FR3140668A3 - WATER HEATER CAPABLE OF RESPONDING TO NETWORK CONDITIONS - Google Patents

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Alessandro CONTI
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Abstract

La présente invention a pour objet un chauffe-eau électrique doté d'un réservoir de stockage à développement vertical et d'éléments chauffants résistifs supérieurs et inférieurs et, éventuellement, d'un élément chauffant inférieur constitué par le condenseur d'une pompe à chaleur. L'eau à chauffer pénètre dans la partie inférieure et est aspirée par la partie supérieure. Le chauffe-eau est configuré pour fonctionner selon plusieurs modes de chauffage sélectionnables par l'utilisateur, dans lesquels tous les modes garantissent le respect d'une température donnée mais sont différents en termes de logique de contrôle et de niveau de consommation, et est en outre capable d'une consommation flexible en fonction de l'état du réseau. Figure pour l’abrégé : [Fig. 1a].The present invention relates to an electric water heater provided with a vertically developed storage tank and upper and lower resistive heating elements and, optionally, a lower heating element constituted by the condenser of a heat pump . The water to be heated enters the lower part and is sucked in from the upper part. The water heater is configured to operate in several user-selectable heating modes, in which all modes guarantee compliance with a given temperature but are different in terms of control logic and consumption level, and is in Besides capable of flexible consumption depending on the state of the network. Figure for the abstract: [Fig. 1a].

Description

CHAUFFE-EAU CAPABLE DE RÉAGIR AUX CONDITIONS DU RÉSEAUWATER HEATER CAPABLE OF RESPONDING TO NETWORK CONDITIONS

Un chauffe-eau électrique à accumulation pour l'eau domestique ou l'eau technique pour le chauffage des locaux est décrit ci-dessous.An electric storage water heater for domestic water or technical water for space heating is described below.

Une méthode de fonctionnement d'un chauffe-eau électrique à accumulation est également décrite.A method of operating an electric storage water heater is also described.

Par rapport aux chauffe-eau instantanés, les chauffe-eau à accumulation ont l'avantage de nécessiter moins d'énergie. Cependant, les chauffe-eau à accumulation présentent certains inconvénients. Par exemple, ils sont sujets à des pertes de chaleur, qui sont d'autant plus importantes que la température moyenne de l'eau dans le réservoir de stockage est élevée.Compared to instantaneous water heaters, storage water heaters have the advantage of requiring less energy. However, storage water heaters have certain disadvantages. For example, they are subject to heat losses, which are greater the higher the average water temperature in the storage tank.

Ces chauffe-eau comprennent traditionnellement des résistances électriques, ci-après dénommées "résistances". On connaît également des chauffe-eau à accumulation qui utilisent une pompe à chaleur comme moyen de chauffage, en plus ou à la place des résistances.These water heaters traditionally include electrical resistances, hereinafter referred to as "resistors". We also know storage water heaters which use a heat pump as a heating means, in addition to or instead of resistance elements.

La nécessité de réduire la consommation d'électricité a conduit au développement de chauffe-eau "intelligents" équipés d'algorithmes qui prennent en compte les événements passés pour ajuster la température de stockage. Ainsi, lorsque la probabilité de soutirage d'eau chaude est faible, le ballon est maintenu à une température moyenne basse, tandis que lorsque la probabilité de soutirage d'eau chaude est élevée, la température du ballon est maintenue à une température moyenne plus élevée.The need to reduce electricity consumption has led to the development of "smart" water heaters equipped with algorithms that take into account past events to adjust the storage temperature. Thus, when the probability of hot water withdrawal is low, the tank is maintained at a low average temperature, while when the probability of hot water withdrawal is high, the tank temperature is maintained at a higher average temperature. .

Avec la transition progressive des sources d'énergie fossiles vers les énergies renouvelables, la fourniture d'électricité sur le réseau est soumise à la disponibilité de l'énergie éolienne ou photovoltaïque, des ressources qui sont par nature intermittentes et incontrôlables. En outre, le réseau de production et de distribution d'électricité est confronté à une demande de puissance quantitativement très différente à différents moments, par exemple à différents pics d'utilisation au cours d'une journée.With the gradual transition from fossil energy sources to renewable energy, the supply of electricity on the grid is subject to the availability of wind or photovoltaic energy, resources which are inherently intermittent and uncontrollable. Furthermore, the electricity generation and distribution network faces a quantitatively very different power demand at different times, for example at different usage peaks during a day.

Le réseau se trouve donc dans une situation où la demande et l'offre d'énergie doivent être équilibrées, et c'est la demande qui doit s'adapter à l'offre. À l'heure actuelle, il est nécessaire que les appareils ménagers puissent adapter leur consommation, c'est-à-dire leur demande, aux conditions du réseau. On connaît des chauffe-eau à accumulation dont les algorithmes de gestion des éléments chauffants tiennent compte d'une situation déséquilibrée du réseau électrique.The network therefore finds itself in a situation where demand and supply of energy must be balanced, and it is demand which must adapt to supply. Currently, it is necessary for household appliances to be able to adapt their consumption, i.e. their demand, to network conditions. Storage water heaters are known whose heating element management algorithms take into account an unbalanced situation in the electrical network.

EP3662210B1 décrit un chauffe-eau électrique à accumulation à développement vertical, dont le chauffage de l’eau est contrôlé par un contrôleur électronique qui tient compte des habitudes de l'utilisateur. Le chauffe-eau maintient la température de thermostatisation à un niveau bas pendant les périodes où aucun prélèvement n'est prévu. L'apprentissage des profils de soutirage est basé sur une estimation des soutirages en fonction des variations de température. La méthode permet des réductions significatives de la consommation en fonctionnement normal, mais n'apprend pas à répondre aux signaux du réseau de manière optimisée, par exemple comment répondre aux déséquilibres dont le réseau est l’objet, éventuellement en s’adaptant aux conditions de pénurie ou de surabondance d'énergie sur le réseau.EP3662210B1 describes an electric storage water heater with vertical development, the water heating of which is controlled by an electronic controller which takes into account the user's habits. The water heater maintains the thermostat temperature at a low level during periods when no withdrawal is planned. The learning of the withdrawal profiles is based on an estimation of the withdrawals according to temperature variations. The method allows significant reductions in consumption in normal operation, but does not learn to respond to network signals in an optimized way, for example how to respond to imbalances to which the network is subject, possibly by adapting to the conditions of shortage or overabundance of energy on the network.

Le document US11300325B2 décrit un chauffe-eau électrique à accumulation, à développement vertical, doté d'une résistance électrique dans une zone supérieure et d'une autre dans une zone inférieure du réservoir de stockage. La gestion des résistances est assurée par un contrôleur électronique qui tient compte des conditions de pénurie ou de surabondance d'énergie sur le réseau. Une hystérésis de température est appliquée soit à l’élément supérieur soit à l’élément inferieur. Lorsque le réseau est équilibré, le chauffe-eau n'adopte aucune stratégie de rationalisation de la consommation. En cas de pénurie d'énergie (la demande d'énergie dépasse la disponibilité et il y a un déséquilibre par rapport à la demande), la consommation d'énergie du chauffe-eau est réduite en fonction d'un algorithme heuristique qui tient compte des prélèvements d'eau antérieurs. La réduction est obtenue en réduisant soit le seuil d’activation soit le seuil de désactivation ; dans une figure est montrée une réduction de l’hystérésis correspondante. En cas de surabondance d'énergie (déséquilibre vers la production), le chauffe-eau augmente le seuil de température pour arrêter les éléments chauffants à une valeur qui ne tient pas compte des besoins réels de l'utilisateur et n'exclut donc pas que l'augmentation de la consommation se traduise par un gaspillage d'énergie.Document US11300325B2 describes an electric storage water heater, with vertical development, equipped with an electrical resistance in an upper zone and another in a lower zone of the storage tank. Resistance management is ensured by an electronic controller which takes into account conditions of shortage or overabundance of energy on the network. A temperature hysteresis is applied to either the upper element or the lower element. When the network is balanced, the water heater does not adopt any consumption rationalization strategy. In the event of an energy shortage (energy demand exceeds availability and there is an imbalance with respect to demand), the energy consumption of the water heater is reduced based on a heuristic algorithm that takes into account previous water withdrawals. The reduction is achieved by reducing either the activation threshold or the deactivation threshold; in one figure is shown a reduction of the corresponding hysteresis. In the event of an overabundance of energy (imbalance towards production), the water heater increases the temperature threshold to stop the heating elements at a value which does not take into account the real needs of the user and therefore does not exclude that the increase in consumption results in wasted energy.

Au contraire, il est souhaitable que l'augmentation de la consommation entraîne un stockage d'énergie qui permette une réduction ultérieure de la consommation.On the contrary, it is desirable that the increase in consumption leads to energy storage which allows a subsequent reduction in consumption.

Le document US20130200168A1 décrit un chauffe-eau doté d'un élément chauffant supérieur et d'un élément chauffant inférieur capables de fonctionner en mode normal et en mode économie dans lequel la température de thermostatisation est réduite en fonction des habitudes de l'utilisateur. Le chauffe-eau, éventuellement par l'intermédiaire d'un contrôleur externe associé, est capable de répondre à une condition de réseau de pénurie ou de surplus d'énergie en activant ou en désactivant les éléments chauffants.Document US20130200168A1 describes a water heater having an upper heating element and a lower heating element capable of operating in normal mode and in economy mode in which the thermostating temperature is reduced depending on the user's habits. The water heater, optionally through an associated external controller, is capable of responding to a network condition of energy shortage or surplus by activating or deactivating the heating elements.

WO2019060 décrit un chauffe-eau doté d'une résistance supérieure et d'une résistance inférieure capables de recevoir des signaux du réseau indiquant une condition de pénurie ou de surabondance d'énergie et de répondre à un signal de disponibilité d'énergie en passant à un mode de fonctionnement à haute puissance et à un signal de pénurie d'énergie en passant à un mode de fonctionnement à faible puissance. Le document n'enseigne pas les modes sélectionnables par l'utilisateur.WO2019060 describes a water heater having a top resistance and a bottom resistance capable of receiving signals from the grid indicating a condition of energy shortage or overabundance and responding to an energy availability signal by switching to a high-power operation mode and a power shortage signal when switching to a low-power operation mode. The document does not teach user selectable modes.

En général, il est nécessaire de réguler le chauffe-eau de manière à réduire la consommation d'énergie dans des conditions normales et de disposer d'un niveau de flexibilité supplémentaire pour répondre aux conditions déséquilibrées du réseau sans pénaliser indûment le confort. Le confort est défini comme un niveau de performance qui garantit que l'eau est disponible à la température programmée quand l'utilisateur le souhaite. Il n'existe pas de chauffe-eau connu qui permette à la fois d'optimiser la consommation dans des conditions normales et d'être configuré pour avoir une consommation flexible en réponse aux conditions du réseau.In general, it is necessary to regulate the water heater so as to reduce energy consumption under normal conditions and to have an additional level of flexibility to respond to unbalanced network conditions without unduly penalizing comfort. Comfort is defined as a level of performance that ensures that water is available at the programmed temperature when the user wants it. There is no known water heater that can both optimize consumption under normal conditions and be configured to have flexible consumption in response to network conditions.

Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront clairement plus tard, sont atteints grâce à une méthode et à un appareil conformes aux revendications principales de méthode et à un appareil (ou système) conforme aux revendications principales de dispositif.These objectives, as well as others which will become clear later, are achieved by a method and apparatus conforming to the main method claims and an apparatus (or system) conforming to the main device claims.

D'autres objectifs peuvent également être atteints grâce aux caractéristiques supplémentaires des revendications dépendantes.Other objectives may also be achieved through additional features of dependent claims.

Ce qui suit est une description d'un chauffe-eau électrique à accumulation qui comprend un réservoir ou stockage à développement vertical comprenant à son tour une zone supérieure à partir de laquelle l'eau chauffée est tirée et une zone inférieure dans laquelle l'eau à chauffer est introduite. Les zones inférieure et supérieure sont chauffées par des éléments chauffants respectifs et équipées de capteurs de température respectifs. Par souci de concision, cette configuration sera dénommée "à deux zones" dans la suite du document.The following is a description of an electric storage water heater which comprises a vertically developed tank or storage in turn comprising an upper zone from which the heated water is drawn and a lower zone into which the water to heat is introduced. The lower and upper zones are heated by respective heating elements and equipped with respective temperature sensors. For the sake of brevity, this configuration will be called "two zones" in the rest of the document.

Une méthode de gestion du fonctionnement d'un chauffe-eau électrique à accumulation de type "à deux zones" est également décrite.A method of managing the operation of a “two-zone” type electric storage water heater is also described.

Les figures 1.a, 1.b, 1.c, 1.d montrent différentes vues d'une réalisation possible d'un chauffe-eau à résistances électriques ;Figures 1.a, 1.b, 1.c, 1.d show different views of a possible embodiment of an electric resistance water heater;

Les figures 2.a, 2.b et 2.c montrent une deuxième réalisation possible d'un chauffe-eau avec des éléments chauffants électriques et une pompe à chaleur ;Figures 2.a, 2.b and 2.c show a second possible embodiment of a water heater with electric heating elements and a heat pump;

Les figures 3.a et 3.b présentent des tableaux de correspondance entre les taux horaires et les conditions particulières du réseau ;Figures 3.a and 3.b present tables of correspondence between hourly rates and particular network conditions;

La présente un tableau des valeurs prises par une variable dans différents modes de fonctionnement possibles.There presents a table of values taken by a variable in different possible operating modes.

D'autres caractéristiques de la présente invention seront mieux mises en évidence par les descriptions suivantes de modes de réalisation possibles, conformes aux revendications et illustrées, purement à titre d'exemple et non de manière limitative, à l'aide des figures. Il convient de noter que l'invention n'est pas limitée aux détails de construction, aux exemples et à ce qui est illustré dans les figures ; d'autres modes de réalisation sont possibles sans s'écarter de la portée des revendications. Les termes utilisés dans la description ne doivent pas être considérés comme limitatifs. Les termes "recevoir", "lire", "détecter", "recevoir" sont utilisés au sens large pour indiquer la réception d'informations, y compris d'informations contenues dans des signaux provenant de l'extérieur, extraites d'une mémoire ou reçues en tant qu'entrées d'une interface utilisateur. De même, les termes "communication" ou "connexion" ne sont pas limités à la communication par des liens physiques ou des câbles.Other characteristics of the present invention will be better highlighted by the following descriptions of possible embodiments, in accordance with the claims and illustrated, purely by way of example and not in a limiting manner, using the figures. It should be noted that the invention is not limited to the construction details, examples and what is illustrated in the figures; other embodiments are possible without departing from the scope of the claims. The terms used in the description should not be considered limiting. The terms "receive", "read", "detect", "receive" are used in a broad sense to indicate the reception of information, including information contained in signals coming from outside, extracted from a memory or received as input from a user interface. Likewise, the terms "communication" or "connection" are not limited to communication over physical links or cables.

En référence aux tableaux de dessins ci-joints, le numéro de référence 1 indique un chauffe-eau comprenant un réservoir de stockage 10 à développement vertical avec une partie supérieure 11 et une partie inférieure 12.With reference to the attached drawing tables, reference number 1 indicates a water heater comprising a vertically developed storage tank 10 with an upper part 11 and a lower part 12.

Dans la partie supérieure 11 du réservoir de stockage 10 se trouve au moins un premier élément chauffant 41, et dans la partie inférieure 12 du réservoir de stockage 11 se trouve au moins un deuxième élément chauffant 51, 61, ci-après dénommés éléments ou éléments chauffants. Le au moins un élément supérieur 41 peut comprendre un élément chauffant électrique, le au moins un élément inférieur 51, 61 peut comprendre un élément chauffant électrique 51 et/ou un condenseur 61 d'une pompe à chaleur 6.In the upper part 11 of the storage tank 10 there is at least one first heating element 41, and in the lower part 12 of the storage tank 11 there is at least one second heating element 51, 61, hereinafter referred to as elements or elements heating. The at least one upper element 41 may comprise an electric heating element, the at least one lower element 51, 61 may comprise an electric heating element 51 and/or a condenser 61 of a heat pump 6.

À proximité des éléments de chauffage respectifs 41, 51, 61 se trouvent un premier capteur de température ou capteur de température supérieur 42, qui détecte une température supérieure appelée "Tdome", respectivement un deuxième capteur de température ou capteur de température inférieur 52, qui détecte une température inférieure "Tbottom". Les capteurs de température 42, 52 peuvent être des capteurs de température conventionnels (par exemple des thermistances).Near the respective heating elements 41, 51, 61 there is a first temperature sensor or upper temperature sensor 42, which detects a higher temperature called "Tdome", respectively a second temperature sensor or lower temperature sensor 52, which detects a lower temperature "Tbottom". The temperature sensors 42, 52 may be conventional temperature sensors (e.g. thermistors).

Un chauffe-eau 1 équipé uniquement d'éléments chauffants 41, 51 sera appelé dans la suite du texte chauffe-eau électrique ou modèle électrique, pour le distinguer du modèle "hybride" qui comprend également un condenseur 61 d’une pompe à chaleur 6.A water heater 1 equipped only with heating elements 41, 51 will be called in the rest of the text electric water heater or electric model, to distinguish it from the "hybrid" model which also includes a condenser 61 of a heat pump 6 .

L'eau froide entre dans le réservoir de stockage 10 par une première ouverture 2 qui l'introduit près du fond 12, tandis que l'eau chauffée, dirigée vers l'utilisateur, sort par une deuxième ouverture 3 près du sommet du réservoir de stockage 10. De cette manière, dans des conditions stables, la stratification des températures contribue à ce que l'eau sortant du réservoir 10 soit à une température plus élevée.Cold water enters the storage tank 10 through a first opening 2 which introduces it near the bottom 12, while heated water, directed towards the user, exits through a second opening 3 near the top of the storage tank. storage 10. In this way, under stable conditions, the stratification of temperatures contributes to the water leaving the tank 10 being at a higher temperature.

Le chauffe-eau 1 comprend également un contrôleur 5 qui régule le fonctionnement des éléments chauffants 41, 51, 61.The water heater 1 also includes a controller 5 which regulates the operation of the heating elements 41, 51, 61.

Le contrôleur 5 comprend des supports de mémoire et est capable de recevoir des relevés de température effectués par les capteurs de température 42, 52 et une température de consigne "Tset" définie par l'utilisateur (via l'interface utilisateur 7).The controller 5 includes memory media and is capable of receiving temperature readings taken by the temperature sensors 42, 52 and a set temperature "Tset" defined by the user (via the user interface 7).

Le contrôleur 5 est configuré pour calculer une température de contrôle pour chaque élément de chauffage 41, 51, 61. Les températures de contrôle sont égales aux relevés des capteurs de température ou à une moyenne pondérée. Des éléments de chauffage peuvent avoir la même température de contrôle.The controller 5 is configured to calculate a control temperature for each heating element 41, 51, 61. The control temperatures are equal to the temperature sensor readings or a weighted average. Heating elements can have the same control temperature.

Le contrôleur 5 peut être une unité de commande électronique comprenant :The controller 5 can be an electronic control unit comprising:

une mémoire contenant les instructions du programme et les paramètres,a memory containing the program instructions and parameters,

les moyens d'exécuter les instructions et les calculs,the means of executing instructions and calculations,

des moyens de contrôle des éléments chauffants et de réception des signaux provenant de l'extérieur.means for controlling the heating elements and receiving signals from the outside.

Le contrôleur 5 est configuré pour recevoir une température de consigne, Tset, définie par l'intermédiaire d'une interface utilisateur 7.The controller 5 is configured to receive a set temperature, Tset, defined via a user interface 7.

L'interface utilisateur 7 peut être intégrée au chauffe-eau et comprendre des moyens de saisie manuelle tels que des boutons ou des molettes et/ou être externe et comprendre des moyens d'envoyer des données d'entrée au contrôleur 5 qui est configuré pour les recevoir. Lorsqu'elle est intégrée au chauffe-eau 1, l'interface utilisateur 7 peut être assemblée en un seul bloc avec le contrôleur 5, comme le montrent les figures 1.a, 1.b, 2.a et 2.b.The user interface 7 may be integrated into the water heater and include means of manual input such as buttons or dials and/or be external and include means of sending input data to the controller 5 which is configured to receive them. When integrated with the water heater 1, the user interface 7 can be assembled in one piece with the controller 5, as shown in Figures 1.a, 1.b, 2.a and 2.b.

La partie supérieure 11 du réservoir de stockage est chauffée directement par au moins un élément chauffant supérieur 41 et indirectement, par effet de convection, par au moins un élément chauffant inférieur 51, 61. Le au moins un élément chauffant supérieur 41 a la température supérieure Tdome comme température de contrôle, où la température supérieure Tdome est une composante importante dans une moyenne pondérée des relevés des capteurs de température. Le au moins un élément chauffant inférieur 51, 61 a comme température de contrôle la température inférieure Tbottom ou alternativement une température moyenne "Tavg" qui est obtenue comme une moyenne entre la température du dôme Tdome et la température inférieure Tbottom. De préférence, cette moyenne est une moyenne pondérée, et de préférence encore, le poids "Wdome" de la température du dôme est inférieur au poids "Wbottom" de la température du fond.The upper part 11 of the storage tank is heated directly by at least one upper heating element 41 and indirectly, by convection effect, by at least one lower heating element 51, 61. The at least one upper heating element 41 has the upper temperature Tdome as the control temperature, where the upper temperature Tdome is a significant component in a weighted average of the temperature sensor readings. The at least one lower heating element 51, 61 has as control temperature the lower temperature Tbottom or alternatively an average temperature "Tavg" which is obtained as an average between the dome temperature Tdome and the lower temperature Tbottom. Preferably, this average is a weighted average, and more preferably, the weight “Wdome” of the dome temperature is less than the weight “Wbottom” of the bottom temperature.

Selon une réalisation préférée, le poids Wdome de la température du dôme est compris entre 0,25 et 0,40, par exemple 0,3. Au moins l'un des poids Wdome, Wbottom est un paramètre stocké dans la mémoire du contrôleur 5, l'autre pouvant être calculé en conséquence ou étant également sauvegardé.According to a preferred embodiment, the weight Wdome of the dome temperature is between 0.25 and 0.40, for example 0.3. At least one of the weights Wdome, Wbottom is a parameter stored in the memory of the controller 5, the other being able to be calculated accordingly or also being saved.

Une température de thermostatisation "Ttarget" est fixée pour chaque élément chauffant 41, 51, 61.A thermostating temperature “Ttarget” is set for each heating element 41, 51, 61.

Dans un mode de réalisation possible, le contrôleur 5 définit une température de thermostatisation commune Ttarget pour au moins les éléments chauffants 41, 51. La température de thermostatisation Ttarget, de chaque élément chauffant 41, 51, 61 est comprise dans une plage entre une température minimale "Tmin" et une température maximale "Tmax" (Tmin ≤ Ttarget ≤ Tmax).In a possible embodiment, the controller 5 defines a common thermostating temperature Ttarget for at least the heating elements 41, 51. The thermostating temperature Ttarget of each heating element 41, 51, 61 is included in a range between a temperature minimum temperature “Tmin” and a maximum temperature “Tmax” (Tmin ≤ Ttarget ≤ Tmax).

La température maximale Tmax est un paramètre d'usine, qui peut être modifié par l'utilisateur, et peut varier, par exemple, entre 55°C et 85°C. Elle atteint de préférence des valeurs plus élevées en présence d'un mitigeur thermostatique. Elle atteint de préférence des valeurs plus élevées en présence d'un mitigeur thermostatique.The maximum temperature Tmax is a factory setting, which can be modified by the user, and can vary, for example, between 55°C and 85°C. It preferably reaches higher values in the presence of a thermostatic mixer. It preferably reaches higher values in the presence of a thermostatic mixer.

La température minimale Tmin est la température considérée comme acceptable pour assurer le confort d'une utilisation sanitaire, elle peut être comprise entre 37°C et 42°C, par exemple autour de 40°C. Le thermostatage à des températures supérieures à la température minimale Tmin permet de mélanger l'eau fournie avec de l'eau froide, ce qui présente l'avantage d'augmenter le volume d'eau pouvant être fourni au-delà du volume du réservoir de stockage.The minimum temperature Tmin is the temperature considered acceptable to ensure the comfort of sanitary use, it can be between 37°C and 42°C, for example around 40°C. Thermostating at temperatures above the minimum temperature Tmin makes it possible to mix the water supplied with cold water, which has the advantage of increasing the volume of water that can be supplied beyond the volume of the storage tank. storage.

Les éléments chauffants 41, 51, 61 s'activent lorsque la température de contrôle respective tombe en dessous de la température de thermostatisation Ttarget moins une valeur d'hystérésis et se désactivent à la température de thermostatisation Ttarget. Au moins un élément chauffant supérieur 41 a une hystérésis supérieure ThystDome (il s'active à une température Ttarget - ThystDome) tandis que le au moins un élément chauffant inférieur 51, 61 a une hystérésis inférieure Thyst (il s'active à une température Ttarget - Thyst). En général, l'hystérésis peut être différente pour chaque élément chauffant. La valeur médiane entre les températures d’activation et de désactivation est donc :

  • pour l’élément chauffant supérieur 41 : Ttarget – ThystDome /2 ;
  • pour l’au moins un élément chauffant inferieur 51, 61 : Ttarget – Thyst/2.
The heating elements 41, 51, 61 activate when the respective control temperature falls below the thermostating temperature Ttarget minus a hysteresis value and deactivate at the thermostating temperature Ttarget. At least one upper heating element 41 has an upper hysteresis ThystDome (it activates at a temperature Ttarget - ThystDome) while the at least one lower heating element 51, 61 has a lower hysteresis Thyst (it activates at a temperature Ttarget - Thyst). In general, the hysteresis can be different for each heating element. The median value between the activation and deactivation temperatures is therefore:
  • for the upper heating element 41: Ttarget – ThystDome /2;
  • for the at least one lower heating element 51, 61: Ttarget – Thyst/2.

En traduisant toutes les valeurs de température de l'amplitude de l'hystérésis, tout ce qui précède s'applique également au cas où les éléments chauffants s'allument à la température de thermostatisation Ttarget et s'éteignent lorsque l'augmentation de température est égale à l'hystérésis Thyst, ThystDome. Dans ce cas, la valeur médiane entre les températures d’activation et de désactivation est donc :

  • pour l’élément chauffant supérieur 41 : Ttarget + ThystDome /2 ;
  • pour l’au moins un élément chauffant inferieur 51, 61 : Ttarget + Thyst/2.
Translating all temperature values to the hysteresis amplitude, all of the above also applies to the case when the heating elements turn on at the thermostating temperature Ttarget and turn off when the temperature rise is equal to the Thyst hysteresis, ThystDome. In this case, the median value between the activation and deactivation temperatures is therefore:
  • for the upper heating element 41: Ttarget + ThystDome /2;
  • for the at least one lower heating element 51, 61: Ttarget + Thyst/2.

Dans une mode de réalisation illustrée schématiquement à la figure 2.a, 2.b, l'au moins un élément chauffant inférieur 51, 61 comprend un élément chauffant inférieur 51 et un condenseur 61 d'une pompe à chaleur 6.In an embodiment illustrated schematically in Figure 2.a, 2.b, the at least one lower heating element 51, 61 comprises a lower heating element 51 and a condenser 61 of a heat pump 6.

Dans l'exemple illustré, le condenseur 61 comprend une paire d'enroulements 611, 612 positionnés respectivement au-dessus et au-dessous de la résistance inférieure 51.In the example illustrated, the condenser 61 comprises a pair of windings 611, 612 positioned respectively above and below the lower resistor 51.

La pompe à chaleur 6 a une efficacité énergétique supérieure à celle du chauffage 51, mais elle ne peut chauffer que jusqu'à une température seuil Thp maximale ; une valeur typique pour la température seuil Thp de la pompe est d'environ 55°C. Au-delà de ce seuil Thp, le chauffage n'est assuré que par les chauffages 41, 51.The heat pump 6 has greater energy efficiency than the heater 51, but it can only heat up to a maximum threshold temperature Thp; a typical value for the pump threshold temperature Thp is around 55°C. Beyond this Thp threshold, heating is only provided by heaters 41, 51.

Dans la mode de réalisation des figures 2.a, 2.b, 2.c., la résistance inférieure 51 peut fonctionner en mode relais avec l'échangeur de chaleur 61 de la pompe à chaleur 6. En mode relais au-dessous du seuil Thp, l'élément inférieur utilisé est le condenseur 61, au-dessus, l'élément inférieur utilisé est la résistance 51.In the embodiment of Figures 2.a, 2.b, 2.c., the lower resistance 51 can operate in relay mode with the heat exchanger 61 of the heat pump 6. In relay mode below the Thp threshold, the lower element used is the condenser 61, above, the lower element used is the resistor 51.

Le fonctionnement en relais entre l'échangeur de chaleur 61 de la pompe à chaleur 6 et le chauffage inférieur 51 permet de réduire la consommation d'énergie instantanée et électrique, la pompe à chaleur 6 ayant un rendement énergétique supérieur à celui du chauffage 51.Relay operation between the heat exchanger 61 of the heat pump 6 and the lower heater 51 makes it possible to reduce instantaneous and electrical energy consumption, the heat pump 6 having an energy efficiency greater than that of the heater 51.

Lorsque la pompe à chaleur 6 et l'élément chauffant inférieur 51 fonctionnent en relais, il est préférable que la température de contrôle pour tous les deux soit la température moyenne Tavg pour un fonctionnement plus efficace du chauffe-eau 1. Selon certains modes de réalisation dans les modèles de chauffe-eau 1 comprenant un condenseur 61 comme élément inférieur unique ou accessoire, pour tous les éléments chauffants inférieurs 51, 61 la température de contrôle est la température moyenne Tavg.When the heat pump 6 and the lower heating element 51 operate in relay, it is preferable that the control temperature for both is the average temperature Tavg for more efficient operation of the water heater 1. According to some embodiments in water heater models 1 including a condenser 61 as a single lower element or accessory, for all lower heating elements 51, 61 the control temperature is the average temperature Tavg.

Dans les modèles uniquement électriques, la résistance inférieure est de préférence contrôlée par la température Tbottom mesurée par le capteur de température inférieur 52.In electric-only models, the lower resistance is preferably controlled by the temperature Tbottom measured by the lower temperature sensor 52.

Dans les modes de réalisation préférés, les éléments chauffants supérieurs 41 et inférieurs 51 ne sont jamais activés ensemble et, de manière encore plus préférée, l'élément chauffant supérieur 41 a la priorité sur l'élément chauffant inférieur 51. En d'autres termes, dans ces modes de réalisation, la priorité est toujours donnée au chauffage de l'eau contenue dans la partie supérieure 11 du réservoir de stockage 10 (c’est-à-dire l’eau destinée à être fournie en premier).In preferred embodiments, the upper 41 and lower 51 heating elements are never activated together and, even more preferably, the upper heating element 41 has priority over the lower heating element 51. In other words , in these embodiments, priority is always given to heating the water contained in the upper part 11 of the storage tank 10 (that is to say the water intended to be supplied first).

Pour répondre aux exigences opposées de réduction de la consommation et de garantie d'une quantité suffisante d'eau chaude, le chauffe-eau 1 dispose d'au moins deux modes de chauffage qui peuvent être sélectionnés en fonction des besoins.To meet the opposing requirements of reducing consumption and ensuring a sufficient quantity of hot water, the water heater 1 has at least two heating modes that can be selected according to needs.

Les modes de chauffage, ci-après dénommés "mode" par souci de concision, fournissent de l'eau à une température de consigne Tset, mais diffèrent par la logique de commande des éléments chauffants 41, 51, 61 et par la consommation. Les modes de chauffage peuvent de préférence être sélectionnés via l'interface utilisateur 7.The heating modes, hereinafter referred to as "mode" for brevity, provide water at a set temperature Tset, but differ in the control logic of the heating elements 41, 51, 61 and in consumption. Heating modes can preferably be selected via user interface 7.

Dans un premier mode de chauffage dit "Manuel" ou "Confort", le chauffe-eau 1 règle la température de thermostatisation Ttarget égale à la température de consigne Tset pour tous les éléments chauffants résistifs 41, 51 et pour la pompe à chaleur, le cas échéant, si la température de consigne Tset n'est pas supérieure à la température seuil Thp. La température de consigne Tset varie entre la température minimale Tmin et la température maximale Tmax. Dans le premier mode de chauffage de confort :In a first heating mode called "Manual" or "Comfort", the water heater 1 sets the thermostating temperature Ttarget equal to the set temperature Tset for all the resistive heating elements 41, 51 and for the heat pump, the where applicable, if the setpoint temperature Tset is not higher than the threshold temperature Thp. The set temperature Tset varies between the minimum temperature Tmin and the maximum temperature Tmax. In the first comfort heating mode:

les résistances supérieures 41 et inférieures 51 ne s'activent jamais ensemble,the upper 41 and lower 51 resistors never activate together,

la résistance supérieure 41 est prioritaire sur la résistance inférieure 51,the upper resistance 41 has priority over the lower resistance 51,

s'il y a un condenseur 61 comme élément inférieur, la résistance inférieure 51 fonctionne en relais avec la pompe à chaleur 6.if there is a condenser 61 as a lower element, the lower resistance 51 operates in relay with the heat pump 6.

Selon une mode de réalisation possible, les modes de chauffage comprennent en outre un deuxième mode de chauffage qui est un mode optimisé appelé "I-memory". Le second mode I-memory diffère du premier mode confort en ce que la température de thermostatisation Ttarget est égale à une température optimisée Tmem qui varie dans le temps et est fonction du profil de tirage mémorisé (le profil de tirage étant défini par le volume et la température sur une période donnée). La température optimisée Tmem peut varier de la température minimale Tmin à la température maximale Tmax. Des méthodes de calcul de cette température optimisée sont définies dans la littérature ; pour simplifier, une méthode est décrite dans le document EP2366081B1.According to a possible embodiment, the heating modes further comprise a second heating mode which is an optimized mode called "I-memory". The second I-memory mode differs from the first comfort mode in that the thermostating temperature Ttarget is equal to an optimized temperature Tmem which varies over time and is a function of the memorized draft profile (the draft profile being defined by the volume and temperature over a given period). The optimized temperature Tmem can vary from the minimum temperature Tmin to the maximum temperature Tmax. Methods for calculating this optimized temperature are defined in the literature; to simplify, a method is described in document EP2366081B1.

Dans la figure 2, le chauffe-eau 1 comprend au moins un élément chauffant résistif 41, 51 et un élément constitué du condenseur 61 d'une pompe à chaleur 6, capable de chauffer jusqu'à un seuil de température maximum Thp.In Figure 2, the water heater 1 comprises at least one resistive heating element 41, 51 and an element consisting of the condenser 61 of a heat pump 6, capable of heating up to a maximum temperature threshold Thp.

En particulier dans les modes de réalisation décrits ici qui comprennent une pompe à chaleur 6, le chauffe-eau 1 peut également comprendre un troisième mode de chauffage qui est un mode durable appelé “Green” et/ou un quatrième mode de chauffage qui est un mode rapide appelé “Fast”.In particular in the embodiments described here which include a heat pump 6, the water heater 1 can also include a third heating mode which is a sustainable mode called “Green” and/or a fourth heating mode which is a fast mode called “Fast”.

Le troisième mode de chauffage, le mode Green, a pour priorité de limiter la consommation d'électricité et n'utilise que la pompe à chaleur 6, tandis que les éléments résistifs 41, 51 sont toujours désactivés. Dans le troisième mode Green, la température de thermostatisation Ttarget est égale au minimum entre la température de consigne Tset et le seuil de température Thp de la pompe à chaleur 6.The third heating mode, Green mode, has the priority of limiting electricity consumption and only uses the heat pump 6, while the resistive elements 41, 51 are always deactivated. In the third Green mode, the thermostating temperature Ttarget is equal to the minimum between the setpoint temperature Tset and the temperature threshold Thp of the heat pump 6.

Le quatrième mode Fast a pour priorité de chauffer rapidement et diffère du premier mode Confort en ce que l'élément chauffant inférieur 51 est activé non pas en relais, mais en même temps que la pompe à chaleur 6, avec la seule contrainte supplémentaire par rapport à la pompe à chaleur 6 que l'élément chauffant supérieur 41 est et reste éteint. Dans le quatrième mode Fast, la pompe à chaleur 6 est de préférence contrôlée avec la température moyenne Tavg, l'élément chauffant inférieur 51 est de préférence contrôlé avec la température inférieure Tbottom.The fourth Fast mode has the priority of heating quickly and differs from the first Comfort mode in that the lower heating element 51 is activated not in relay, but at the same time as the heat pump 6, with the only additional constraint in relation to to the heat pump 6 that the upper heating element 41 is and remains off. In the fourth Fast mode, the heat pump 6 is preferably controlled with the average temperature Tavg, the lower heating element 51 is preferably controlled with the lower temperature Tbottom.

Dans le troisième mode Green et le quatrième mode Fast, la température de thermostatisation Ttarget est égale à la température de consigne Tset. Il est possible de réaliser un cinquième mode appelé "I-memory green" qui est égal au troisième mode Green avec la température de thermostatisation Ttarget égale au minimum entre une température optimisée Tmem et le seuil de température Thp de la pompe à chaleur 6. De même, il est possible de réaliser un sixième mode appelé "I-memory fast" qui est égal au quatrième mode Fast avec la température de thermostatisation Ttarget égale à la température optimisée Tmem. La présente dans un tableau les valeurs de la température de thermostatisation Ttarget pour chaque mode de chauffage.In the third Green mode and the fourth Fast mode, the thermostating temperature Ttarget is equal to the setpoint temperature Tset. It is possible to achieve a fifth mode called "I-memory green" which is equal to the third Green mode with the thermostating temperature Ttarget equal to the minimum between an optimized temperature Tmem and the temperature threshold Thp of the heat pump 6. even, it is possible to achieve a sixth mode called "I-memory fast" which is equal to the fourth Fast mode with the thermostating temperature Ttarget equal to the optimized temperature Tmem. There presents in a table the values of the thermostating temperature Ttarget for each heating mode.

Eventuellement, pour chaque mode de chauffage, le régulateur 5 peut calculer une température de thermostatisation TtargetS, TtargetI51, TtargetI61 spécifique respectivement pour l'élément chauffant supérieur 41, pour l'élément chauffant résistif inférieur 51 et pour l'éventuel condenseur 61, dans laquelle les températures de thermostatisation TtargetI51, TtargetI61 des éléments chauffants inférieurs 51, 61 sont fonction de la température de thermostatisation TtargetS de l'élément chauffant supérieur 41.Optionally, for each heating mode, the regulator 5 can calculate a thermostating temperature TtargetS, TtargetI51, TtargetI61 specific respectively for the upper heating element 41, for the lower resistive heating element 51 and for the possible condenser 61, in which the thermostating temperatures TtargetI51, TtargetI61 of the lower heating elements 51, 61 are a function of the thermostating temperature TtargetS of the upper heating element 41.

De ce qui a été dit ci-dessus il ressort clairement que chaque mode de chauffage est configuré pour atteindre une température sélectionnée par un utilisateur Tset ou une température seuil Thp d'un élément chauffant qui est un condenseur (61) d'une pompe à chaleur (6) ou une température optimisé Tmem.From what has been said above it is clear that each heating mode is configured to reach a temperature selected by a user Tset or a threshold temperature Thp of a heating element which is a condenser (61) of a heat pump. heat (6) or an optimized temperature Tmem.

Selon certaines variantes possibles, au moins deux valeurs d'hystérésis sont définies : une hystérésis supérieure "ThystDome" pour l'élément supérieur 41 et une hystérésis inférieure "Thyst" pour le au moins un élément inférieur 51, 61. Il a été observé que l'adoption de valeurs d'hystérésis différentes pour l'élément chauffant supérieur 41 et l'élément chauffant inférieur 51, 61 peut réduire davantage la consommation ou, pour une même consommation, améliorer le confort. Dans ce qui suit, l'hystérésis ThystDome désigne l'hystérésis d'un ou de plusieurs éléments supérieurs, l'hystérésis Thyst inférieur celle d'un ou de plusieurs éléments inférieurs 51.According to certain possible variants, at least two hysteresis values are defined: an upper hysteresis "ThystDome" for the upper element 41 and a lower hysteresis "Thyst" for the at least one lower element 51, 61. It has been observed that the adoption of different hysteresis values for the upper heating element 41 and the lower heating element 51, 61 can further reduce consumption or, for the same consumption, improve comfort. In what follows, the ThystDome hysteresis designates the hysteresis of one or more upper elements, the lower Thyst hysteresis that of one or more lower elements 51.

En particulier, dans les formes de chauffe-eau 1 avec seulement des éléments chauffants électriques 41, 51, il est avantageux d'avoir une hystérésis inférieure Thyst plus élevée (par exemple entre 2°C et 21°C, de préférence entre 4°C et 21°C, de préférence entre 12°C et 18°C, en particulier 15°C) et une hystérésis supérieure ThystDome plus basse (par exemple entre 1°C et 20°C, de préférence entre 4°C et 20°C, alternativement entre 3°C et 9°C, en particulier 5°C).In particular, in the forms of water heater 1 with only electric heating elements 41, 51, it is advantageous to have a higher lower hysteresis Thyst (for example between 2°C and 21°C, preferably between 4°C C and 21°C, preferably between 12°C and 18°C, in particular 15°C) and a lower ThystDome upper hysteresis (for example between 1°C and 20°C, preferably between 4°C and 20°C °C, alternately between 3°C and 9°C, in particular 5°C).

En revanche, dans les modes de réalisation où le chauffe-eau 1 comprend un condenseur 61 d'une pompe à chaleur 6 en tant qu'élément chauffant inférieur, la situation est inversée et il est plus commode d'avoir une hystérésis inférieure Thyst plus basse (par exemple dans une plage comprise entre 1°C et 20°C, de préférence entre 3°C et 9°C, en particulier 5°C) et une hystérésis au niveau du dôme ThystDome plus élevée (par exemple dans une plage comprise entre 2°C et 21°C, de préférence entre 9°C et 18°C, en particulier 12°C).On the other hand, in the embodiments where the water heater 1 includes a condenser 61 of a heat pump 6 as a lower heating element, the situation is reversed and it is more convenient to have a lower hysteresis Thyst plus low (for example in a range between 1°C and 20°C, preferably between 3°C and 9°C, in particular 5°C) and a higher hysteresis at the level of the ThystDome dome (for example in a range between 2°C and 21°C, preferably between 9°C and 18°C, in particular 12°C).

En effet, dans les conceptions où le chauffage de l'eau est réalisé uniquement au moyen de résistances électriques, il est préférable d'éviter l'activation de la résistance inférieure 51 par de petites fluctuations de température momentanées dues à l'entrée d'eau froide causée par de petits retraits d'eau et les turbulences de l'eau qui s'ensuivent. Une hystérésis plus élevée rend la résistance inférieure 51 plus stable et moins sensible aux petites turbulences. Pour compenser la moindre sensibilité, une hystérésis au niveau du dôme ThystDome plus faible est très utile, rendant la résistance supérieure 41 très sensible aux turbulences, même faibles, de sorte qu'elle s'active rapidement pour assurer une température correcte à la sortie 3 du chauffe-eau 1.Indeed, in designs where water heating is carried out solely by means of electrical resistances, it is preferable to avoid the activation of the lower resistance 51 by small momentary temperature fluctuations due to the entry of cold water caused by small water withdrawals and subsequent water turbulence. Higher hysteresis makes the lower resistance 51 more stable and less sensitive to small turbulences. To compensate for the lower sensitivity, a lower hysteresis at the ThystDome is very useful, making the upper resistor 41 very sensitive to even slight turbulence, so that it activates quickly to ensure the correct temperature at outlet 3 of water heater 1.

Dans les modèles qui comprennent également un condenseur 61 en tant qu'élément chauffant inférieur, il est souhaitable d'utiliser au maximum la pompe à chaleur 6 et de réduire l'utilisation des éléments chauffants 41, 51. Il convient donc ici de faire en sorte que la pompe à chaleur 6 soit activée même en cas de faibles fluctuations de la température de l'eau, en adoptant une hystérésis inférieure Thyst plus petite que l'hystérésis supérieure ThystDome.In models which also include a condenser 61 as a lower heating element, it is desirable to use the heat pump 6 as much as possible and to reduce the use of the heating elements 41, 51. It is therefore appropriate here to make so that the heat pump 6 is activated even in the event of small fluctuations in the water temperature, by adopting a lower Thyst hysteresis smaller than the upper ThystDome hysteresis.

En option, l'hystérésis du modèle électrique est utilisée dans les modèles de pompe à chaleur lorsque la température moyenne Tavg ou la température de thermostatisation Ttarget est supérieure au seuil de la pompe à chaleur Thp. Dans ces conditions, la pompe à chaleur 6 ne contribue pas et le chauffe-eau 1 peut être commandé comme s'il s'agissait d'un modèle électrique.Optionally, electric model hysteresis is used in heat pump models when the average temperature Tavg or the thermostat temperature Ttarget is higher than the heat pump threshold Thp. Under these conditions, the heat pump 6 does not contribute and the water heater 1 can be controlled as if it were an electric model.

Selon un mode de réalisation possible, le chauffe-eau 1 est alimenté par l'énergie d'un réseau électrique et est configuré pour fonctionner avec au moins deux modes de chauffage choisis parmi le premier mode "Confort", le deuxième mode "I-memory", le troisième mode "Green", le quatrième mode "Fast", le cinquième mode "I-memory Green", ou le sixième mode "I-memory Fast" et pour recevoir la sélection du mode de chauffage à partir d'une interface utilisateur. Le contrôleur 5 est en outre configuré pour désactiver les éléments chauffants 41, 51, 61 et/ou modifier leurs paramètres de commande en fonction d'une condition (détectée, estimée ou prévue) de pénurie ou de surabondance d'énergie et du mode de chauffage sélectionné.According to a possible embodiment, the water heater 1 is powered by energy from an electrical network and is configured to operate with at least two heating modes chosen from the first "Comfort" mode, the second "I-" mode. memory", the third mode "Green", the fourth mode "Fast", the fifth mode "I-memory Green", or the sixth mode "I-memory Fast" and to receive the selection of the heating mode from a user interface. The controller 5 is further configured to deactivate the heating elements 41, 51, 61 and/or modify their control parameters depending on a condition (detected, estimated or predicted) of shortage or overabundance of energy and the mode of heating selected.

Dans des conditions idéales, la demande d'électricité et l'énergie injectée dans le réseau électrique s'équilibrent. Dans la pratique, ces valeurs varient l'une par rapport à l'autre, donnant lieu à des conditions de déséquilibre qui entraînent une dérive de la fréquence et de la tension. Au-delà d'une plage admissible, le réseau ne tolère pas ce déséquilibre et, pour éviter des dégâts ou des pannes généralisées, ou en tout cas pour respecter les normes de tension et de fréquence, les gestionnaires du réseau doivent nécessairement déconnecter les utilisateurs ou les générateurs. Les conditions de pénurie sont celles d'un déséquilibre important par rapport à la demande d'énergie, et inversement, les conditions de surabondance sont celles d'un déséquilibre important par rapport à l'énergie injectée dans le réseau.Under ideal conditions, the demand for electricity and the energy injected into the electricity grid balance each other. In practice, these values vary relative to each other, giving rise to unbalance conditions that cause frequency and voltage to drift. Beyond an admissible range, the network does not tolerate this imbalance and, to avoid damage or widespread outages, or in any case to respect voltage and frequency standards, network managers must necessarily disconnect users or generators. Conditions of shortage are those of a significant imbalance in relation to energy demand, and conversely, conditions of glut are those of a significant imbalance in relation to the energy injected into the network.

Dans les conditions de réseau de pénurie (déséquilibre par rapport à la demande) et/ou de surabondance (déséquilibre par rapport à l'offre) d'énergie, plusieurs niveaux de gravité peuvent être définis et, de préférence, le chauffe-eau 1 est configuré pour répondre à au moins deux niveaux de gravité différents (ci-après dénommés "niveau") pour une condition de réseau de pénurie et/ou de surabondance d'énergie.In network conditions of shortage (imbalance with respect to demand) and/or overabundance (imbalance with respect to supply) of energy, several levels of severity can be defined and, preferably, the water heater 1 is configured to respond to at least two different severity levels (hereinafter referred to as "level") for a network condition of energy shortage and/or overabundance.

Dans un mode possible de réalisation, le contrôleur 5 est capable de gérer les niveaux de gravité suivants, énumérés par ordre croissant de gravité :In a possible embodiment, the controller 5 is capable of managing the following severity levels, listed in increasing order of severity:

un premier niveau de rareté indiquant un déséquilibre modéré par rapport à la demande, appelé "Load shed",a first level of scarcity indicating a moderate imbalance in relation to demand, called "Load shed",

un deuxième niveau de pénurie indiquant un fort déséquilibre par rapport à la demande, appelé "Critical peak event",a second level of shortage indicating a strong imbalance in relation to demand, called "Critical peak event",

un troisième niveau de rareté indiquant un très fort déséquilibre par rapport à la demande avec un risque de déconnexion, appelé "Grid emergency".a third level of scarcity indicating a very strong imbalance in relation to demand with a risk of disconnection, called "Grid emergency".

un premier niveau de surabondance indiquant un déséquilibre modéré par rapport à l'offre, appelé "Load up",a first level of overabundance indicating a moderate imbalance in relation to supply, called "Load up",

un deuxième niveau de surabondance indiquant un fort déséquilibre par rapport à l'offre, appelé "Advanced load up".a second level of glut indicating a strong imbalance in relation to supply, called "Advanced load up".

Il convient de noter que la réponse du chauffe-eau 1 ne garantit pas un changement immédiat et certain de la consommation, mais implique un changement de la consommation probable avec une probabilité qui augmente avec le niveau de gravité et le maintien de l'état du réseau dans le temps. Ceci est dû au fait que, de préférence, le régulateur 5 du chauffe-eau 1 met en œuvre des règles qui garantissent le maintien d'un niveau de confort minimum et aux contraintes physiques du système thermodynamique. Si plusieurs chauffe-eau 1 sont présents dans le même réseau, en grand nombre, l'effet global est d'avoir une certaine variation, de sorte que l'objectif d'équilibrer le réseau est atteint.It should be noted that the response of water heater 1 does not guarantee an immediate and certain change in consumption, but implies a change in probable consumption with a probability that increases with the level of severity and the maintenance of the state of the network over time. This is due to the fact that, preferably, the regulator 5 of the water heater 1 implements rules which guarantee the maintenance of a minimum level of comfort and to the physical constraints of the thermodynamic system. If several water heaters 1 are present in the same network, in large numbers, the overall effect is to have some variation, so that the objective of balancing the network is achieved.

Selon une première réalisation, le chauffe-eau 1 est capable de recevoir et le contrôleur 5 est configuré pour répondre à des signaux S, qui indiquent une condition de pénurie ou de surabondance d'énergie dans le réseau selon au moins certains des cinq niveaux de gravité définis, les premier, deuxième et troisième niveaux de pénurie "Load shed", "Critical peak event", "Grid emergency", les premier et deuxième niveaux de surabondance "Load up", "Advanced load up".According to a first embodiment, the water heater 1 is capable of receiving and the controller 5 is configured to respond to signals S, which indicate a condition of shortage or overabundance of energy in the network according to at least some of the five levels of defined severity, the first, second and third levels of shortage "Load shed", "Critical peak event", "Grid emergency", the first and second levels of overabundance "Load up", "Advanced load up".

Plusieurs protocoles connus permettent à un dispositif connecté au réseau de recevoir des signaux S correspondant à au moins certains des niveaux de gravité énumérés. Certains protocoles incluent dans un signal S un niveau de gravité et un temps de réponse requis.Several known protocols allow a device connected to the network to receive signals S corresponding to at least some of the severity levels listed. Some protocols include a severity level and a required response time in a signal S.

A titre d'exemple non limitatif, le chauffe-eau 1 peut être configuré pour recevoir des signaux compatibles avec le protocole CTA2045. En général, des protocoles similaires sont de plus en plus populaires car ils sont utilisés pour mettre en œuvre des services dits de "Demand response", qui permettent à la demande d'énergie d'une période d'être flexible afin de suivre l'offre.As a non-limiting example, the water heater 1 can be configured to receive signals compatible with the CTA2045 protocol. In general, similar protocols are becoming more and more popular as they are used to implement so-called "Demand response" services, which allow the energy demand of a period to be flexible in order to follow the offer.

Le chauffe-eau 1 peut recevoir des signaux S directement du réseau ou indirectement par l'intermédiaire d'autres appareils qui les reçoivent du réseau.The water heater 1 can receive signals S directly from the network or indirectly through other devices which receive them from the network.

Selon des modes de réalisation possibles, des signaux S sont envoyés au chauffe-eau 1 par un dispositif local qui gère la consommation d'énergie d'un ou de plusieurs appareils.According to possible embodiments, signals S are sent to the water heater 1 by a local device which manages the energy consumption of one or more devices.

Dans un second mode de réalisation, le chauffe-eau 1 répond à un programme horaire de prix de l'énergie, et les valeurs de prix supérieures ou inférieures à une valeur moyenne correspondent à l'un des niveaux de gravité. Sans perdre de sa généralité, le programme horaire peut être prédéfini dans le chauffe-eau 1, mis à jour manuellement par un utilisateur, mis à jour périodiquement ou reçu en temps réel par le chauffe-eau 1 qui est configuré pour recevoir et gérer un signal de prix horaire. A titre d'exemple non limitatif, le chauffe-eau 1 peut être configuré pour recevoir des signaux de prix horaires en utilisant le protocole JA-13.In a second embodiment, the water heater 1 responds to an hourly energy price schedule, and price values above or below an average value correspond to one of the severity levels. Without losing its generality, the time program can be predefined in the water heater 1, updated manually by a user, updated periodically or received in real time by the water heater 1 which is configured to receive and manage a hourly price signal. As a non-limiting example, the water heater 1 can be configured to receive hourly price signals using the JA-13 protocol.

Un seul et même chauffe-eau 1 peut être configuré pour recevoir des signaux S et pour avoir des programmes horaires définis. Les premier, deuxième et troisième niveaux de pénurie, "Load shed", "Critical peak event" et "Grid emergency" sont prioritaires sur tout autre réglage, y compris les programmes horaires. De préférence, la réponse à une condition de réseau a la priorité sur les programmes horaires. En général, cependant, le chauffe-eau 1 donne la priorité aux signaux S du réseau.A single water heater 1 can be configured to receive S signals and to have defined time programs. The first, second and third shortage levels, "Load shed", "Critical peak event" and "Grid emergency" take priority over all other settings, including time programs. Preferably, responding to a network condition takes priority over time schedules. In general, however, water heater 1 gives priority to S signals from the network.

Le chauffe-eau 1 décrit ci-dessus peut fonctionner comme suit :

  1. la sélection d'un mode de chauffage "Confort", "I-memory", "Green", "Fast", "I-memory Green", "I-memory Fast" est reçue d'une interface utilisateur, qui définit une logique de commande pour chaque élément chauffant,
  2. un premier signal S est reçu avec l'un des niveaux de gravité d'une situation de pénurie ou de surabondance d'énergie dans le réseau et une durée, le niveau de gravité appartenant à la liste des premier, deuxième et troisième niveaux de pénurie "Load shed", "Critical peak event", "Grid emergency", et des premier et deuxième niveaux de surabondance "Load up", "Advanced load up",
  3. En fonction du mode de chauffage et du niveau de gravité sélectionnés, une éventuelle nouvelle température de thermostatisation Ttarget est définie pour tous les éléments chauffants et/ou une éventuelle nouvelle hystérésis Thyst pour les éléments chauffants inférieurs,
  • en cas de troisième niveau de pénurie "Grid emergency", les éléments de chauffage sont désactivés,
  • en cas de deuxième niveau de pénurie "Critical peak event" dans le modèle de pompe à chaleur, les chauffages 41, 51 sont désactivés, dans le cas d'un chauffe-eau électrique, le chauffage inférieur 51 est désactivé,
  • si un nouveau signal S arrive, l'étape 2 est répétée
  • si un nouveau mode de chauffage "Confort", "Green", "I-memory", "Fast", "I-memory Green", "I-memory Fast" est sélectionné ou si une nouvelle température de consigne Tset est réglée, l'étape 3 se poursuit avec le nouveau mode de chauffage ou la nouvelle valeur de réglage de la température de consigne Tset pour la durée restante,
  • à la fin de la durée associée au signal S, la logique de commande du mode de chauffage sélectionné est rétablie.
The water heater 1 described above can operate as follows:
  1. the selection of a heating mode "Comfort", "I-memory", "Green", "Fast", "I-memory Green", "I-memory Fast" is received from a user interface, which defines a control logic for each heating element,
  2. a first signal S is received with one of the severity levels of a situation of shortage or overabundance of energy in the network and a duration, the severity level belonging to the list of the first, second and third shortage levels "Load shed", "Critical peak event", "Grid emergency", and the first and second levels of overabundance "Load up", "Advanced load up",
  3. Depending on the selected heating mode and gravity level, a possible new thermostating temperature Ttarget is defined for all heating elements and/or a possible new hysteresis Thyst for the lower heating elements,
  • in the event of a third level of shortage "Grid emergency", the heating elements are deactivated,
  • in the event of a second level of shortage "Critical peak event" in the heat pump model, the heaters 41, 51 are deactivated, in the case of an electric water heater, the lower heater 51 is deactivated,
  • if a new signal S arrives, step 2 is repeated
  • if a new heating mode "Comfort", "Green", "I-memory", "Fast", "I-memory Green", "I-memory Fast" is selected or if a new setpoint temperature Tset is set, step 3 continues with the new heating mode or the new setpoint temperature adjustment value Tset for the remaining duration,
  • at the end of the duration associated with the signal S, the control logic of the selected heating mode is reestablished.

Le chauffe-eau 1 peut être configuré pour répondre à un programme horaire de prix de l'énergie en associant les valeurs de prix les plus basses aux niveaux de gravité correspondant à la condition de surabondance, les valeurs de prix plus élevés à des niveaux de gravité plus faibles, et les prix les plus élevés aux niveaux de gravité correspondant à la condition de pénurie, les valeurs de prix plus élevés à des niveaux de gravité plus élevés. De préférence, aucun niveau de gravité n'est associé aux prix situés dans une fourchette intermédiaire.The water heater 1 can be configured to respond to an hourly energy price schedule by associating lower price values with severity levels corresponding to the glut condition, higher price values with levels of lower severity, and higher prices at severity levels corresponding to the shortage condition, higher price values at higher severity levels. Preferably, no severity level is associated with prices in an intermediate range.

Une méthode d'optimisation de la consommation selon une grille horaire est décrite à l'aide des figures 3.a et 3.b. La méthode comprend les étapes suivantes :

  1. un mode de chauffage est reçu d'une interface utilisateur 7 qui définit une logique de commande pour chaque élément chauffant ;
  2. on lit en mémoire ou on reçoit en entrée ou du réseau une grille tarifaire horaire contenant des prix d'énergie associés chacun à une période de la journée appelée tranche horaire, où l'ordre entre l'étape 1 ou 2 est indifférent :
  3. les prix minimum et maximum parmi tous ceux associés aux différents créneaux horaires sont identifiés ;
  4. des niveaux de gravité sont sélectionnés ;
  5. l'intervalle entre le prix minimum et le prix maximum est divisé en autant de sous-intervalles qu'il y a de niveaux de gravité sélectionnés, plus un éventuel intervalle intermédiaire ;
  6. les intervalles sont classés par prix croissant et :
  • les intervalles de prix les plus bas sont associés aux conditions de surabondance d'énergie par ordre de gravité décroissante et de prix croissant ;
  • les intervalles de prix les plus élevés sont associés aux conditions de pénurie d'énergie par ordre de gravité décroissante et de prix décroissant ;
  • l’intervalle de prix intermédiaire n'est associé à aucun niveau de gravité ;
  1. pour chaque nouvelle tranche horaire où le prix n'appartient pas au niveau intermédiaire, les éléments chauffants sont désactivés et/ou les paramètres de contrôle sont modifiés en fonction du mode de chauffage actif et du niveau de gravité.
A method for optimizing consumption according to a timetable is described using Figures 3.a and 3.b. The method includes the following steps:
  1. a heating mode is received from a user interface 7 which defines control logic for each heating element;
  2. we read from memory or we receive as input or from the network an hourly tariff schedule containing energy prices each associated with a period of the day called time slot, where the order between step 1 or 2 is indifferent:
  3. the minimum and maximum prices among all those associated with the different time slots are identified;
  4. severity levels are selected;
  5. the interval between the minimum price and the maximum price is divided into as many sub-intervals as there are selected severity levels, plus a possible intermediate interval;
  6. the intervals are ordered by increasing price and:
  • the lowest price intervals are associated with energy glut conditions in order of decreasing severity and increasing price;
  • the highest price intervals are associated with energy shortage conditions in order of decreasing severity and decreasing price;
  • the intermediate price interval is not associated with any severity level;
  1. for each new time slot where the price does not belong to the intermediate level, the heating elements are deactivated and/or the control parameters are changed depending on the active heating mode and severity level.

La figure 3.a montre une représentation selon une réalisation possible dans laquelle les niveaux de gravité sélectionnés sont un premier et un deuxième niveau de pénurie "Load shed", "Critical peak event" et un premier niveau de surabondance "Load up". La figure 3.b montre une deuxième réalisation possible dans laquelle tous les niveaux de gravité définis sont sélectionnés.Figure 3.a shows a representation according to a possible embodiment in which the selected severity levels are a first and a second level of shortage "Load shed", "Critical peak event" and a first level of overabundance "Load up". Figure 3.b shows a second possible realization in which all defined severity levels are selected.

Certaines réalisations préférées pour modifier les paramètres de contrôle en fonction des niveaux de gravité sont décrites ci-dessous.Some preferred implementations for changing control parameters based on severity levels are described below.

Il a été dit qu'afin de répondre aux différents niveaux de gravité, le chauffe-eau 1 est configuré pour modifier les paramètres de contrôle ; selon un mode de réalisation préféré, ces paramètres comprennent au moins la température de thermostatisation Ttarget. De préférence, les paramètres de contrôle comprennent l'hystérésis supérieure Thystdome et/ou l'hystérésis inférieure Thyst.It has been said that in order to respond to different severity levels, water heater 1 is configured to change the control parameters; according to a preferred embodiment, these parameters include at least the thermostating temperature Ttarget. Preferably, the control parameters include the Thystdome upper hysteresis and/or the Thyst lower hysteresis.

Pour le premier niveau de rareté "load shed", le chauffe-eau 1 règle la température de thermostatisation Ttarget sur la valeur minimale entre un seuil de confort Tconfort et la température précédente de thermostatisation Ttarget :For the first "load shed" rarity level, the water heater 1 sets the thermostating temperature Ttarget to the minimum value between a comfort threshold Tcomfort and the previous thermostating temperature Ttarget:

Ttarget = min (Tconfort, Ttarget)Ttarget = min (Tcomfort, Ttarget)

Le seuil de confort Tconfort est une valeur située dans la plage de confort d'environ 40°C-50°C, de préférence autour de 42°C.The comfort threshold Tcomfort is a value located in the comfort range of around 40°C-50°C, preferably around 42°C.

Dans tous les modes de chauffage, la température de thermostatisation Ttarget peut déjà être inférieure à un seuil Tconfort = 42 °C, soit parce que l'utilisateur l'a réglée sur la valeur minimale, soit parce qu'elle est réglée par l'algorithme dans le cas du deuxième mode I-memory. Dans tous les autres cas, une réduction réelle de la consommation est obtenue.In all heating modes, the thermostating temperature Ttarget can already be lower than a threshold Tcomfort = 42 °C, either because the user has set it to the minimum value, or because it is set by the algorithm in the case of the second I-memory mode. In all other cases, a real reduction in consumption is obtained.

Dans certains modes de réalisation possibles, le chauffe-eau 1, afin de répondre au deuxième niveau de pénurie "Critical peak event", combine à la fois la réduction décrite de la température de thermostatisation Ttarget et la désactivation de l'élément chauffant inférieur 51, et dans le cas d'un modèle à pompe à chaleur, désactive également l'élément chauffant supérieur 41, en ne chauffant qu'avec la pompe à chaleur. Cette réponse s'applique à tous les modes de chauffage.In certain possible embodiments, the water heater 1, in order to respond to the second shortage level "Critical peak event", combines both the described reduction of the thermostating temperature Ttarget and the deactivation of the lower heating element 51 , and in the case of a heat pump model, also deactivates the upper heating element 41, heating only with the heat pump. This answer applies to all heating modes.

Le chauffe-eau 1, pour répondre au troisième niveau de rareté "Grid emergency", peut éteindre tous les éléments chauffants et/ou régler la température de thermostatisation Ttarget à une valeur juste supérieure à la température moyenne de l'eau du réseau, par exemple 16°C. Dans ce cas, la fonctionnalité n'est plus garantie ; le troisième niveau de rareté "Grid emergency" indique le risque d'une panne d'électricité ou un coût énergétique horaire que l'utilisateur n'est pas prêt à supporter.The water heater 1, to meet the third level of rarity "Grid emergency", can turn off all the heating elements and/or adjust the thermostating temperature Ttarget to a value just above the average network water temperature, for example example 16°C. In this case, functionality is no longer guaranteed; the third level of scarcity “Grid emergency” indicates the risk of a power outage or an hourly energy cost that the user is not ready to bear.

Selon une réalisation possible, l'hystérésis inférieure dans les conditions normales du réseau est supérieure ou égale à 4°C et le chauffe-eau 1, pour répondre au premier niveau de "Load up", augmente la température moyenne dans la partie inférieure par rapport à la température thermostatisation Ttarget, ceci en réduisant l'hystérésis inférieure Thyst, ce qui correspond à augmenter la température à laquelle les éléments se remettent en marche. A titre d'exemple, l'hystérésis peut être réduite à une valeur inférieure ou égale à 3°C. Il convient de noter que si l'hystérésis était définie comme le seuil de désactivation, l'hystérésis serait augmentée pour obtenir le même effet d'augmentation de la température moyenne.According to a possible embodiment, the lower hysteresis under normal network conditions is greater than or equal to 4°C and the water heater 1, to respond to the first level of "Load up", increases the average temperature in the lower part by in relation to the thermostating temperature Ttarget, this by reducing the lower hysteresis Thyst, which corresponds to increasing the temperature at which the elements restart. For example, the hysteresis can be reduced to a value less than or equal to 3°C. It should be noted that if the hysteresis was set as the turn-off threshold, the hysteresis would be increased to achieve the same effect of increasing the average temperature.

En réponse au deuxième niveau de surabondance "Advanced load up", outre l'augmentation de la température moyenne dans la partie inférieure, en réduisant l'hystérésis inférieure Thyst, le chauffe-eau 1 peut augmenter la température de thermostatisation Ttarget jusqu'à la température maximale Tmax. Dans le cas du troisième mode "Green", la température de thermostatisation Ttarget est limitée au-dessus du seuil de température de la pompe à chaleur Thp.In response to the second level of overabundance "Advanced load up", in addition to increasing the average temperature in the lower part, by reducing the lower hysteresis Thyst, the water heater 1 can increase the thermostating temperature Ttarget up to the maximum temperature Tmax. In the case of the third "Green" mode, the thermostating temperature Ttarget is limited above the heat pump temperature threshold Thp.

Il convient de noter que la réponse au niveau de gravité maintient les caractéristiques essentielles du mode de chauffage, par exemple si, dans le deuxième mode I-memory, la température de thermostatisation Ttarget est de 40 °C, un niveau de gravité "Load up" entraîne une réduction de l'hystérésis inférieure (c'est-à-dire une légère augmentation de la température moyenne dans la section inférieure par rapport à la température de thermostatisation Ttarget), mais pas une augmentation de la thermostatisation à des températures non nécessaires.It should be noted that the response to the gravity level maintains the essential characteristics of the heating mode, for example if, in the second I-memory mode, the thermostating temperature Ttarget is 40 °C, a gravity level "Load up " results in a reduction in lower hysteresis (i.e. a slight increase in the average temperature in the lower section compared to the thermostating temperature Ttarget), but not an increase in thermostating at unnecessary temperatures .

C’est-à-dire, le contrôleur 5 est configuré de façon que la réponse aux niveaux de gravité ne soit pas un passage d’un mode de chauffage à un autre mode de chauffage, mais une modification de mode de chauffage sélectionné. Pourtant, la réponse aux niveaux de gravité, est combinée avec la logique de contrôle déterminée par le mode de chauffage sélectionné, en déterminant une logique modifiée qui dépend soit du mode de chauffage sélectionné, soit du niveau de gravité.That is to say, the controller 5 is configured so that the response to the gravity levels is not a change from one heating mode to another heating mode, but a modification of the selected heating mode. However, the response to the severity levels, is combined with the control logic determined by the selected heating mode, determining a modified logic which depends on either the selected heating mode or the gravity level.

Toute référence à une interface utilisateur doit être comprise au sens large et inclut tout dispositif capable de recevoir une entrée d'un utilisateur et de l'envoyer au contrôleur 5, en particulier, mais sans s'y limiter, une interface utilisateur physique et dédiée incluse dans le chauffe-eau, l'interface d'un téléphone intelligent ou d'un autre dispositif qui ne fait pas partie du chauffe-eau 1, mais à partir duquel le chauffe-eau 1 est configuré pour recevoir une entrée dans n'importe quel mode connu, y compris le mode sans fil, ou un capteur de commande vocaleAny reference to a user interface is to be understood broadly and includes any device capable of receiving input from a user and sending it to the controller 5, in particular, but not limited to, a physical, dedicated user interface included in the water heater, the interface of a smartphone or other device that is not part of the water heater 1, but from which the water heater 1 is configured to receive input into any known mode, including wireless mode, or a voice command sensor

Claims (1)

Chauffe-eau (1) alimenté par l'énergie d'un réseau électrique, le chauffe-eau comprenant
  • un réservoir de stockage (10) développé verticalement, ayant une partie supérieure (11) et une partie inférieure (12) auxquelles sont associées des sondes de température respectivement supérieure (42) et inférieure (52) et au moins un élément chauffant respectivement supérieur (41) et inférieur (51, 61) pour chauffer le liquide dans le réservoir de stockage (10),
  • une interface (7) pour sélectionner l'un de au moins deux modes de chauffage (Confort, I-memory, Green, Fast, I-memory green, I-memory fast) différant entre eux dans la logique de commande des éléments chauffants (41, 51, 61),
  • un contrôleur (5) des éléments chauffants (41, 51, 61), capable de recevoir des relevés des capteurs de température (42, 52), le mode de chauffage sélectionné (Confort, I-memory, Green, Fast, I-memory green, I-memory fast), et mettant en œuvre la logique de commande des éléments chauffants (41, 51, 61) prévus par le mode de chauffage sélectionné, en particulier de thermostater les éléments chauffants (41, 51, 61) à une température de thermostatisation Ttarget,
le chauffe-eau (1) étant caractérisé par le fait que le contrôleur (5) est configuré pour désactiver les éléments chauffants (41, 51, 61) et/ou modifier leurs paramètres de contrôle en réponse à une condition, du réseau électrique, détectée et/ou estimée et/ou prévue de pénurie ou de surabondance d'énergie et par le fait que le fonctionnement résultant est fonction à la fois de la condition du réseau électrique et du mode de chauffage sélectionné par l'utilisateur.
2.Chauffe-eau (1) selon la revendication 1, dans lequel la réponse à une condition de pénurie ou de surabondance d'énergie comprend une modification des paramètres de contrôle des éléments chauffants (41, 51, 61).
3.Chauffe-eau (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel les paramètres de contrôle modifiés en réponse à une condition de réseau comprennent au moins une température de thermostatisation Ttarget commune à tous les éléments chauffants actifs.
4.Chauffe-eau (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la condition de réseau de pénurie d'énergie et/ou de surabondance d'énergie peut être associée à des niveaux de gravité, et le contrôleur (5) est configuré pour répondre à au moins deux des niveaux de gravité suivants énumérés dans l'ordre croissant pour chaque condition :
  • un premier niveau de pénurie (Load shed),
  • un deuxième niveau de pénurie (Critical peak event),
  • un troisième niveau de pénurie (Grid emergency)
  • un premier niveau de surabondance (Load up),
  • un deuxième niveau de surabondance (Advanced load up)
5.Chauffe-eau (1) selon la revendication 4, dans lequel le contrôleur (5) est configuré pour régler une nouvelle température de thermostatisation Ttarget pour tous les éléments chauffants, et/ou une possible nouvelle hystérésis Thyst est réglée pour les éléments chauffants inférieurs en fonction du niveau de gravité relevé.
6.Chauffe-eau (1) selon l’une des revendications 4 ou 5 configuré pour répondre au premier niveau de pénurie (Load shed) en réglant la température de thermostatisation Ttarget à la valeur minimale entre un seuil de confort Tconfort et la température précédente de thermostatisation Ttarget, selon les formules suivantes
Ttarget = min (Tconfort, Ttarget)
où le seuil de confort Tconfort est une valeur comprise entre 40°C et 50°C, de préférence autour de 42°C.
7.Chauffe-eau (1) selon la revendication 6, configuré pour répondre au second niveau de pénurie (Critical peak event) en mettant en œuvre la réponse au premier niveau de pénurie (Load shed) et en plus :
  • si les éléments chauffants comprennent une pompe à chaleur (6), en désactivant tous les éléments résistifs (41, 51),
  • sinon en désactivant au moins un des éléments résistifs inférieurs (51).
8.Chauffe-eau (1) selon l'une quelconque des revendications 4 à 7 configuré pour avoir une hystérésis Thyst des éléments chauffants inférieurs (51, 61) :
  • dans les modèles dont les éléments inférieurs sont uniquement résistifs, dans une fourchette de 4°C à 21°C et de préférence à 15°C,
  • dans les modèles comportant au moins un condenseur de pompe à chaleur, dans une fourchette de 4°C à 20°C et de préférence 5°C comme élément chauffant inférieur,
  • et de répondre au premier niveau de surabondance (Load up) en amenant l'hystérésis Thyst des éléments inférieurs à une valeur inférieure ou égale à 3°C.
9.Chauffe-eau (1) selon la revendication 8 configuré pour répondre au second niveau de surabondance (Advanced load up) en mettant en œuvre la réponse au premier niveau de surabondance (Load up) et en plus :
  • s'il est équipé d'éléments chauffants résistifs uniquement, en réglant la température de thermostatisation Ttarget sur une température maximale prédéfinie Tmax,
  • s'il est équipé d'au moins une pompe à chaleur (6) et qu'a été sélectionné un mode de chauffage durable (Green ; I-memory green) en limitant l'utilisation des éléments chauffants à la seule pompe à chaleur (6) et en réglant la température de thermostatisation Ttarget égale au minimum entre une température maximale Tmax réglée pour la thermostatisation et un seuil de température maximale Thp qui peut être atteint par la pompe à chaleur (6).
10. Chauffe-eau (1) selon l'une des revendications 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9 configuré pour recevoir des signaux (S) que le contrôleur (5) peut traiter et qui transmettent une condition de réseau et éventuellement le niveau de gravité.
11. Chauffe-eau (1) selon l'une des revendications 4, 5, 6, 7, 8, 9 ou 10, configuré pour répondre à un programme horaire de prix de l'énergie, associant aux valeurs de prix inférieures les niveaux de gravité correspondant à l'état de surabondance, pour augmenter le prix et diminuer le niveau de gravité, et aux prix supérieurs les niveaux de gravité correspondant à l'état de pénurie, pour augmenter le coût et augmenter le niveau de gravité.
12. Procédé de chauffage d'un liquide dans un chauffe-eau (1) selon l'une des revendications 3 à 10, le procédé comprenant :
étape 1 : recevoir d’une interface utilisateur (7) la sélection d’un mode de chauffage (Confort, I-memory, Green, Fast, I-memory green, I-memory fast) définissant une logique de commande pour chaque élément chauffant,
étape 2 : recevoir un premier signal (S) avec un niveau de gravité associé à une condition de pénurie ou de surabondance d’énergie dans le réseau et une durée, le niveau de gravité appartenant à la liste suivante : un premier niveau de pénurie (Load shed), un deuxième niveau de pénurie (Critical peak event), un troisième niveau de pénurie (Grid emergency), un premier niveau de surabondance (Lead up), et un deuxième niveau de surabondance (Advanced load up),
étape 3 : en fonction du mode de chauffage sélectionné et du niveau de gravité, définir une éventuelle nouvelle température de thermostatisation Ttarget pour tous les éléments de chauffage et/ou une éventuelle nouvelle hystérésis Thyst pour les éléments de chauffage inférieurs,
  • - en cas de troisième niveau de pénurie (Grid emergency), désactiver les éléments chauffants ou régler la température de thermostatisation Ttarget à une valeur juste supérieure à la température moyenne de l'eau du réseau, par exemple 16°C,
  • - en cas de deuxième niveau de pénurie (Critical peak event), si les éléments de chauffage comprennent une pompe à chaleur, désactiver tous les éléments résistifs (41, 51),
  • - sinon, désactiver au moins un des éléments résistifs inférieurs (51)
  • - si un deuxième signal (S) arrive, répéter l'étape 2,
  • - si au lieu de cela un nouveau mode de chauffage (Confort, I-memory, Green, Fast, I-memory green, I-memory fast) est sélectionné ou si une nouvelle température de consigne est réglée, poursuivre l'étape 3 avec le nouveau mode de chauffage ou le nouveau réglage de la température de consigne pour la période de temps restante.
13. Méthode de chauffage d'un liquide dans un chauffe-eau (1) selon une programmation de tarif horaire, le chauffe-eau (1) étant conforme à l'une quelconque des revendications 3 ou à toute revendication dépendant de la revendication 3, la méthode comprenant les étapes suivantes :
étape 1 : réception d'une interface utilisateur (7) d'un mode de chauffage définissant une logique de commande pour chaque élément chauffant,
étape 2 : lecture en mémoire ou réception en entrée ou en provenance du réseau d'une grille de prix horaire, l'ordre entre les étapes 1 ou 2 étant indifférent,
étape 3 : diviser l'intervalle entre le prix minimum et le prix maximum en autant de sous-intervalles qu'il y a de niveaux de gravité totaux plus un éventuel intervalle intermédiaire,
étape 4 : trier les intervalles par prix croissant et les associer aux niveaux de gravité en associant les intervalles de prix inférieurs aux conditions de surabondance par ordre décroissant de gravité et de prix croissant et les intervalles de prix supérieurs aux conditions de pénurie par ordre décroissant de gravité et de prix décroissant, en laissant un intervalle intermédiaire qui n'est associé à aucun niveau de gravité,
étape 5 : pour chaque nouvel intervalle de temps où le prix n'appartient pas à l'intervalle intermédiaire, désactiver les éléments chauffants et/ou modifier leurs paramètres de contrôle en fonction du mode de chauffage actif (Confort, I-memory, Green, Fast, I-memory green, I-memory fast) et du niveau de gravité (Load shed, Critical peak event, Grid emergency, Load up, Advanced load up).
Water heater (1) powered by energy from an electrical network, the water heater comprising
  • a storage tank (10) developed vertically, having an upper part (11) and a lower part (12) with which are associated respectively upper (42) and lower (52) temperature probes and at least one respectively upper heating element ( 41) and lower (51, 61) to heat the liquid in the storage tank (10),
  • an interface (7) for selecting one of at least two heating modes (Comfort, I-memory, Green, Fast, I-memory green, I-memory fast) differing from each other in the control logic of the heating elements ( 41, 51, 61),
  • a controller (5) of the heating elements (41, 51, 61), capable of receiving readings from the temperature sensors (42, 52), the selected heating mode (Comfort, I-memory, Green, Fast, I-memory green, I-memory fast), and implementing the logic for controlling the heating elements (41, 51, 61) provided by the selected heating mode, in particular to thermostat the heating elements (41, 51, 61) at a thermostating temperature Ttarget,
the water heater (1) being characterized in that the controller (5) is configured to deactivate the heating elements (41, 51, 61) and/or modify their control parameters in response to a condition of the electrical network, detected and/or estimated and/or predicted shortage or overabundance of energy and by the fact that the resulting operation is a function of both the condition of the electrical network and the heating mode selected by the user.
2.A water heater (1) according to claim 1, wherein responding to a power shortage or overabundance condition includes changing the control parameters of the heating elements (41, 51, 61).
3.Water heater (1) according to any one of the preceding claims in which the control parameters modified in response to a network condition comprise at least one thermostating temperature Ttarget common to all the active heating elements.
4.A water heater (1) according to any preceding claim, wherein the network condition of energy shortage and/or energy glut can be associated with severity levels, and the controller (5) is configured to meet at least two of the following severity levels listed in ascending order for each condition:
  • a first level of shortage (Load shed),
  • a second level of shortage (Critical peak event),
  • a third level of shortage (Grid emergency)
  • a first level of overabundance (Load up),
  • a second level of overabundance (Advanced load up)
5.Water heater (1) according to claim 4, in which the controller (5) is configured to set a new thermostating temperature Ttarget for all the heating elements, and/or a possible new hysteresis Thyst is set for the lower heating elements in depending on the severity level noted.
6.Water heater (1) according to one of claims 4 or 5 configured to respond to the first shortage level (Load shed) by adjusting the thermostatization temperature Ttarget to the minimum value between a comfort threshold Tconfort and the previous thermostatization temperature Ttarget, according to the following formulas
Ttarget = min (Tcomfort, Ttarget)
where the comfort threshold Tconfort is a value between 40°C and 50°C, preferably around 42°C.
7.Water heater (1) according to claim 6, configured to respond to the second shortage level (Critical peak event) by implementing the response to the first shortage level (Load shed) and in addition:
  • if the heating elements include a heat pump (6), by deactivating all the resistive elements (41, 51),
  • otherwise by deactivating at least one of the lower resistive elements (51).
8.Water heater (1) according to any one of claims 4 to 7 configured to have a Thyst hysteresis of the lower heating elements (51, 61):
  • in models whose lower elements are only resistive, in a range of 4°C to 21°C and preferably at 15°C,
  • in models with at least one heat pump condenser, within a range of 4°C to 20°C and preferably 5°C as the lower heating element,
  • and to respond to the first level of overabundance (Load up) by bringing the Thyst hysteresis of the lower elements to a value less than or equal to 3°C.
9.Water heater (1) according to claim 8 configured to respond to the second level of overabundance (Advanced load up) by implementing the response to the first level of overabundance (Load up) and in addition:
  • if it is equipped with resistive heating elements only, by setting the thermostating temperature Ttarget to a predefined maximum temperature Tmax,
  • if it is equipped with at least one heat pump (6) and a sustainable heating mode (Green; I-memory green) has been selected by limiting the use of the heating elements to the heat pump only ( 6) and by setting the thermostating temperature Ttarget equal to the minimum between a maximum temperature Tmax set for thermostating and a maximum temperature threshold Thp which can be reached by the heat pump (6).
10. Water heater (1) according to one of claims 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 or 9 configured to receive signals (S) that the controller (5) can process and which transmit a condition network and possibly the severity level.
11. Water heater (1) according to one of claims 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10, configured to respond to an hourly energy price program, associating the lower price values with the levels severity corresponding to the state of glut, to increase the price and decrease the severity level, and at higher prices the severity levels corresponding to the state of shortage, to increase the cost and increase the severity level.
12. Method for heating a liquid in a water heater (1) according to one of claims 3 to 10, the method comprising:
step 1: receive from a user interface (7) the selection of a heating mode (Comfort, I-memory, Green, Fast, I-memory green, I-memory fast) defining a control logic for each heating element ,
step 2: receive a first signal (S) with a severity level associated with a condition of shortage or overabundance of energy in the network and a duration, the severity level belonging to the following list: a first shortage level ( Load shed), a second level of shortage (Critical peak event), a third level of shortage (Grid emergency), a first level of overabundance (Lead up), and a second level of overabundance (Advanced load up),
step 3: depending on the selected heating mode and the severity level, define a possible new thermostating temperature Ttarget for all the heating elements and/or a possible new hysteresis Thyst for the lower heating elements,
  • - in the event of a third level of shortage (Grid emergency), deactivate the heating elements or set the thermostat temperature Ttarget to a value just above the average network water temperature, for example 16°C,
  • - in the event of a second level of shortage (Critical peak event), if the heating elements include a heat pump, deactivate all the resistive elements (41, 51),
  • - otherwise, deactivate at least one of the lower resistive elements (51)
  • - if a second signal (S) arrives, repeat step 2,
  • - if instead a new heating mode (Comfort, I-memory, Green, Fast, I-memory green, I-memory fast) is selected or if a new setpoint temperature is set, continue step 3 with the new heating mode or the new setpoint temperature setting for the remaining period of time.
13. Method of heating a liquid in a water heater (1) according to hourly rate programming, the water heater (1) being in accordance with any one of claims 3 or any claim dependent on claim 3 , the method comprising the following steps:
step 1: reception of a user interface (7) of a heating mode defining a control logic for each heating element,
step 2: reading from memory or reception at the input or from the network of an hourly price grid, the order between steps 1 or 2 being irrelevant,
step 3: divide the interval between the minimum price and the maximum price into as many subintervals as there are total severity levels plus a possible intermediate interval,
step 4: sort the intervals by increasing price and associate them with severity levels by associating price intervals below glut conditions in descending order of severity and increasing price and price intervals above shortage conditions in descending order of severity and decreasing price, leaving an intermediate interval which is not associated with any level of severity,
step 5: for each new time interval where the price does not belong to the intermediate interval, deactivate the heating elements and/or modify their control parameters depending on the active heating mode (Comfort, I-memory, Green, Fast, I-memory green, I-memory fast) and the severity level (Load shed, Critical peak event, Grid emergency, Load up, Advanced load up).
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