qui le composent.

Dans le mode de réalisation de la , le système 1 comporte un module de raccordement de la pompe à chaleur à un réseau électrique de distribution 15. Le module de raccordement est agencé pour, lorsque la quantité de puissance électrique produite par la centrale solaire 11 est strictement inférieure à la quantité de puissance électrique consommée par la pompe à chaleur 10, distribuer une quantité de puissance électrique issue dudit réseau électrique de distribution 15 à la pompe à chaleur 10, ladite quantité de puissance électrique issue dudit réseau électrique consommée par la pompe à chaleur et la quantité de puissance électrique produite par la centrale solaire. Dans ce mode de réalisation, la quantité de puissance électrique produite par la centrale solaire 11 et donc consommée par la pompe à chaleur 10 provient du panneau photovoltaïque 11 et de la batterie 14 en décharge. Dans le mode de réalisation de la la quantité de puissance électrique produite peut être mesurée par un compteur d’énergie 16 associé au panneau photovoltaïque 11. La quantité de puissance électrique produite par la centrale solaire 11 et donc consommée par la pompe à chaleur 10 provient du panneau photovoltaïque 11 uniquement.

Dans le mode de réalisation de la , le système 1 comporte une batterie 14 électrique reliée au module de conversion d’énergie 12. La batterie 14 est agencée pour lorsque ladite quantité de puissance électrique produite par la centrale solaire 11 est supérieure à ladite quantité de puissance électrique consommée par la pompe à chaleur 10, stocker une partie de ladite quantité de puissance électrique produite par la centrale solaire 11. La batterie 14 est agencée pour lorsque ladite quantité de puissance électrique produite par la centrale solaire 11 est inférieure à ladite quantité de puissance électrique consommée par la pompe à chaleur 10, distribuer une partie de la puissance électrique qu’elle contient au module de conversion d’énergie 12. La batterie 14 assure un micro-stockage électrique afin que la pompe à chaleur 10 évite de s’arrêter brutalement. Dans le mode de réalisation de la la quantité de puissance électrique produite peut être mesurée par une sortie d’un régulateur photovoltaïque 17 associé au panneau photovoltaïque 11.

Le système 1 comporte un module de conversion d’énergie 12 apte à recevoir une puissance électrique produite par la centrale solaire 11 et agencé pour convertir ladite puissance électrique reçue en une puissance électrique adaptée au fonctionnement de la pompe à chaleur 10 et pour distribuer ladite puissance électrique convertie à la pompe à chaleur 10. Dans le mode de réalisation de la , le module de conversion d’énergie 12 comporte un onduleur relié à la centrale solaire 11. Dans le mode de réalisation de la , le module de conversion d’énergie 12 comporte un convertisseur AC.

Le système comporte une unité de contrôle 13 agencée pour fixer une consigne de la pompe à chaleur 10 sous la forme d’une valeur relative à une température souhaitée ou une sous la forme d’une valeur relative à une puissance électrique souhaitée. L’unité de contrôle comporte un automate comportant un algorithme de régulation. L’automate communique à la fois avec le compteur d’énergie des panneaux solaires 11 et avec la pompe à chaleur 10. L’algorithme de régulation permet d’asservir la puissance électrique de la pompe à chaleur 10 à celle de la puissance solaire disponible grâce au panneau photovoltaïque 11.

L’unité de contrôle 13 reçoit périodiquement une information relative à la quantité de puissance électrique produite par la centrale solaire 11 et une information relative à la quantité de puissance électrique consommée par la pompe à chaleur 10. L’unité de contrôle 13 est agencée pour périodiquement incrémenter ou décrémenter la consigne de la pompe à chaleur 10 en fonction d’une comparaison entre ladite quantité de puissance électrique produite par la centrale solaire 11 et ladite quantité de puissance électrique consommée par la pompe à chaleur 10 (décrit en et en ). Ainsi, la quantité de puissance électrique consommée par la pompe à chaleur 10 est indexée sur la quantité de puissance électrique produite par le panneau photovoltaïque 11.

L’unité de contrôle 13 est agencée pour estimer de façon périodique, à partir des informations relatives à la quantité de puissance électrique produite par la centrale solaire 11 pendant une période de production, une valeur moyenne de la puissance électrique produite par la centrale solaire 11 au cours de ladite période de production. L’unité de contrôle 13 est agencée pour estimer de façon périodique, au moins une valeur relative à la consommation de la pompe à chaleur 10 au cours de ladite période de production, estimé à partir des informations relatives à la quantité de puissance électrique consommée par la pompe à chaleur 10. L’unité de contrôle 13 est agencée pour comparer ladite valeur moyenne de la puissance électrique produite par la centrale solaire 11 au cours de ladite période de production à la au moins une valeur relative à la consommation de la pompe à chaleur 10 au cours de ladite période de production et incrémenter ou décrémenter la consigne de la pompe à chaleur 10 en fonction de ladite comparaison.

L’automate du système 1 peut ainsi communiquer avec le compteur d’énergie des panneaux photovoltaïques 11 comme décrit en ou avec la sortie du régulateur photovoltaïque 17 comme décrit en et avec la pompe à chaleur 10 et permettre de connaitre en temps réel l’état énergétique du système 1. L’automate peut alors, à partir de l’état énergétique calculé en temps réel, adapter la consommation électrique de la pompe à chaleur 10 à la production photovoltaïque disponible indiquée par le compteur d’énergie ( ) ou par la sortie du régulateur photovoltaïque 17 ( ). L’automate peut alors, à partir de l’état énergétique calculé en temps réel, adapter la consommation électrique de la pompe à chaleur 10 à la production photovoltaïque disponible.

Dans le mode de réalisation de la , l’automate utilisant l’état énergétique calculé en temps réel permet à la pompe à chaleur 10 de fonctionner uniquement lorsque l’énergie photovoltaïque est disponible. L’utilisation de la batterie 14 limite les courts cycles de la pompe à chaleur 10 en palliant au temps de réponse du système 1.

La décrit le fonctionnement de la pompe à chaleur 10 dans un système relié au réseau électrique 15.

L’automate détermine 150 si la puissance fournie par les panneaux photovoltaïques 11 est supérieure à la consommation d’énergie par la pompe à chaleur 10. Si les panneaux photovoltaïques 11 produisent plus d’énergie 150.1 que celle qui est consommée par la puissance de la pompe à chaleur 10, la puissance de la pompe à chaleur 10 augmente 151. Si la pompe à chaleur 10 est en mode climatisation, une décrémentation de la consigne de la pompe à chaleur 10 se produit. Si la pompe à chaleur 10 est en mode chauffage, une incrémentation de la consigne de la pompe à chaleur 10 se produit. Le système 1 recommence une nouvelle période d’ajustement 151.1.

L’automate détermine 152 si la puissance fournie par les panneaux photovoltaïques 11 est inférieure à la consommation d’énergie par la pompe à chaleur 10. Si les panneaux photovoltaïques 11 produisent moins d’énergie que celle qui est consommée par la puissance de la pompe à chaleur 10, la puissance de la pompe à chaleur 10 diminue 153. Si la pompe à chaleur 10 est en mode climatisation, une incrémentation de la consigne de la pompe à chaleur 10 se produit. Si la pompe à chaleur 10 est en mode chauffage, une décrémentation de la consigne de la pompe à chaleur 10 se produit. Le système 1 recommence une nouvelle période d’ajustement 153.1.

Si les panneaux photovoltaïques 11 ne produisent pas moins d’énergie que celle qui est consommée par la puissance de la pompe à chaleur 10, alors le système 1 recommence une nouvelle période d’ajustement 152.2.

La décrit le fonctionnement de la pompe à chaleur 10 dans un système hors réseau.

L’automate détermine 150a si la puissance fournie par les panneaux photovoltaïques 11 est supérieure à la consommation d’énergie par la pompe à chaleur 10. Si les panneaux photovoltaïques 11 produisent plus d’énergie 150.1 que celle qui est consommée par la puissance de la pompe à chaleur 10, la puissance de la pompe à chaleur 10 augmente 151. Si la pompe à chaleur 10 est en mode climatisation, une décrémentation de la consigne de la pompe à chaleur 10 se produit. Si la pompe à chaleur 10 est en mode chauffage, une incrémentation de la consigne de la pompe à chaleur 10 se produit. Le système 1 recommence une nouvelle période d’ajustement 151.1.

Dans le cas contraire 150.2, l’automate détermine 152 si les panneaux photovoltaïques 11 produisent moins d’énergie 152.1 que celle qui est consommée par la puissance de la pompe à chaleur 10, la puissance de la pompe à chaleur 10 diminue 153. Si la pompe à chaleur 10 est en mode climatisation, une incrémentation de la consigne de la pompe à chaleur 10 se produit. Si la pompe à chaleur 10 est en mode chauffage, une décrémentation de la consigne de la pompe à chaleur 10 se produit. Le système 1 recommence une nouvelle période d’ajustement 153.1.

Dans le cas contraire 152.2, le système 1 recommence une nouvelle période d’ajustement.

L’automate détermine 150a si la puissance fournie par les panneaux photovoltaïques 11 est inférieure à la consommation d’énergie par la pompe à chaleur 10. Si les panneaux photovoltaïques 11 produisent moins d’énergie 150.1a que celle qui est consommée par la puissance de la pompe à chaleur 10, la puissance de la pompe à chaleur 10 augmente 151. Si la pompe à chaleur 10 est en mode climatisation, une incrémentation de la consigne de la pompe à chaleur 10 se produit. Si la pompe à chaleur 10 est en mode chauffage, une décrémentation de la consigne de la pompe à chaleur 10 se produit. Le système 1 recommence une nouvelle période d’ajustement 151.1.

Dans le cas contraire 150.2, l’automate détermine 152a si les panneaux photovoltaïques 11 produisent moins d’énergie 152.1a que celle qui est consommée par la puissance de la pompe à chaleur 10, alors la puissance de la pompe à chaleur 10 diminue 153. Si la pompe à chaleur 10 est en mode climatisation, une incrémentation de la consigne de la pompe à chaleur 10 se produit. Si la pompe à chaleur 10 est en mode chauffage, une décrémentation de la consigne de la pompe à chaleur 10 se produit. Le système 1 recommence une nouvelle période d’ajustement 153.1.

Dans le cas contraire 152.2a, le système 1 recommence une nouvelle période d’ajustement.

La décrit le fonctionnement de désactivation de la pompe à chaleur 10 par le système 1.

L’automate détermine 154 si la batterie se décharge. Si la batterie se décharge 154.1, alors un arrêt de la pompe à chaleur 10 est provoqué 155. Le système 1 recommence une nouvelle période d’ajustement 155.1.

Dans le cas contraire, si la batterie n’est pas en décharge, le système 1 recommence une nouvelle période d’ajustement 155.1.

La décrit le calcul par l’automate de la charge et de la décharge de la batterie 14 du système 1.

L’automate détermine 156 la valeur de la puissance déchargeant la batterie 14 correspondant à une puissance électrique consommée par la pompe à chaleur 10 supérieure à la puissance électrique fournie par le panneau photovoltaïque 11.

Si la batterie 14 se décharge 156.1, alors l’automate calcule 157 le délai de décharge complète de la batterie 14, la nouvelle capacité de la batterie 14 et l’énergie cumulée restant dans la batterie 14. Le système 1 recommence une nouvelle période d’ajustement 157.1.

Si la batterie se charge 156.2, alors l’automate calcule 158 la valeur de l’énergie cumulée de décharge de la batterie 14 et la valeur d’énergie restant dans la batterie 14. Le système 1 recommence une nouvelle période d’ajustement 158.1.

La décrit le calcul par l’automate du seuil et ne nombre de cycles de la batterie 14 du système 1.

L’automate détermine 159 si l’énergie restant dans la batterie 14 est inférieur au seuil bas de la batterie 14, donc que la batterie 14 est déchargée. Si la batterie 14 est déchargée 159.1, alors un seuil bas est atteint 160 et le nombre de cycles est incrémenté. Le système 1 recommence une nouvelle période d’ajustement 160.1.

Si la batterie 14 n’est pas déchargée 159.2 alors l’automate détermine 161 si l’énergie restant dans la batterie 14 est supérieur au seuil bas de la batterie 14, donc que la batterie est chargée. Si la batterie 14 est chargée 161.1, alors un seuil haut est atteint 162. Le système 1 recommence une nouvelle période d’ajustement 162.1.

Lorsque l’automate détermine 161 si l’énergie restant dans la batterie 14 est supérieur au seuil bas de la batterie 14, si la batterie 14 est déchargée, alors le système 1 recommence une nouvelle période d’ajustement 162.1.

La description qui précède explique clairement comment l'invention permet d'atteindre les objectifs qu'elle s'est fixée, à savoir proposer un système permettant de maximiser l’utilisation des énergies renouvelables tout en minimisant la consommation d’électricité issue du réseau ou de se passer dudit réseau électrique et en permettant de limiter la perte d’énergie en cas de baisse de l’utilisation des énergies renouvelables, en proposant un système de chauffage et/ou de climatisation comportant une pompe à chaleur, une centrale solaire photovoltaïque, un module de conversion d’énergie apte à recevoir une puissance électrique produite par la centrale solaire et agencé pour convertir ladite puissance électrique reçue en une puissance électrique adaptée au fonctionnement de la pompe à chaleur et pour distribuer ladite puissance électrique convertie à la pompe à chaleur, le système comporte également une unité de contrôle recevant périodiquement une information relative à la quantité de puissance électrique produite par la centrale solaire et une information relative à la quantité de puissance électrique consommée par la pompe à chaleur, et pour périodiquement incrémenter ou décrémenter la consigne de la pompe à chaleur en fonction d’une comparaison.
En tout état de cause, l'invention ne saurait se limiter aux modes de réalisation spécifiquement décrits dans ce document, et s'étend en particulier à tous moyens équivalents et à toute combinaison techniquement opérante de ces moyens.

Claims

Système (1) de chauffage et/ou de climatisation, comportant d’une part une pompe à chaleur (10) et d’autre part une centrale solaire (11) comportant au moins un panneau photovoltaïque, le système (1) comportant un module de conversion d’énergie (12) apte à recevoir une puissance électrique produite par la centrale solaire (11) et agencé pour convertir ladite puissance électrique reçue en une puissance électrique adaptée au fonctionnement de la pompe à chaleur (10) et pour distribuer ladite puissance électrique convertie à la pompe à chaleur (10) ; caractérisé en ce qu’il comporte une unité de contrôle (13) de la pompe à chaleur (10) agencée pour fixer une consigne de la pompe à chaleur (10), l’unité de contrôle (13) recevant périodiquement une information relative à la quantité de puissance électrique produite par la centrale solaire (11) et une information relative à la quantité de puissance électrique consommée par la pompe à chaleur (10), et en ce que l’unité de contrôle (13) est agencée pour périodiquement incrémenter ou décrémenter la consigne de la pompe à chaleur (10) en fonction d’une comparaison entre ladite quantité de puissance électrique produite par la centrale solaire (11) et ladite quantité de puissance électrique consommée par la pompe à chaleur (10).
Système (1) de chauffage et/ou de climatisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pompe à chaleur (10) est une pompe à chaleur (10) de type air/air ou de type air/eau.
Système (1) de chauffage et/ou de climatisation selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’unité de contrôle (13) de la pompe à chaleur (10) est agencée pour fixer ladite consigne de la pompe à chaleur (10) sous la forme d’une valeur relative à une température souhaitée ou une sous la forme d’une valeur relative à une puissance électrique souhaitée.
Système (1) de chauffage et/ou de climatisation selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’unité de contrôle (13) de la pompe à chaleur (10) est agencée pour incrémenter ou décrémenter la consigne de la pompe à chaleur (10) selon une période d’ajustement inférieure à 10 minutes.
Système (1) de chauffage et/ou de climatisation selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’unité de contrôle (13) est agencée pour :
estimer de façon périodique, à partir des informations relatives à la quantité de puissance électrique produite par la centrale solaire (11) pendant une période de production, une valeur moyenne de la puissance électrique produite par la centrale solaire (11) au cours de ladite période de production ;

estimer de façon périodique, au moins une valeur relative à la consommation de la pompe à chaleur (10) au cours de ladite période de production, estimé à partir des informations relatives à la quantité de puissance électrique consommée par la pompe à chaleur (10) ;

comparer ladite valeur moyenne de la puissance électrique produite par la centrale solaire (11) au cours de ladite période de production à l’au moins une valeur relative à la consommation de la pompe à chaleur (10) au cours de ladite période de production ;

incrémenter ou décrémenter la consigne de la pompe à chaleur (10) en fonction de ladite comparaison.
Système (1) de chauffage et/ou de climatisation selon l’une des revendication 1 à 5, caractérisé en ce qu’il comporte un module de raccordement de la pompe à chaleur (10) à un réseau électrique de distribution (15) agencé pour, lorsque la quantité de puissance électrique produite par la centrale solaire (11) est strictement inférieure à la quantité de puissance électrique consommée par la pompe à chaleur (10), distribuer une quantité de puissance électrique issue dudit réseau électrique de distribution (15) à la pompe à chaleur (10), ladite quantité de puissance électrique issue dudit réseau électrique de distribution étant égale à la différence entre la quantité de puissance électrique consommée par la pompe à chaleur (10) et la quantité de puissance électrique produite par la centrale solaire (11)..
Système (1) de chauffage et/ou de climatisation selon l’une des revendication 1 à 5, caractérisé en ce qu’il comporte une batterie (14) électrique reliée au module de conversion d’énergie (12) et agencée pour :
lorsque ladite quantité de puissance électrique produite par la centrale solaire (11) est supérieure à ladite quantité de puissance électrique consommée par la pompe à chaleur (10), stocker une partie de ladite quantité de puissance électrique produite par la centrale solaire (11) ; et

lorsque ladite quantité de puissance électrique produite par la centrale solaire (10) est inférieure à ladite quantité de puissance électrique consommée par la pompe à chaleur (10), distribuer une partie de la puissance électrique qu’elle contient au module de conversion d’énergie (12).
Système (1) de chauffage et/ou de climatisation selon la revendication 7, caractérisé en ce que l’unité de contrôle (13) est agencée pour calculer périodiquement au moins une valeur relative à un état de santé de la batterie (14) en fonction de ladite quantité de puissance électrique produite par la centrale solaire (11) et ladite quantité de puissance électrique consommée par la pompe à chaleur (10) et pour déterminer une valeur relative à un état de charge de ladite batterie en fonction de ladite valeur relative à l’état de santé de la batterie.
Système (1) de chauffage et/ou de climatisation selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’unité de contrôle (13) est agencée pour fixer une consigne de la pompe à chaleur (10) associée à une quantité prédéterminée minimale ou nulle de puissance électrique consommée par la pompe à chaleur, en fonction de ladite valeur relative à un état de charge de ladite batterie (14).