WO2019097130A1 - Appareil de chauffage intégrant une batterie et un onduleur pour injecter de l'énergie de la batterie vers la source d'alimentation électrique - Google Patents

Appareil de chauffage intégrant une batterie et un onduleur pour injecter de l'énergie de la batterie vers la source d'alimentation électrique Download PDF

Info

Publication number
WO2019097130A1
WO2019097130A1 PCT/FR2018/052516 FR2018052516W WO2019097130A1 WO 2019097130 A1 WO2019097130 A1 WO 2019097130A1 FR 2018052516 W FR2018052516 W FR 2018052516W WO 2019097130 A1 WO2019097130 A1 WO 2019097130A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
storage device
elements
electrical energy
power supply
heater
Prior art date
Application number
PCT/FR2018/052516
Other languages
English (en)
Inventor
Raphaël MEYER
Gilles Moreau
Pierre SCHEFLER
Benjamin KOSICKI
Original Assignee
Lancey Energy Storage
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lancey Energy Storage filed Critical Lancey Energy Storage
Priority to EP18800249.7A priority Critical patent/EP3676541B1/fr
Priority to CA3081413A priority patent/CA3081413A1/fr
Priority to US16/765,433 priority patent/US20200329531A1/en
Priority to ES18800249T priority patent/ES2955972T3/es
Publication of WO2019097130A1 publication Critical patent/WO2019097130A1/fr

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H3/00—Air heaters
    • F24H3/02—Air heaters with forced circulation
    • F24H3/04—Air heaters with forced circulation the air being in direct contact with the heating medium, e.g. electric heating element
    • F24H3/0405—Air heaters with forced circulation the air being in direct contact with the heating medium, e.g. electric heating element using electric energy supply, e.g. the heating medium being a resistive element; Heating by direct contact, i.e. with resistive elements, electrodes and fins being bonded together without additional element in-between
    • F24H3/0411—Air heaters with forced circulation the air being in direct contact with the heating medium, e.g. electric heating element using electric energy supply, e.g. the heating medium being a resistive element; Heating by direct contact, i.e. with resistive elements, electrodes and fins being bonded together without additional element in-between for domestic or space-heating systems
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B1/00—Details of electric heating devices
    • H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0227—Applications
    • H05B1/0252—Domestic applications
    • H05B1/0275—Heating of spaces, e.g. rooms, wardrobes
    • H05B1/0277—Electric radiators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C15/00—Details
    • F24C15/08—Foundations or supports plates; Legs or pillars; Casings; Wheels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C7/00—Stoves or ranges heated by electric energy
    • F24C7/002—Stoves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D18/00—Small-scale combined heat and power [CHP] generation systems specially adapted for domestic heating, space heating or domestic hot-water supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H3/00—Air heaters
    • F24H3/002—Air heaters using electric energy supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2101/00—Electric generators of small-scale CHP systems
    • F24D2101/30—Fuel cells
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2101/00—Electric generators of small-scale CHP systems
    • F24D2101/40—Photovoltaic [PV] modules
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2220/00—Components of central heating installations excluding heat sources
    • F24D2220/20—Heat consumers
    • F24D2220/2009—Radiators
    • F24D2220/2036—Electric radiators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H2240/00—Fluid heaters having electrical generators
    • F24H2240/01—Batteries, electrical energy storage device

Definitions

  • Heater incorporating a battery and an inverter to inject energy from the battery to the power source
  • the present invention relates to an electric heater type heater having a housing enclosing an electrical energy storage device, first connecting elements for connecting the electrical energy storage device to an external power source. at least one heating element producing a flow of calories when an input of the heating element is powered by an electrical voltage, second connecting elements for connecting the input of the heating element. heat at an output of the electrical energy storage device and the third connecting elements to allow to connect the inlet of the heater to the power source.
  • the invention also relates to an electrical installation comprising a power supply source delivering a voltage and at least one such heating device.
  • the power source to which the heater is connected delivers an AC voltage.
  • This is typically the local power grid.
  • an electrical energy storage device typically in the form of a battery pack. This makes it possible to store energy used by the heating element, in order to space the consumption of electricity over time.
  • the heater can be powered directly from the power source and / or the electrical energy storage device, the latter being recharged by the power source.
  • electric heaters can not participate actively in the thermal management of the building: the type of electricity, control and storage capacity of the heaters are limited (AC, management wired, thermal inertia storage).
  • AC management wired
  • thermal inertia storage the conventional energy management system using conventional electric heaters can not participate in the integration of renewable energies into the electricity grid.
  • the present invention aims to solve all or part of the disadvantages presented above.
  • one goal is to provide a heater that can be used directly in a power management system.
  • an electric heater type heater having a housing enclosing an electrical energy storage device, first connecting elements for connecting the electrical energy storage device to a source of electrical power external to the apparatus, at least one heating element producing a flow of calories when an input of the heating member is powered by an electrical voltage, second connecting elements to enable the connection of the input of the heater to an output of the electrical energy storage device and the third connecting elements for connecting the input of the heater to the power source, wherein the first connecting elements comprise first connection elements connecting the output of the electrical energy storage device to the power supply electrical connection, the first connection elements comprising:
  • an inverter housed in the housing, an input of which is connected to the output of the electrical energy storage device and whose output is adapted to be connected to the power supply source,
  • Such a heater has the advantage of allowing to reinject, in the form of an alternating current, a certain amount of electrical energy stored in its electrical energy storage device to a power source operating on AC voltage. , typically the local power grid, to participate in energy management. Its integration into a building energy management system is greatly facilitated.
  • the heater may also meet the technical characteristics presented below, taken individually or in combination.
  • the inverter includes heat sinks producing a second stream of calories with the calories generated by the inverter and the second stream is mixed with the first heat stream generated by the heater.
  • the first connection elements comprise second connection elements connecting an input of the electrical energy storage device to the power supply source, said second connection elements comprising on the one hand a voltage converter housed in the housing and having an input fed by the power supply and an output connected to the input of the electrical energy storage device; and secondly, second switching elements for varying the second connection elements between an open circuit configuration. and a closed circuit configuration in which electrical energy from the power source is injected into the electrical energy storage device via the voltage converter.
  • the voltage converter includes heat sinks producing a third stream of calories with the calories generated by the voltage converter and the third stream is mixed with the first heat stream generated by the heater.
  • the voltage converter and the inverter consist of one and the same two-way electrical system.
  • the third connecting elements comprise connecting elements between the output of the voltage converter and the input of the heating element.
  • the heating apparatus comprises a management unit housed in the housing and controlling at least the heating element and the first switching elements and / or connecting elements directly connecting the inlet of the heating element to the source. power supply.
  • the management unit provides control of the second switching elements, third switching elements for varying the second connecting elements between a closed circuit configuration and a second circuit. open circuit configuration, and fourth switching elements for varying the third link elements between a closed circuit configuration and an open circuit configuration.
  • the heater includes communication elements housed in the housing allowing the management unit to communicate with at least one communicating device of a building energy management system in which the heater is implanted.
  • FIG. 1 illustrates a schematic view of the components of a example of a heater according to the invention.
  • the invention essentially relates to a heater 10 of the electric heater type having a housing 11 enclosing an electrical energy storage device 12 able to receive at an input 121 a direct electric current for storing electrical energy and delivering at its output 122 a direct current.
  • the electrical energy storage device 12 comprises a battery based on an assembly of electrochemical cells and / or a supercapacitor and / or a fuel cell.
  • the housing 11 also contains at least one heating element 13 producing a flow of calories F when an inlet 131 of the heating member 13 is powered by a voltage, whether continuous or alternating.
  • Said at least one heating element 13 may in particular comprise at least one radiating body and / or at least one heating fluid heating device.
  • a radiating body may comprise at least one electrical resistance intended to be supplied by a DC voltage, for example of the order of 50V.
  • the radiating body may also comprise in addition one or more resistor (s) intended to be powered by an alternating voltage, for example of 230V, making it possible to use in conjunction the two types of heating sources to obtain a punctual heat effect to compensate for thermal reductions, for example reductions at night or during the day.
  • the heating member 13 may have thermal inertia characteristics (for example by being formed of steatite or cast aluminum, or incorporating concrete masses or equivalent) to provide an additional storage option for energy.
  • the heating member 13 may have fast-reaction heating characteristics (for example by being equipped with fins or being of the infrared type) to provide a faster point heat effect.
  • the heater 10 may include a presence sensor to optimize the point heat effect according to the needs of the users.
  • the electrical energy storage device 12 is intended to be recharged by an external power source 14 to the apparatus 10. It can typically be the local electrical network.
  • the electrical voltage which supplies said at least one heating element 13 may come indirectly from the power supply source 14 via the voltage converter 16 described below (especially in the case where the heating element 13 includes only the minus an electrical resistance to be supplied by direct current) and / or directly from the power supply 14 without passing through the voltage converter 16 (that is to say from the AC mains if the heater 13 comprises at least one electrical resistance intended to be supplied with alternating current or from a possible source of renewable direct-current energy if the heating element 13 includes at least one electrical resistance intended to be supplied with direct current) and / or from the outlet 122 of the electrical energy storage device 12.
  • the electrical energy storage device 12 makes it possible to store electrical energy, whether it is intended to be consumed by the heating element 13 or intended to be fed back to the power supply source 14.
  • the housing 11 contains first connecting elements to make it possible to connect the electrical energy storage device 12 to the power supply source 14.
  • the first connection elements comprise first connection elements connecting the output 122 of the electrical energy storage device 12 to the power supply source 14, the first connection elements comprising very advantageously an inverter 15 housed in the housing 11.
  • An input 151 of the inverter 15 is connected to the output 122 of the electrical energy storage device 12.
  • An output 152 of the inverter 15 is able to be connected to the power supply source 14.
  • the housing 11 also encloses second connecting elements to enable the inlet 131 of the heating element 13 to be connected to the outlet 122 of the electrical energy storage device 12 and third connecting elements to enable the input 131 of the heating element 13 to be connected to the power supply source 14.
  • the first connection elements comprise first switching elements (not shown) for varying the first connection elements between an open circuit configuration and a closed circuit configuration in which electrical energy stored in the storage device of electrical energy 12 is injected into the power supply 14 via the inverter 15.
  • the inverter 15 comprises heat sinks producing a second stream of calories with the calories generated by the inverter 15.
  • the second stream is mixed with the first stream of calories generated by the heating element 13. avoid thermal losses and optimize the overall efficiency of the heater 10.
  • the first connection elements comprise second connection elements connecting an input 121 of the electrical energy storage device 12 to the power supply source 14.
  • the second connection elements comprise the voltage converter 16 housed in the housing 11 and which comprises an input 161 that can be powered by the power supply source 14 and an output 162 connected to the input 121 of the energy storage device. electric 12.
  • the second connection elements also include second switching elements for varying the second connection elements between an open circuit configuration and a closed circuit configuration in which electrical energy from the power source 14 is provided. injected into the electrical energy storage device 12 via the voltage converter 16.
  • the voltage converter 16 can be configured so that it can deliver, at its output 162, a DC voltage that can supply the input 121 of the storage device 12 and / or the input 131 of the heating element 13 by converting an AC voltage applied to the input 161 of the voltage converter 16 by the power supply 14 when the voltage converter 16 is connected thereto.
  • the voltage converter 16 may be AC / DC type.
  • the voltage converter 16 may optionally include a DC / DC type transformer in the case where the power supply source 14, besides being able to deliver an alternating voltage, is able to deliver a DC voltage as is the case with sources based on alternative energy (photovoltaic panels, fuel cells, supercapacitors, batteries based on electrochemical cell assembly). It is possible to feed the inlet 131 of the heating element directly with the AC voltage delivered by the power supply source 14.
  • the DC voltage level at the output 162 of the voltage converter is between 12 and 600V, which locally limits the security issues to people effectively.
  • the voltage converter 16 may comprise a switching power supply or chopper type system, which makes it possible to avoid redundancy between the DC supplies of the various electronic systems incorporated in the heater 10 (business card, sensors, display).
  • the switched-mode power supply system can supply all the elements of the apparatus with DC power.
  • the voltage converter 16 can also be considered as belonging to the third connecting elements, the third connecting elements comprising connecting elements between the output 162 of the voltage converter 16 and the input 131 of the heating element 13.
  • the third connecting elements comprise connecting elements directly connecting the inlet 131 of the heating element 13 to the power supply source 14, allowing a supply of the electrical resistance of the organ 13 by the power supply source under an AC or DC voltage, without passing through the voltage converter 16.
  • this direct connection between the inlet of the heater 131 and the source of power supply 14 comprises a voltage transformer, for example of the AC / AC type, for regulating the power supply power of the heating element 13.
  • a voltage transformer in particular of the DC / DC type, is interposed between the output 162 of the voltage converter 16 and a the input 121 of the electrical energy storage device 12 and secondly the input 131 of the heating element 13, in order to regulate the supply voltage of the electrical energy storage device 12 and / or the heating member 13.
  • the voltage converter 16 may advantageously comprise heat sinks producing a third stream of calories with the calories generated by the voltage converter 16. The third stream is mixed with the first stream of calories generated by the heating element 13, or even with the second flow generated by the inverter 15. This limits heat losses and increases the efficiency of the device 10.
  • the voltage converter 16 and the inverter 15 are constituted by one and the same bidirectional electrical system.
  • the heater 10 transforms the assembly necessary for its operation, an alternating current from the power source 14 into a direct current through the voltage converter 16 for use in the apparatus 10 directly in continuous form, and transform through the inverter 15 the DC current stored in the storage device 12 for use in the power source 14 in the form of alternating current.
  • the voltage converter 16 it is possible to charge the storage device 12, the electrical energy thus stored within the apparatus 10 being intended to supply the input 131 of the heating member 13 and / or to be fed back to the power source 14 via the inverter 15. It is also possible to address the alternating current from the power source 14 directly to the input 131 of the heating member 13 and / or at the input 121 of the storage device 12. In other words, the presence of the voltage converter 16 is optional.
  • the second link members include third switching elements for varying the second link members between a closed circuit configuration and an open circuit configuration.
  • the output 122 of the electrical energy storage device 12 directly supplies the input 131 of the heating element 13, which is not the case in the open circuit configuration.
  • the third connecting elements comprise fourth switching elements for varying the third connecting elements between a closed circuit configuration and an open circuit configuration.
  • the inlet 131 of the heater 13 is supplied by the power source 14 via the voltage converter 16.
  • the heater 10 comprises a management unit 17 housed in the housing 11 and driving at least the heating member 13 and the first switching elements.
  • the management unit 17 also controls the second switching elements, the third switching elements and the fourth switching elements.
  • the management unit 17 can in particular place the heating apparatus 10 selectively in one of the following six operating modes.
  • a first mode of operation in which the fourth switching elements are such that the third connecting elements occupy their closed circuit configuration, makes it possible to supply power to the heating element 13 via the power supply source 14 via the voltage converter 16.
  • a second mode of operation in which the third switching elements are such that the second connecting elements occupy their closed circuit configuration, makes it possible to supply power to the heating element 13 by the energy storage device electric 12.
  • a third mode of operation in which the second switching elements are such that the second connection elements occupy their closed circuit configuration, makes it possible to ensure an electrical charge of the electrical energy storage device 12 by the power supply electrical 14 via the voltage converter 16 or directly from the power supply 14.
  • a fourth mode of operation in which the first switching elements are such that the first connection elements occupy their closed circuit configuration, makes it possible to inject an amount of electrical energy contained in the storage device. electrical energy 12 to the power supply 14 via the inverter 15.
  • a fifth mode of operation is such that the heating member 13 is powered by the power supply source 14 at the same time as the latter is powered, via the inverter 15, by the storage device. electrical energy 12.
  • a sixth mode of operation makes it possible to supply a supply of the heating element 13 directly by the power supply source 14 without passing through the voltage converter 16.
  • the management unit 17 can combine two or more of these six modes at each moment.
  • the above-mentioned intelligence makes it possible to choose the best conditions for choosing between the heating by the heating element 13, the direct charge of the electrical energy storage device 12, the discharge of the electrical energy storage device 12 towards the power source 14.
  • it can be provided to address a current at the input 131 of the heating member 13 as soon as the temperature, read by a dedicated measuring sensor, is lower than a known set temperature of the management unit 17.
  • the voltage and therefore the current in the heating member 13 may vary according to the heating power required for the room.
  • the current in the heating member 13 can in particular be interrupted as soon as the difference between the room temperature and the set temperature is greater than a predetermined value, for example of the order of 0.3 ° C, or according to a management algorithm.
  • the load of the storage device 12 can be started when inexpensive energy is available or when the state of charge of the storage device 12 becomes lower than a predetermined low threshold, for example of the order of 15%.
  • the charge of the storage device 12 can be interrupted when the state of charge of the storage device 12 is sufficiently high, in particular by being greater than a high threshold, for example of the order of 95%.
  • the discharge of the storage device 12 can be controlled when the storage device 12 is sufficiently charged, in particular when its state of charge is greater than an intermediate threshold, for example of the order of 50%, and when no source of Cheap energy is not available.
  • an intermediate threshold for example of the order of 50%
  • the heating apparatus 10 comprises communication elements, preferably wireless, housed in the housing 11 and allowing the management unit 17 to communicate with at least one communicating device of an energy management system. building in which the heater 10 is implanted. This allows the aforementioned intelligence to integrate directly and easily in the energy management system, or EMS for "Energy Management System" in English terminology, the building.
  • the invention also relates to an electrical installation comprising the power supply source 14 delivering a voltage and at least one such a heater 10, the output 152 of the inverter 15 of said at least one heater 10 being connected to the power supply 14.
  • temperature sensors integrated in the heater 10 allows a complete knowledge of the building and the habits of its users without adding additional sensors.
  • the electrical energy can be stored in the heater 10 and then removed according to the needs of the building.
  • the heater 10 can increase the rate of coverage of energy needs by renewable sources and at the same time guarantee a self-consumption rate of up to 100 %.
  • Communication elements typically based on low-power protocols, allow information to be shared with centralized intelligence of the energy management system.
  • the dedicated intelligence of the heater 10 can be equipped with machine learning algorithms to maximize savings throughout the building based on the presence and temperature sensors present throughout the building. building.
  • This intelligence makes it possible to produce or improve a thermal model of the building representing the main characteristics of this building with a precision corresponding to the level of installation of the heating appliances 10.
  • the presence of the sensors also makes it possible to detect thermal losses or unusual deviations in order to participate in the security mechanisms, to improve the habits of the users and to anticipate preventive maintenance on the building.
  • this type of energy management system can be integrated within smart grids known as "smart grids" in English terminology to allow storage in optimal conditions of renewable and continuous energies on the electrical network.
  • the management unit 17 of the heating apparatus 10 may be subsequently ordered to the events of the home network or the national network to compensate for the following cases encountered in "smart grids": surplus production in relation to the demand, demand in excess of production and withdrawal of reactive power.
  • the storage device 12 can consume energy on the domestic or national network for local storage.
  • the storage device 12 can supply energy to the domestic or national network.
  • the storage device 12 can be used, with the appropriate voltage and phase parameters, to increase the power factor and / or reduce the harmonic pollution of the network.
  • Solar energy sources, fuel cells, supercapacitors and electrochemical batteries are DC voltage sources that can be partially integrated into the power source 14 that powers the heater 10. These sources of voltage Since the DC voltage converter 16 generally has high voltage levels, the DC / DC voltage converter 16 can then be used in the heater 10 under optimum conditions.
  • Lighting, air conditioning and domestic hot water can be integrated with the central intelligence to allow other elements of the building to be involved in energy management.
  • the use in the housing of a cogeneration boiler can advantageously provide an additional source of electricity for charging the batteries.
  • the system comprising the electrical installation previously described and a cogeneration boiler ensures that all the electricity produced by the boiler is effectively self-consumed.

Abstract

Un appareil de chauffage (10) comprend un dispositif de stockage (12) et au moins un organe de chauffe (13). L'organe de chauffe (13) peut être relié au dispositif de stockage (12) et à une source d'alimentation électrique (14). Un onduleur (15) est connecté à la sortie (122) du dispositif de stockage (12) et à la source d'alimentation électrique (14). Des premiers éléments de commutation servent à faire varier les premiers éléments de connexion entre une configuration de circuit ouvert et une configuration de circuit fermé dans laquelle de l'énergie électrique stockée dans le dispositif de stockage (12) est injectée dans la source d'alimentation électrique (14) par l'intermédiaire de l'onduleur (15).

Description

Appareil de chauffage intégrant une batterie et un onduleur pour injecter de l'énergie de la batterie vers la source d'alimentation électrique
La présente invention concerne un appareil de chauffage de type radiateur électrique ayant un boîtier renfermant un dispositif de stockage d'énergie électrique, des premiers éléments de liaison pour permettre de relier le dispositif de stockage d'énergie électrique à une source d'alimentation électrique extérieure à l'appareil, au moins un organe de chauffe produisant un flux de calories lorsqu'une entrée de l'organe de chauffe est alimentée par une tension électrique, des deuxièmes éléments de liaison pour permettre de relier l'entrée de l'organe de chauffe à une sortie du dispositif de stockage d'énergie électrique et des troisièmes éléments de liaison pour permettre de relier l'entrée de l'organe de chauffe à la source d'alimentation électrique.
L'invention concerne également une installation électrique comprenant une source d'alimentation électrique délivrant une tension électrique et au moins un tel appareil de chauffage.
Classiquement, la source d'alimentation électrique à laquelle l'appareil de chauffage est raccordé délivre une tension électrique alternative. Il s'agit typiquement du réseau électrique local.
Dans certains appareils de chauffage, il est également connu d'intégrer un dispositif de stockage d'énergie électrique, typiquement sous la forme d'un pack de batteries. Cela permet de stocker de l'énergie utilisée par l'organe de chauffe, en vue d'espacer la consommation d'électricité dans le temps.
L'organe de chauffe peut être alimenté directement par la source d'alimentation électrique et/ou par le dispositif de stockage d'énergie électrique, ce dernier étant quant à lui rechargé par la source d'alimentation électrique.
En parallèle, il existe de nombreuses sources d'alimentation électrique à base d'énergie renouvelable aptes à délivrer une tension électrique continue, typiquement des panneaux photovoltaïques, des piles à combustible, des supercapacités, des batteries à base d'assemblage de cellules électrochimiques.
La tendance actuelle prévoit que les installations électriques des habitations reposent sur une diversité de sources d'alimentation électrique, typiquement mêlant des sources de tension alternative et des sources de tension continue pour inclure une production locale d'électricité, l'ensemble étant piloté par un système de gestion d'énergie également connu sous l'acronyme EMS pour « Energy Management System » en terminologie anglo-saxonne.
En l'état actuel des connaissances, les appareils de chauffage électriques ne peuvent pas participer activement à la gestion thermique du bâtiment : le type de l'électricité, le contrôle et la capacité de stockage des appareils de chauffage sont limités (courant alternatif, gestion filaire, stockage par inertie thermique). Généralement, le système de gestion d'énergie classique utilisant des radiateurs électriques classiques ne peut pas participer à l'intégration des énergies renouvelables sur le réseau électrique.
La présente invention vise à résoudre tout ou partie des inconvénients présentés ci-avant.
Dans ce contexte, un objectif est de fournir un appareil de chauffage directement utilisable dans un système de gestion d'énergie.
Cet objectif peut être atteint grâce à la fourniture d'un appareil de chauffage de type radiateur électrique ayant un boîtier renfermant un dispositif de stockage d'énergie électrique, des premiers éléments de liaison pour permettre de relier le dispositif de stockage d'énergie électrique à une source d'alimentation électrique extérieure à l'appareil, au moins un organe de chauffe produisant un flux de calories lorsqu'une entrée de l'organe de chauffe est alimentée par une tension électrique, des deuxièmes éléments de liaison pour permettre de relier l'entrée de l'organe de chauffe à une sortie du dispositif de stockage d'énergie électrique et des troisièmes éléments de liaison pour permettre de relier l'entrée de l'organe de chauffe à la source d'alimentation électrique, dans lequel les premiers éléments de liaison comprennent des premiers éléments de connexion reliant la sortie du dispositif de stockage d'énergie électrique à la source d'alimentation électrique, les premiers éléments de connexion comprenant :
un onduleur logé dans le boîtier, dont une entrée est connectée à la sortie du dispositif de stockage d'énergie électrique et dont une sortie est apte à être reliée à la source d'alimentation électrique,
et des premiers éléments de commutation pour faire varier les premiers éléments de connexion entre une configuration de circuit ouvert et une configuration de circuit fermé dans laquelle de l'énergie électrique stockée dans le dispositif de stockage d'énergie électrique est injectée dans la source d'alimentation électrique par l'intermédiaire de l'onduleur. Un tel appareil de chauffage présente l'avantage de permettre de réinjecter, sous forme d'un courant alternatif, une certaine quantité d'énergie électrique stockée dans son dispositif de stockage d'énergie électrique vers une source d'alimentation électrique fonctionnant sous tension alternative, typiquement le réseau électrique local, pour participer à la gestion énergétique. Son intégration dans un système de gestion d'énergie d'un bâtiment est grandement facilitée.
L'appareil de chauffage peut également répondre aux caractéristiques techniques présentées ci-après, prises isolément ou en combinaison.
L'onduleur comprend des dissipateurs thermiques produisant un deuxième flux de calories avec les calories générées par l'onduleur et le deuxième flux est mélangé avec le premier flux de calories généré par l'organe de chauffe.
Les premiers éléments de liaison comprennent des seconds éléments de connexion reliant une entrée du dispositif de stockage d'énergie électrique à la source d'alimentation électrique, lesdits seconds éléments de connexion comprenant d'une part un convertisseur de tension logé dans le boîtier et ayant une entrée alimentée par la source d'alimentation électrique et une sortie reliée à l'entrée du dispositif de stockage d'énergie électrique, d'autre part des seconds éléments de commutation pour faire varier les seconds éléments de connexion entre une configuration de circuit ouvert et une configuration de circuit fermé dans laquelle de l'énergie électrique en provenance de la source d'alimentation électrique est injectée dans le dispositif de stockage d'énergie électrique par l'intermédiaire du convertisseur de tension.
Le convertisseur de tension comprend des dissipateurs thermiques produisant un troisième flux de calories avec les calories générées par le convertisseur de tension et le troisième flux est mélangé avec le premier flux de calories généré par l'organe de chauffe.
Le convertisseur de tension et l'onduleur sont constitués par un même et unique système électrique bidirectionnel.
Les troisièmes éléments de liaison comprennent des éléments de liaison entre la sortie du convertisseur de tension et l'entrée de l'organe de chauffe.
L'appareil de chauffage comprend une unité de gestion logée dans le boîtier et pilotant au moins l'organe de chauffe et les premiers éléments de commutation et/ou des éléments de liaison reliant directement l'entrée de l'organe de chauffe à la source d'alimentation électrique.
L'unité de gestion assure un pilotage des seconds éléments de commutation, de troisièmes éléments de commutation pour faire varier les deuxièmes éléments de liaison entre une configuration de circuit fermé et une configuration de circuit ouvert, et de quatrièmes éléments de commutation pour faire varier les troisièmes éléments de liaison entre une configuration de circuit fermé et une configuration de circuit ouvert.
L'appareil de chauffage comprend des éléments de communication logés dans le boîtier permettant à l'unité de gestion de pouvoir communiquer avec au moins un dispositif communiquant d'un système de gestion énergétique du bâtiment dans lequel l'appareil de chauffage est implanté.
L'invention sera encore mieux comprise à l'aide de la description qui suit de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés sur la Figure 1 unique qui illustre une vue schématique des composants d'un exemple d'appareil de chauffage selon l'invention.
En référence à la Figure 1 unique annexée telle que présentée sommairement ci-dessus, l'invention concerne essentiellement un appareil de chauffage 10 de type radiateur électrique ayant un boîtier 11 renfermant un dispositif de stockage d'énergie électrique 12 apte à recevoir à une entrée 121 un courant électrique continu afin de stocker de l'énergie électrique et à délivrer à sa sortie 122 un courant continu.
A titre d'exemple, le dispositif de stockage d'énergie électrique 12 comprend une batterie à base d'un assemblage de cellules électrochimiques et/ou un supercondensateur et/ou une pile à combustible.
Le boîtier 11 renferme également au moins un organe de chauffe 13 produisant un flux de calories F lorsqu'une entrée 131 de l'organe de chauffe 13 est alimentée par une tension électrique, qu'elle soit continue ou alternative.
Ledit au moins un organe de chauffe 13 peut notamment comprendre au moins un corps rayonnant et/ou au moins un dispositif de chauffage par fluide caloporteur. Un tel corps rayonnant peut comprendre au moins une résistance électrique destinée à être alimentée par une tension continue, par exemple de l'ordre de 50V. Le corps rayonnant peut également comprendre en plus une ou plusieurs résistance(s) destinée(s) à être alimentée(s) par une tension alternative, par exemple de 230V, permettant d'utiliser en conjonction les deux types de sources de chauffe pour obtenir un effet de chaleur ponctuel pour compenser des réductions thermiques, par exemple des réductions de nuit ou de jour.
L'organe de chauffe 13 peut présenter des caractéristiques d'inertie thermique (par exemple en étant formée en stéatite ou en fonte d'aluminium, ou en incorporant des masses en béton ou équivalent) pour obtenir une option de stockage supplémentaire pour l'énergie.
L'organe de chauffe 13 peut présenter des caractéristiques de chauffe à réaction rapide (par exemple en étant équipé d'ailettes ou en étant de type infrarouge) pour fournir un effet de chaleur ponctuel plus rapide.
L'appareil de chauffage 10 peut comprendre un capteur de présence pour optimiser l'effet de chaleur ponctuel en fonction des besoins des utilisateurs.
De manière générale, le dispositif de stockage d'énergie électrique 12 est destiné à être rechargé par une source d'alimentation électrique 14 extérieure à l'appareil 10. Il peut typiquement s'agir du réseau électrique local.
La tension électrique qui alimente ledit au moins un organe de chauffe 13 peut provenir indirectement de la source d'alimentation électrique 14 en passant par le convertisseur de tension 16 décrit plus loin (notamment dans le cas où l'organe de chauffe 13 inclut uniquement au moins une résistance électrique destinée à être alimentée par courant continu) et/ou directement depuis la source d'alimentation électrique 14 sans passer par le convertisseur de tension 16 (c'est-à-dire depuis le réseau électrique alternatif si l'organe de chauffe 13 comprend au moins une résistance électrique destinée à être alimentée par courant alternatif ou depuis une éventuelle source d'énergie renouvelable à courant continu si l'organe de chauffe 13 inclut au moins une résistance électrique destinée à être alimentée par courant continu) et/ou depuis la sortie 122 du dispositif de stockage d'énergie électrique 12.
Le dispositif de stockage d'énergie électrique 12 permet de stocker de l'énergie électrique, qu'elle soit destinée à être consommée par l'organe de chauffe 13 ou destinée à être réinjectée vers la source d'alimentation électrique 14.
Pour pouvoir assurer un tel fonctionnement, le boîtier 11 renferme des premiers éléments de liaison pour permettre de relier le dispositif de stockage d'énergie électrique 12 à la source d'alimentation électrique 14.
Les premiers éléments de liaison comprennent des premiers éléments de connexion reliant la sortie 122 du dispositif de stockage d'énergie électrique 12 à la source d'alimentation électrique 14, les premiers éléments de connexion comprenant très avantageusement un onduleur 15 logé dans le boîtier 11. Une entrée 151 de l'onduleur 15 est connectée à la sortie 122 du dispositif de stockage d'énergie électrique 12. Une sortie 152 de l'onduleur 15 est apte à être reliée à la source d'alimentation électrique 14.
Le boîtier 11 renferme également des deuxièmes éléments de liaison pour permettre de relier l'entrée 131 de l'organe de chauffe 13 à la sortie 122 du dispositif de stockage d'énergie électrique 12 et des troisièmes éléments de liaison pour permettre de relier l'entrée 131 de l'organe de chauffe 13 à la source d'alimentation électrique 14.
Les premiers éléments de connexion comprennent des premiers éléments de commutation (non représentés) pour faire varier les premiers éléments de connexion entre une configuration de circuit ouvert et une configuration de circuit fermé dans laquelle de l'énergie électrique stockée dans le dispositif de stockage d'énergie électrique 12 est injectée dans la source d'alimentation électrique 14 par l'intermédiaire de l'onduleur 15.
Avantageusement, l'onduleur 15 comprend des dissipateurs thermiques produisant un deuxième flux de calories avec les calories générées par l'onduleur 15. Le deuxième flux est mélangé avec le premier flux de calories généré par l'organe de chauffe 13. Cela permet d'éviter les pertes thermiques et d'optimiser le rendement général de l'appareil de chauffage 10.
En complément des premiers éléments de connexion incluant l'onduleur 15, les premiers éléments de liaison comprennent des seconds éléments de connexion reliant une entrée 121 du dispositif de stockage d'énergie électrique 12 à la source d'alimentation électrique 14.
Les seconds éléments de connexion comprennent le convertisseur de tension 16 logé dans le boîtier 11 et qui comprend une entrée 161 pouvant être alimentée par la source d'alimentation électrique 14 et une sortie 162 reliée à l'entrée 121 du dispositif de stockage d'énergie électrique 12.
Les seconds éléments de connexion comprennent également des seconds éléments de commutation pour faire varier les seconds éléments de connexion entre une configuration de circuit ouvert et une configuration de circuit fermé dans laquelle de l'énergie électrique en provenance de la source d'alimentation électrique 14 est injectée dans le dispositif de stockage d'énergie électrique 12 par l'intermédiaire du convertisseur de tension 16.
Par exemple, le convertisseur de tension 16 peut être configuré de sorte à pouvoir délivrer, à sa sortie 162, une tension électrique continue pouvant alimenter l'entrée 121 du dispositif de stockage 12 et/ou l'entrée 131 de l'organe de chauffe 13 par conversion d'une tension électrique alternative appliquée à l'entrée 161 du convertisseur de tension 16 par la source d'alimentation électrique 14 lorsque le convertisseur de tension 16 est raccordé à celle-ci. Ainsi, si la source d'alimentation électrique 14 est du type délivrant une tension électrique alternative, alors le convertisseur de tension 16 pourra être de type AC/DC. En complément, le convertisseur de tension 16 pourra éventuellement comprendre un transformateur de type DC/DC dans le cas où la source d'alimentation électrique 14, outre être apte à délivrer une tension électrique alternative, est apte à délivrer une tension électrique continue comme c'est le cas avec des sources à base d'énergie alternative (des panneaux photovoltaïques, des piles à combustible, des supercapacités, des batteries à base d'assemblage de cellules électrochimiques). Il est possible d'alimenter l'entrée 131 de l'organe de chauffe directement avec la tension électrique alternative délivrée par la source d'alimentation électrique 14.
Typiquement, le niveau de tension continue à la sortie 162 du convertisseur de tension est compris entre 12 et 600V, ce qui permet de limiter localement les problématiques de sécurité aux personnes de manière efficace.
En particulier, le convertisseur de tension 16 peut comprendre un système de type alimentation à découpage ou hacheur, ce qui permet d'éviter la redondance entre les fournitures en courant continu des différents systèmes électroniques incorporés dans l'appareil de chauffage 10 (carte métier, capteurs, affichage). Le système d'alimentation à découpage peut fournir en courant continu l'ensemble des éléments de l'appareil 10.
En pratique, le convertisseur de tension 16 peut également être considéré comme appartenant aux troisièmes éléments de liaison, les troisièmes éléments de liaison comprenant des éléments de liaison entre la sortie 162 du convertisseur de tension 16 et l'entrée 131 de l'organe de chauffe 13. Alternativement ou en combinaison, les troisièmes éléments de liaison comprennent des éléments de liaison reliant directement l'entrée 131 de l'organe de chauffe 13 à la source d'alimentation électrique 14, permettant une alimentation de la résistance électrique de l'organe de chauffe 13 par la source d'alimentation électrique sous une tension alternative ou continue, sans passer par le convertisseur de tension 16. Il convient de préciser que cette liaison directe entre l'entrée de l'organe de chauffe 131 et la source d'alimentation électrique 14 comprend un transformateur de tension, par exemple de type AC/AC, pour permettre de réguler la puissance d'alimentation électrique de l'organe de chauffe 13.
Il convient de préciser que, dans le cas particulier où le convertisseur de tension 16 est de type AC/DC, un transformateur de tension, notamment de type DC/DC, est interposé entre la sortie 162 du convertisseur de tension 16 et d'une part l'entrée 121 du dispositif de stockage d'énergie électrique 12 et d'autre part l'entrée 131 de l'organe de chauffe 13, afin de réguler la tension d'alimentation du dispositif de stockage d'énergie électrique 12 et/ou de l'organe de chauffe 13. Le convertisseur de tension 16 peut avantageusement comprendre des dissipateurs thermiques produisant un troisième flux de calories avec les calories générées par le convertisseur de tension 16. Le troisième flux est mélangé avec le premier flux de calories généré par l'organe de chauffe 13, voire avec le deuxième flux généré par l'onduleur 15. Cela permet de limiter les pertes thermiques et d'augmenter le rendement de l'appareil 10.
Dans une variante favorisant la simplicité et limitant le nombre de pièces général, le convertisseur de tension 16 et l'onduleur 15 sont constitués par un même et unique système électrique bidirectionnel.
L'appareil de chauffage 10 permet de transformer l'ensemble nécessaire à son fonctionnement, d'un courant alternatif en provenance de la source d'alimentation 14 en un courant continu grâce au convertisseur de tension 16 pour l'utiliser dans l'appareil 10 directement sous forme continue, et de transformer grâce à l'onduleur 15 le courant continu stocké dans le dispositif de stockage 12 pour l'utiliser dans la source d'alimentation 14 sous forme de courant alternatif. En outre, grâce au convertisseur de tension 16, il est possible de charger le dispositif de stockage 12, l'énergie électrique ainsi stockée au sein de l'appareil 10 étant destinée à alimenter l'entrée 131 de l'organe de chauffe 13 et/ou à être réinjectée vers la source d'alimentation 14 via l'onduleur 15. Il est également possible d'adresser le courant alternatif en provenance de la source d'alimentation 14 directement à l'entrée 131 de l'organe de chauffe 13 et/ou à l'entrée 121 du dispositif de stockage 12. Autrement dit, la présence du convertisseur de tension 16 est optionnelle.
Les deuxièmes éléments de liaison comprennent des troisièmes éléments de commutation pour faire varier les deuxièmes éléments de liaison entre une configuration de circuit fermé et une configuration de circuit ouvert. Dans la configuration de circuit fermé, la sortie 122 du dispositif de stockage d'énergie électrique 12 alimente directement l'entrée 131 de l'organe de chauffe 13, ce qui n'est pas le cas dans la configuration de circuit ouvert.
Les troisièmes éléments de liaison comprennent quant à eux des quatrièmes éléments de commutation pour faire varier les troisièmes éléments de liaison entre une configuration de circuit fermé et une configuration de circuit ouvert. Dans la configuration de circuit fermé, l'entrée 131 de l'organe de chauffe 13 est alimentée par la source d'alimentation 14 par l'intermédiaire du convertisseur de tension 16. L'appareil de chauffage 10 comprend une unité de gestion 17 logée dans le boîtier 11 et pilotant au moins l'organe de chauffe 13 et les premiers éléments de commutation.
L'unité de gestion 17 assure également un pilotage des seconds éléments de commutation, des troisièmes éléments de commutation et des quatrièmes éléments de commutation.
Via une intelligence dédiée, l'unité de gestion 17 peut notamment placer l'appareil de chauffage 10 sélectivement dans l'un des six modes de fonctionnement suivants.
Un premier mode de fonctionnement, dans lequel les quatrièmes éléments de commutation sont tels que les troisièmes éléments de liaison occupent leur configuration de circuit fermé, permet d'assurer une alimentation de l'organe de chauffe 13 par la source d'alimentation électrique 14 via le convertisseur de tension 16.
Un deuxième mode de fonctionnement, dans lequel les troisièmes éléments de commutation sont tels que les deuxièmes éléments de liaison occupent leur configuration de circuit fermé, permet d'assurer une alimentation électrique de l'organe de chauffe 13 par le dispositif de stockage d'énergie électrique 12.
Un troisième mode de fonctionnement, dans lequel les deuxièmes éléments de commutation sont tels que les seconds éléments de connexion occupent leur configuration de circuit fermé, permet d'assurer une charge électrique du dispositif de stockage d'énergie électrique 12 par la source d'alimentation électrique 14 via le convertisseur de tension 16 ou directement depuis la source d'alimentation électrique 14.
Un quatrième mode de fonctionnement, dans lequel les premiers éléments de commutation sont tels que les premiers éléments de connexion occupent leur configuration de circuit fermé, permet d'assurer l'injection d'une quantité d'énergie électrique contenue dans le dispositif de stockage d'énergie électrique 12 vers la source d'alimentation électrique 14 via l'onduleur 15.
Un cinquième mode de fonctionnement est tel que l'organe de chauffe 13 est alimenté par la source d'alimentation électrique 14 en même temps que cette dernière est alimentée, par l'intermédiaire de l'onduleur 15, par le dispositif de stockage d'énergie électrique 12.
Un sixième mode de fonctionnement permet d'assurer une alimentation de l'organe de chauffe 13 directement par la source d'alimentation électrique 14 sans passer par le convertisseur de tension 16. L'unité de gestion 17 peut combiner deux ou plusieurs de ces six modes à chaque instant.
L'intelligence précédemment évoquée permet de choisir les meilleures conditions pour choisir entre la chauffe par l'organe de chauffe 13, la charge directe du dispositif de stockage d'énergie électrique 12, la décharge du dispositif de stockage d'énergie électrique 12 vers la source d'alimentation 14.
Notamment, il peut être prévu d'adresser un courant en entrée 131 de l'organe de chauffe 13 dès que la température, relevée par un capteur de mesure dédié, est inférieure à une température de consigne connue de l'unité de gestion 17.
Grâce au convertisseur de tension 16, la tension et donc le courant dans l'organe de chauffe 13 peuvent varier selon la puissance de chauffe nécessaire à la pièce.
Le courant dans l'organe de chauffe 13 peut notamment être interrompu dès que la différence entre la température de la pièce et la température de consigne est supérieure à une valeur prédéterminée, par exemple de l'ordre de 0,3°C, ou selon un algorithme de gestion.
La charge du dispositif de stockage 12 peut être démarrée lorsqu'une énergie peu chère est disponible ou lorsque l'état de charge du dispositif de stockage 12 devient inférieur à un seuil bas prédéterminé, par exemple de l'ordre de 15%.
La charge du dispositif de stockage 12 peut être interrompue lorsque l'état de charge du dispositif de stockage 12 est suffisamment élevé, notamment en étant supérieur à un seuil haut, par exemple de l'ordre de 95%.
La décharge du dispositif de stockage 12 peut être commandée lorsque le dispositif de stockage 12 est suffisamment chargé, notamment lorsque son état de charge est supérieur à un seuil intermédiaire, par exemple de l'ordre de 50%, et lorsqu'aucune source d'énergie peu chère n'est disponible.
De plus, l'appareil de chauffage 10 comprend des éléments de communication, préférentiellement sans fil, logés dans le boîtier 11 et permettant à l'unité de gestion 17 de pouvoir communiquer avec au moins un dispositif communiquant d'un système de gestion énergétique du bâtiment dans lequel l'appareil de chauffage 10 est implanté. Cela permet à l'intelligence précédemment évoquée de s'intégrer directement et aisément dans le système de gestion d'énergie, ou EMS pour « Energy Management System » en terminologie anglo-saxonne, du bâtiment.
L'invention concerne également une installation électrique comprenant la source d'alimentation électrique 14 délivrant une tension électrique et au moins un tel appareil de chauffage 10, la sortie 152 de l'onduleur 15 dudit au moins un appareil de chauffage 10 étant reliée à la source d'alimentation électrique 14.
L'utilisation de capteurs de température intégrés dans l'appareil de chauffage 10 permet une connaissance complète du bâtiment et des habitudes de ses utilisateurs sans ajout de capteurs supplémentaires.
La présence de capteurs et de l'intelligence permet de gérer la consommation d'énergie de manière précise et de connaître les besoins du bâtiment.
Grâce à l'utilisation du dispositif de stockage 12 et de l'onduleur 15, l'énergie électrique peut être stockée dans l'appareil de chauffage 10 puis déstockée suivant les besoins du bâtiment.
Associé à des sources de production d'énergie telles que le solaire ou l'éolien, l'appareil de chauffage 10 peut augmenter le taux de couverture des besoins énergétiques par des sources renouvelables et parallèlement garantir un taux d'autoconsommation allant jusqu'à 100%.
Les éléments de communication, typiquement basés sur des protocoles à faible consommation, permettent de partager les informations avec une intelligence centralisée du système de gestion d'énergie.
L'intelligence dédiée de l'appareil de chauffage 10 peut être dotée d'algorithmes de type apprentissage machine permettant de maximiser les économies sur l'ensemble du bâtiment en s'appuyant sur les capteurs de présence et de température présents sur l'ensemble du bâtiment.
Cette intelligence permet de produire ou d'améliorer un modèle thermique du bâtiment représentant les caractéristiques principales de ce bâtiment avec une précision correspondant au niveau d'installation des appareils de chauffage 10.
Par comparaison avec le modèle produit ou amélioré, la présence des capteurs permet aussi de détecter les pertes thermiques ou les écarts inhabituels afin de participer aux mécanismes de sécurité, d'améliorer les habitudes des utilisateurs et d'anticiper des maintenances préventives sur le bâtiment.
L'intégration des informations d'inertie de l'organe de chauffe 13 et de l'effet de chaleur ponctuel dans la gestion d'énergie du bâtiment permet d'améliorer l'autoconsommation du bâtiment sans baisse du confort thermique des utilisateurs.
Avantageusement, ce type de système de gestion de l'énergie peut être intégré au sein des réseaux intelligents dits « smarts grids » en terminologie anglo- saxonne pour permettre un stockage en conditions optimales des énergies renouvelables et continues sur le réseau électrique. Avantageusement, l'unité de gestion 17 du de l'appareil de chauffage 10 peut être commandé subséquemment aux événements du réseau domestique ou du réseau national pour compenser les cas suivants rencontrés en « smart grids » : production en surplus par rapport à la demande, demande en surplus par rapport à la production et soutirage de puissance réactive.
En cas de production supérieure à la demande, le dispositif de stockage 12 peut consommer de l'énergie sur le réseau domestique ou national en vue de son stockage local.
En cas de demande supérieure à la production, le dispositif de stockage 12 peut fournir de l'énergie au réseau domestique ou national.
En cas de soutirage de puissance réactive, le dispositif de stockage 12 peut être utilisé, avec les paramètres de tension et de phase adéquats, pour augmenter le facteur de puissance et/ou réduire la pollution harmonique du réseau.
Les sources d'énergie solaire, les piles à combustible, les superapacités et les batteries électrochimiques sont des sources de tension continue qui peuvent être partiellement intégrées à la source d'alimentation électrique 14 qui alimente l'appareil de chauffage 10. Ces sources de tension continue présentant généralement des niveaux de tension importants, le convertisseur de tension 16 de type DC/DC permet alors une utilisation dans l'appareil de chauffage 10 dans des conditions optimales.
L'éclairage, la climatisation et l'eau chaude sanitaire peuvent être intégrés à l'intelligence centrale pour permettre de faire participer les autres éléments du bâtiment à la gestion de l'énergie.
L'utilisation dans le logement d'une chaudière à cogénération peut avantageusement apporter une source supplémentaire d'électricité pour la recharge des batteries. Ainsi, le système comprenant l'installation électrique précédemment décrite et une chaudière à cogénération assure que l'intégralité de l'électricité produite par la chaudière soit effectivement autoconsommée.

Claims

REVENDICATIONS
1. Appareil de chauffage (10) de type radiateur électrique ayant un boîtier (11) renfermant un dispositif de stockage d'énergie électrique (12), des premiers éléments de liaison pour permettre de relier le dispositif de stockage d'énergie électrique (12) à une source d'alimentation électrique (14) extérieure à l'appareil (10), au moins un organe de chauffe (13) produisant un flux (F) de calories lorsqu'une entrée (131) de l'organe de chauffe (13) est alimentée par une tension électrique, des deuxièmes éléments de liaison pour permettre de relier l'entrée (131) de l'organe de chauffe (13) à une sortie (122) du dispositif de stockage d'énergie électrique (12) et des troisièmes éléments de liaison pour permettre de relier l'entrée (131) de l'organe de chauffe (13) à la source d'alimentation électrique (14), caractérisé en ce que les premiers éléments de liaison comprennent des premiers éléments de connexion reliant la sortie (122) du dispositif de stockage d'énergie électrique (12) à la source d'alimentation électrique (14), les premiers éléments de connexion comprenant : un onduleur (15) logé dans le boîtier (11), dont une entrée (151) est connectée à la sortie (122) du dispositif de stockage d'énergie électrique (12) et dont une sortie (152) est apte à être reliée à la source d'alimentation électrique (14), et des premiers éléments de commutation pour faire varier les premiers éléments de connexion entre une configuration de circuit ouvert et une configuration de circuit fermé dans laquelle de l'énergie électrique stockée dans le dispositif de stockage d'énergie électrique (12) est injectée dans la source d'alimentation électrique (14) par l'intermédiaire de l'onduleur (15).
2. Appareil de chauffage (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'onduleur (15) comprend des dissipateurs thermiques produisant un deuxième flux de calories avec les calories générées par l'onduleur (15) et en ce que le deuxième flux est mélangé avec le premier flux de calories généré par l'organe de chauffe (13).
3. Appareil de chauffage (10) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les premiers éléments de liaison comprennent des seconds éléments de connexion reliant une entrée (121) du dispositif de stockage d'énergie électrique (12) à la source d'alimentation électrique (14), lesdits seconds éléments de connexion comprenant : un convertisseur de tension (16) logé dans le boîtier (11) et ayant une entrée (161) alimentée par la source d'alimentation électrique (14) et une sortie (162) reliée à l'entrée (121) du dispositif de stockage d'énergie électrique (12), et des seconds éléments de commutation pour faire varier les seconds éléments de connexion entre une configuration de circuit ouvert et une configuration de circuit fermé dans laquelle de l'énergie électrique en provenance de la source d'alimentation électrique (14) est injectée dans le dispositif de stockage d'énergie électrique (12) par l'intermédiaire du convertisseur de tension (16).
4. Appareil de chauffage (10) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le convertisseur de tension (16) comprend des dissipateurs thermiques produisant un troisième flux de calories avec les calories générées par le convertisseur de tension (16) et en ce que le troisième flux est mélangé avec le premier flux de calories généré par l'organe de chauffe (13).
5. Appareil de chauffage (10) selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que le convertisseur de tension (16) et l'onduleur (15) sont constitués par un même et unique système électrique bidirectionnel.
6. Appareil de chauffage (10) selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les troisièmes éléments de liaison comprennent des éléments de liaison entre la sortie (162) du convertisseur de tension (16) et l'entrée (131) de l'organe de chauffe (13).
7. Appareil de chauffage (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend une unité de gestion (17) logée dans le boîtier (11) et pilotant au moins l'organe de chauffe (13) et les premiers éléments de commutation et/ou des éléments de liaison reliant directement l'entrée (131) de l'organe de chauffe (13) à la source d'alimentation électrique.
8. Appareil de chauffage (10) selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'unité de gestion (17) assure un pilotage des seconds éléments de commutation, de troisièmes éléments de commutation pour faire varier les deuxièmes éléments de liaison entre une configuration de circuit fermé et une configuration de circuit ouvert, et de quatrièmes éléments de commutation pour faire varier les troisièmes éléments de liaison entre une configuration de circuit fermé et une configuration de circuit ouvert.
9. Appareil de chauffage (10) selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce qu'il comprend des éléments de communication logés dans le boîtier (11) permettant à l'unité de gestion (17) de pouvoir communiquer avec au moins un dispositif communiquant d'un système de gestion énergétique du bâtiment dans lequel l'appareil de chauffage (10) est implanté.
10. Installation électrique comprenant une source d'alimentation électrique (14) délivrant une tension électrique et au moins un appareil de chauffage (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, la sortie (152) de l'onduleur (15) dudit au moins un appareil de chauffage (10) étant reliée à la source d'alimentation électrique (14).
PCT/FR2018/052516 2017-11-20 2018-10-10 Appareil de chauffage intégrant une batterie et un onduleur pour injecter de l'énergie de la batterie vers la source d'alimentation électrique WO2019097130A1 (fr)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP18800249.7A EP3676541B1 (fr) 2017-11-20 2018-10-10 Appareil de chauffage intégrant une batterie et un onduleur pour injecter de l'énergie de la batterie vers la source d'alimentation électrique
CA3081413A CA3081413A1 (fr) 2017-11-20 2018-10-10 Appareil de chauffage integrant une batterie et un onduleur pour injecter de l'energie de la batterie vers la source d'alimentation electrique
US16/765,433 US20200329531A1 (en) 2017-11-20 2018-10-10 Heating apparatus comprising a battery and a power inverter for introducing energy from the battery to the electric supply device
ES18800249T ES2955972T3 (es) 2017-11-20 2018-10-10 Aparato de calefacción que integra una batería y un inversor para inyectar energía desde la batería a la fuente de alimentación eléctrica

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1760912A FR3073932B1 (fr) 2017-11-20 2017-11-20 Appareil de chauffage integrant une batterie et un onduleur pour injecter de l’energie de la batterie vers la source d’alimentation electrique
FR17/60912 2017-11-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019097130A1 true WO2019097130A1 (fr) 2019-05-23

Family

ID=61003208

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2018/052516 WO2019097130A1 (fr) 2017-11-20 2018-10-10 Appareil de chauffage intégrant une batterie et un onduleur pour injecter de l'énergie de la batterie vers la source d'alimentation électrique

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20200329531A1 (fr)
EP (1) EP3676541B1 (fr)
CA (1) CA3081413A1 (fr)
ES (1) ES2955972T3 (fr)
FR (1) FR3073932B1 (fr)
WO (1) WO2019097130A1 (fr)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021044108A1 (fr) * 2019-09-05 2021-03-11 Lancey Energy Storage Radiateur électrique comprenant un bouclier de protection thermique entre l'organe de chauffe et un dispositif de stockage d'énergie électrique amovible
FR3103646A1 (fr) * 2019-11-27 2021-05-28 Lancey Energy Storage Micro-réseau résilient d'appareils de chauffage de type radiateur électrique

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3073606B1 (fr) 2017-11-16 2019-10-18 Lancey Energy Storage Appareil de chauffage integrant une batterie implantee dans le flux d’air frais entrant
RU2745057C1 (ru) * 2020-03-13 2021-03-18 Алексей Борисович Моров Установка обогрева объектов
NL2028825B1 (en) * 2021-07-23 2023-01-30 Greeniuz Holding B V method for modulating an electric infrared heating panel.
CN114674029A (zh) * 2022-03-30 2022-06-28 江西锋铄新能源科技有限公司 一种算力锅炉设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2882132A1 (fr) * 2005-02-15 2006-08-18 Regis Hautecoeur Radiateur a chauffage electrique autonome
US20110286725A1 (en) * 2010-05-20 2011-11-24 Enerco Group, Inc. High Heat Electric Fireplace
US20140284022A1 (en) * 2013-03-25 2014-09-25 Blockhead International LLC Portable heating unit

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4390609B2 (ja) * 2004-03-31 2009-12-24 三洋電機株式会社 車両用の電源装置
JP2008140803A (ja) * 2006-11-30 2008-06-19 Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd ヒートシンク
KR20130138954A (ko) * 2012-06-12 2013-12-20 현대모비스 주식회사 스마트 그리드용 전기자동차의 양방향 전력 공급장치 및 이를 이용한 양방향 전력 공급방법
JP2015040011A (ja) * 2013-08-23 2015-03-02 トヨタ自動車株式会社 車両および電力供給システム
US10906367B2 (en) * 2015-06-19 2021-02-02 Ford Global Technologies, Llc Tire preconditioning for electrified vehicles

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2882132A1 (fr) * 2005-02-15 2006-08-18 Regis Hautecoeur Radiateur a chauffage electrique autonome
US20110286725A1 (en) * 2010-05-20 2011-11-24 Enerco Group, Inc. High Heat Electric Fireplace
US20140284022A1 (en) * 2013-03-25 2014-09-25 Blockhead International LLC Portable heating unit

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021044108A1 (fr) * 2019-09-05 2021-03-11 Lancey Energy Storage Radiateur électrique comprenant un bouclier de protection thermique entre l'organe de chauffe et un dispositif de stockage d'énergie électrique amovible
FR3100605A1 (fr) * 2019-09-05 2021-03-12 Lancey Energy Storage Radiateur électrique comprenant un bouclier de protection thermique entre l’organe de chauffe et un dispositif de stockage d’énergie électrique amovible
FR3103646A1 (fr) * 2019-11-27 2021-05-28 Lancey Energy Storage Micro-réseau résilient d'appareils de chauffage de type radiateur électrique
WO2021105621A1 (fr) * 2019-11-27 2021-06-03 Lancey Energy Storage Micro-réseau résilient d'appareils de chauffage de type radiateur électrique
US11923683B2 (en) 2019-11-27 2024-03-05 Lancey Energy Storage Resilient micro-network of electrical radiator-type heating appliances

Also Published As

Publication number Publication date
CA3081413A1 (fr) 2019-05-23
ES2955972T3 (es) 2023-12-11
FR3073932A1 (fr) 2019-05-24
EP3676541A1 (fr) 2020-07-08
US20200329531A1 (en) 2020-10-15
EP3676541B1 (fr) 2023-05-31
FR3073932B1 (fr) 2020-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3676541B1 (fr) Appareil de chauffage intégrant une batterie et un onduleur pour injecter de l'énergie de la batterie vers la source d'alimentation électrique
USRE46156E1 (en) Hybrid energy storage system, renewable energy system including the storage system, and method of using same
EP2206209B1 (fr) Installation de production et de stockage d'énergie renouvelable
EP2572425A2 (fr) Systeme de recuperation d'energie renouvelable
EP2736757A2 (fr) Installation et procédé de charge pour batterie électrique
KR20220060547A (ko) 예비 발전기 및 관련 전력 시스템
EP3545724B1 (fr) Appareil de chauffage de type radiateur électrique incluant un convertisseur de tension
EP3816524B1 (fr) Dispositif de chauffage d'eau
EP3123583B1 (fr) Mono-onduleur
FR3075322A1 (fr) Appareil de chauffage assurant une modulation continue de la puissance d’alimentation de la resistance electrique
EP2560261A1 (fr) Procede de gestion d'une installation de production et de stockage d'energie renouvelable
WO2022195007A1 (fr) Système de gestion d'une source a courant continu a puissance variable
FR3136539A1 (fr) Système de chauffage et/ou de climatisation
FR3081019A1 (fr) Systeme mixte de traitement et production d'eau et de production d'electricite
EP4012875A1 (fr) Système de gestion d'énergie pour la consommation ou la distribution d'énergie d'un habitat résidentiel
WO2020148491A1 (fr) Module autonome pour recharger un vehicule electrique et son procede de fonctionnement
FR3113722A1 (fr) Chauffe-eau électrique instantané incluant deux types de résistance de chauffage et installation comprenant un tel chauffe-eau
FR3004021A1 (fr) Systeme automatique de gestion de la production et de la consommation d'electricite.

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18800249

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018800249

Country of ref document: EP

Effective date: 20200330

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 3081413

Country of ref document: CA