Brevet FR2860871A1 — publié le 20050415

- 1 - La présente invention concerne un procédé de détection du disfonctionnement ou de la dérive d'un compteur d'énergie thermique placé sur une conduite d'un réseau de chauffage, de climatisation ou analogue, d'un bâtiment et un dispositif mettant en oeuvre ledit procédé. Dans le domaine du chauffage ou de la climatisation de locaux d'un bâtiment, il est bien connu d'utiliser des compteurs d'énergie thermique qui mesurent l'énergie fournie pour maintenir une température dite de confort dans lesdits locaux. Les mesures de l'énergie relevées sur le compteur sont alors utilisées pour la facturation du consommateur. Il est bien connu de l'homme du métier que les compteurs utilisés pour mesurer l'énergie consommée sur un réseau de production et de distribution de chauffage ou de climatisation sont susceptibles de présenter une dérive, au cours du temps, de leur précision. Cette dérive qui est généralement à l'avantage du client peut provoquer une perte sensible de chiffre d'affaires pour le fournisseur d'énergie. Par ailleurs, en cas d'arrêt brutal du compteur, sans perturbation de la fourniture de l'énergie thermique sur le réseau, ledit arrêt du compteur peut n'être détecté que très longtemps après, de sorte que cet arrêt peut engendrer une perte considérable de chiffre d'affaires pour ledit fournisseur d'énergie thermique. Afin de remédier à cet inconvénient, on a déjà imaginé des modules électroniques munis d'une unité logique ou d'un micro processeur afin de contrôler le fonctionnement du compteur et de détecter des anomalies majeures de ce fonctionnement. Ces modules électroniques sont avantageusement munis de moyens de communication tels qu'un modem afin de transmettre les anomalies détectées à un site distant pour que des personnels qualifiés interviennent sur le site afin de réparer ou de changer le compteur. Ce type de dispositif présente l'inconvénient de n'être efficace qu'en cas de disfonctionnement majeur voire d'arrêt du compteur et de ne pas permettre une détection de la dérive de la précision dudit compteur. BOT-FR-7 -TEXTE DEPOSE 2860871 2 On connaît, par ailleurs, les "degrés/jour" qui correspondent à la valeur moyenne sur une journée de l'écart positif entre une valeur de référence et la température extérieure et les "degrés/jour unifiés" qui correspondent aux "degrés/jour" calculés pour une valeur de référence de 18 C, les degrés/jour unifiés étant calculés suivant la méthode de la société "METEO FRANCE" ou "COSTIC" par exemple. Les degrés/jour permettent aux exploitants, aux chauffagistes, climaticiens, Cabinets d'Etudes, Syndics et Gestionnaires d'habitat collectif d'optimiser la gestion du chauffage ou de la climatisation afin de réaliser des économies d'énergie. Ainsi, les degrés/jour sont habituellement utilisés pour vérifier à posteriori que la consommation thermique globale d'un immeuble isolé ou d'un groupe d'immeubles est cohérente avec les conditions climatiques auxquelles lesdits immeubles ont été exposés durant une période de référence. Cette méthode est relativement peu précise car d'une part, les mesures de la température extérieure entrant dans la détermination des "degrès/jour unifiés" sont effectuées en un seul point d'une région géographique et d'autre part, les méthodes habituelles de calcul approximent la valeur moyenne à partir des températures minimum et maximum relevées sur la période de référence. Par ailleurs, cette méthode présente l'inconvénient de ne permettre la constatation d'une dérive du compteur qu'à posteriori risquant ainsi de grever le chiffre d'affaires du fournisseur d'énergie. L'un des buts de l'invention est donc de pallier ces inconvénients en proposant un procédé de détection du disfonctionnement ou de la dérive d'un compteur d'énergie thermique placé sur une conduite d'un réseau de chauffage, de climatisation ou analogue d'un bâtiment afin de permettre la détection automatique ou semi-automatique, rapide et fiable d'un disfonctionnement ou d'une dérive. A cet effet et conformément à l'invention, il est proposé un procédé de détection du disfonctionnement ou de la dérive d'un compteur d'énergie thermique placé sur une BOT-FR-7 - TEXTE DEPOSE - 3 conduite d'un réseau de chauffage, de climatisation ou analogue, d'un bâtiment, remarquable en ce qu'il comprend au moins les étapes suivantes d'au moins une mesure de la température extérieure du bâtiment, puis de détermination de l'énergie théoriquement consommée sur le réseau en fonction de l'écart positif entre une température de référence et la température extérieure mesurée dans au moins un intervalle de temps déterminé, puis de mesure de l'énergie consommée dans ledit intervalle de temps, ladite mesure étant fournie par le compteur d'énergie thermique, puis de comparaison de ladite énergie effectivement consommée sur le réseau avec l'énergie théoriquement consommée, et finalement de déclenchement d'un signal d'alarme si l'écart entre l'énergie effectivement consommée dans l'intervalle de temps et l'énergie théoriquement consommée est supérieure à un seuil. Le signal d'alarme est de préférence transmis à un site distant par des moyens de communication. De manière particulièrement avantageuse, l'étape de détermination de l'énergie théoriquement consommée sur le réseau consiste au moins dans les étapes suivantes de n mesures de la température extérieure du bâtiment pendant au moins une période de temps déterminée, puis de calcul des écarts entre une température de référence et chacune des mesures de la température extérieure, puis de calcul de la moyenne arithmétique des écarts positifs au cours de la période de temps, et finalement de calcul de l'énergie théoriquement consommée qui correspond à une valeur algébrique additionnée à la moyenne arithmétique des écarts positifs entre la température de référence et les mesures de la température extérieure multipliée par un coefficient dit thermique dépendant des caractéristiques thermiques du bâtiment. On observera que la valeur algébrique correspond à une consommation d'énergie indépendante des écarts entre la température de référence et les mesures de la température extérieure telle que par exemple la consommation ergétique du réseau pour la production d'eau chaude sanitaire et est BOT-FR-1 - TEXTE DEPOSE 2860871 - 4 - nulle pour un réseau de chauffage comprenant des échangeurs thermiques indépendants pour la production de chauffage et la production d'eau chaude. Par ailleurs, la valeur algébrique et le coefficient thermique sont soit prédéterminés soit déterminés par régression linéaire à partir des mesures de l'énergie effectivement consommés et des moyennes arithmétiques des écarts positifs entre la température de référence et la température extérieure. Ladite température de référence peut être variable au cours du temps. En effet, une température de référence peut être fixée pour les heures diurnes et pour les heures nocturnes, pour les jours de la semaine et pour les jours du week-end, etc... De plus, le seuil déclenchant le signal d'alarme est soit une valeur fixe prédéterminée, soit une valeur variable qui dépend, par exemple, des écarts types des séries de valeurs de l'énergie effectivement consommée par l'installation sur différentes périodes pour une même valeur de degrés/période calculée sur les périodes correspondantes.. De manière particulièrement avantageuse, les étapes de détermination de l'énergie théoriquement consommée, de mesure de l'énergie consommée et de comparaison de l'énergie effectivement consommée avec l'énergie théoriquement consommée, sont effectuées dans deux intervalles de temps, un premier intervalle de temps dit "court" de l'ordre de quelques minutes, tel qu'un intervalle de 15 minutes par exemple, permettant la détection des disfonctionnements du compteur d'énergie thermique et un second intervalle de temps dit "long" de l'ordre de plusieurs mois tel qu'un intervalle de 3 mois par exemple, permettant la détection de la dérive de la précision du compteur d'énergie thermique. Un autre objet de l'invention concerne un dispositif de détection du disfonctionnement ou de la dérive d'un compteur d'énergie thermique placé sur la conduite d'un réseau de chauffage, de climatisation ou analogue d'un bâtiment remarquable en ce qu'il comporte des moyens de BOT-FR-1 TEXTE DEPOSE 2860871 - 5 - prise de la température extérieure connectée à une unité de gestion reliée à un compteur d'énergie thermique et comprenant des moyens de détermination de l'énergie théoriquement consommée sur le réseau en fonction de la moyenne arithmétique de l'écart positif entre une température de référence et la température extérieure mesurée sur au moins une période de temps déterminée de telle manière que l'unité de gestion puisse comparer l'énergie effectivement consommée sur le réseau, qui correspond à l'énergie mesurée par le compteur, avec l'énergie théoriquement consommée qui est calculée par les moyens de détermination de l'énergie théoriquement consommée. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux de la description qui va suivre de plusieurs variantes d'exécution du dispositif et de procédé conforme à l'invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une représentation schématique du 20 dispositif de détection du disfonctionnement ou de la dérive d'un compteur de l'énergie thermique conforme à l'invention, - la figure 2 est un graphique représentant en ordonnées l'énergie théoriquement consommée et en abscisse les degrés/période, c'est-à-dire la moyenne arithmétique des écarts positifs entre la température de référence et les mesures de la température extérieure au cours d'une période déterminée. En référence à la figure 1, le dispositif suivant l'invention est constitué d'une unité de gestion 1 reliée à un compteur d'énergie thermique 2 placé sur une conduite 3 d'un réseau de chauffage, de climatisation ou analogue d'un bâtiment. Ladite unité de gestion 1 comprend des moyens de stockage et de traitement des données nécessaires à la vérification de l'intégralité des paramètres du compteur tels que, par exemple, le débit et/ou les températures amont et aval, non représentés sur les figures. En effet, on notera qu'il convient d'isoler les problèmes liés au BOT-FR-i -TEXTE DEPOSE 2860871 - 6 - disfonctionnement du compteur d'énergie thermique des problèmes liés à un disfonctionnement des autres composants de l'installation thermique, en relevant et en analysant entre autres les valeurs nominales et extrêmes des températures amont et aval du fluide et du débit dans les différents régimes de fonctionnement, ces valeurs étant mesurées par le compteur. Ainsi, par exemple, des valeurs relevées indiquant une absence de débit, une température amont élevée et une température aval anormalement basse indiqueront un problème lié à une pompe ou à une vanne et non un problème lié au compteur. Par ailleurs, l'unité de gestion 1 comprend des moyens de détermination 4 représentés en traits pointillés sur la figure 1, de l'énergie théoriquement consommée Eth sur le réseau en fonction de l'écart entre une température de référence Tref et la température extérieure Text mesurée sur une période de temps déterminée P de telle manière que l'unité de gestion 1 puisse comparer l'énergie effectivement consommée Econs sur le réseau, qui correspond à l'énergie mesurée par le compteur, avec l'énergie théoriquement consommée Eth qui est calculée par les moyens de détermination de l'énergie théoriquement consommée Eth. Ces moyens de détermination 4 de l'énergie théoriquement consommée Eth consistent par exemple dans des moyens électroniques et/ou un programme informatique de l'unité de gestion 1 qui comprend avantageusement une unité d'affichage 5 telle qu'un écran LCD par exemple pour qu'un opérateur puisse lire l'état de l'unité de gestion 1 par exemple. Cette dernière comprend, par ailleurs, des moyens de communication 6 de manière à transmettre une alarme à un site distant 7 dès que l'écart entre l'énergie mesurée par le compteur 2, c'est-à-dire l'énergie effectivement consommée Econs et l'énergie théoriquement consommée Eth calculée par les moyens de détermination 4 de l'énergie théoriquement consommée est supérieure à un seuil déterminé. Ces moyens de communication 6 consistent en un modem radiofréquence, un modem réseau téléphonique commuté dit RTC ou dans tout autre moyen de communication bien BOT-FR-1 - TEXTE DEPOSE - 7 connu de l'homme de l'art. Selon une première variante d'exécution du dispositif conforme à l'invention, les moyens de communication 6 de l'unité de gestion 1 sont substitués par des moyens amovibles de stockage et d'échange de données informatiques aptes à coopérer avec des moyens de lecture/écriture situés sur le site existant pour permettre une transmission différée dans le temps, dite transmission semi-automatique, dans l'hypothèse où le délai de détection de la dérive ou du disfonctionnement du compteur d'énergie électrique n'est pas critique. En référence à la figure 1, le dispositif comprend, par ailleurs, des moyens de prise de la température extérieure tels qu'un thermomètre électronique 8, par exemple, connecté à l'unité de gestion 1. Le thermomètre 8 est, par exemple, fixé sur l'un des murs du bâtiment, à l'extérieur. Selon une autre variante d'exécution, la mesure de la température extérieure peut être transmise à l'unité de gestion 1 par le compteur d'énergie thermique 2, les moyens de mesure de la température extérieure étant connectés audit compteur 2. Selon une dernière variante d'exécution, les degrès/période, c'est-à-dire la moyenne arithmétique des écarts positifs entre la température de référence et/ou les mesures de la température extérieure au cours d'une période déterminée, peuvent être transmis à l'unité de gestion 1 par les moyens de communication 6 ou par les moyens amovibles de stockage et d'échange de données informatiques. Il va de soi que l'unité de gestion 1 peut être solidaire du compteur d'énergie thermique 2 sans sortir du cadre de l'invention. On expliquera maintenant le fonctionnement du 35 dispositif suivant l'invention, en référence aux figures 1 et 2. La température extérieure du bâtiment est mesurée par le thermomètre 8 et transmise à l'unité de gestion 1 qui BOT-FR-1 - TEXTE DEPOSE 2860871 - 8 détermine alors l'énergie théoriquement consommée Eth sur le réseau en fonction de la moyenne des écarts positifs entre une température de référence Tref et la température extérieure mesurée dans un intervalle de temps déterminé D, la température de référence Tref étant enregistrée dans l'unité de gestion 1. L'énergie consommée Econs dans ledit intervalle de temps est alors mesurée, ladite mesure étant fournie par le compteur d'énergie thermique 2, puis l'unité de gestion compare l'énergie effectivement consommée Econs sur le réseau avec l'énergie théoriquement consommée Eth calculée par l'unité de gestion 1. Si, après vérification de la cohérence des valeurs relevées du débit et des températures amont et aval, l'écart entre l'énergie effectivement consommée Econs et l'énergie théoriquement consommée Eth est supérieure à un seuil, l'unité de gestion 1 déclenche un signal d'alarme et le transmet par le biais des moyens de communication 6 au site distant 7 pour que les services de maintenance, par exemple, puissent intervenir le plus rapidement possible sur le compteur ou, à défaut, sur l'installation afin de réparer. Afin de déterminer l'énergie théoriquement consommée Eth sur le réseau, l'unité de gestion 1 prend n mesures de la température extérieure Text du bâtiment pendant une période de temps déterminée d, puis elle calcule les écarts entre la température de référence Tréf et chacune des mesures de la température extérieure Text puis elle calcule la moyenne arithmétique des écarts positifs au cours de la période de temps D, ladite moyenne étant appelée degrés/période Dp, et finalement, elle calcule l'énergie théoriquement consommée Eth qui correspond alors à une valeur algébrique Eo additionnée à la moyenne arithmétique des écarts positifs entre la température de référence et les mesures de la température extérieure), c'est-à-dire au degrés/période Dp, multipliée par un coefficient thermique K dépendant des caractéristiques thermiques du bâtiment. L'énergie théoriquement Eth consommée s'écrit alors sous la forme de l'équation suivante: Eth = E0 + K Dp BOT-FR-1 -TEXTE DEPOSE 2860871 - 9 La valeur algébrique Eo correspond à la consommation énergétique du réseau pour la production d'eau chaude sanitaire et est donc nulle pour un réseau de chauffage comprenant des échangeurs thermiques indépendants pour la production de chauffage et la production d'eau chaude. En l'espèce, en référence à la figure 2, la valeur algébrique Eo n'est pas nulle, l'échangeur thermique du réseau de chauffage étant identique pour la production de chauffage et la production d'eau chaude. La valeur algébrique Eo et le coefficient thermique K peuvent être soit prédéterminés et enregistrés dans l'unité de gestion 1, soit déterminés durant une phase dite d'apprrentissage par régression linéaire à partir des mesures de l'énergie effectivement consommée ECOR5 et des moyennes arithmétiques sur une période de référence des écarts positifs entre la température de référence TYéf et les températures extérieures Text,c'està-dire des degrés/périodes Dp. S'agissant de la température de référence TTef, il est usuel d'utiliser la température de référence Tref =18 C; toutefois on pourra programmer dans l'unité de gestion 1 la température de référence Tref que l'on souhaite, cette dernière pouvant varier au cours du temps. En effet, cette température de référence Tref correspond à une température de confort qui est plus basse la nuit que le jour notamment et qui est plus élevée au cours de la journée pendant les week-end plutôt que le reste de la semaine. Par ailleurs, le seuil au-delà duquel le signal d'alarme est transmis au site distant 7 peut être soit une valeur fixe prédéterminée et enregistrée dans l'unité de gestion 1, soit une valeur variable qui est calculée par ladite unité de gestion 1 et qui dépend par exemple des écarts types des séries de valeurs de l'énergie mesurée, c'est-à-dire l'énergie consommée Econs correspondant à une valeur de degrés/période obtenue en effectuant la moyenne arithmétique des écarts positifs entre la température de référence Tref et les mesures de la température extérieure Text BOT-FR-1 TEXTE DEPOSE - 10 - Enfin, il va de soi que le dispositif de détection du disfonctionnement ou de la dérive d'un compteur d'énergie thermique pourra être adapté à tous les types de compteurs d'énergie thermique et que les exemples que l'on vient de donner ne sont que des illustrations particulières en aucun cas limitatives quant au domaine d'application de l'invention. BOT-FR-t - TEXTE DEPOSE - 11 - REVENDICATIONS 1 - Dispositif de détection du disfonctionnement ou de la dérive d'un compteur d'énergie thermique (2) placé sur une conduite (3) d'un réseau de chauffage, de climatisation ou analogue, d'un bâtiment, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de prise de la température extérieure (8) connectés à une unité de gestion (1) reliée au compteur d'énergie thermique (3) et comprenant des moyens de détermination de l'énergie théoriquement consommée sur le réseau en fonction de la moyenne arithmétique de l'écart positif entre une température de référence et la température extérieure mesurée sur au moins une période de temps déterminée de telle manière que l'unité de gestion (1) puisse comparer l'énergie effectivement consommée sur le réseau, qui correspond à l'énergie mesurée par le compteur, avec l'énergie théoriquement consommée qui est calculée par les moyens de détermination (4) de l'énergie théoriquement consommée. 2 - Dispositif suivant la revendication précédente caractérisé en ce que l'unité de gestion (1) comprend des moyens de communication (6) de manière à transmettre une alarme à un site distant (7) dès que l'écart entre l'énergie mesurée par le compteur (2) et l'énergie théoriquement consommée calculée par les moyens de détermination (4) de l'énergie théoriquement consommée est supérieure à un seuil déterminé ou à recevoir des informations pour la détermination de l'énergie théoriquement consommée telles que les valeurs de la température extérieure et/ou les informations de degrès/jour. 3 - Dispositif suivant la revendication 2 caractérisé en ce que les moyens de communication (6) consistent en un modem radiofréquences. 4 - Dispositif suivant la revendication 2 caractérisé en ce que les moyens de communication (6) consistent un 35 modem réseau téléphonique commuté dit RTC. - Dispositif suivant la revendication 2 caractérisé en ce que les moyens de communication (6) consistent en des BOT-FR-t -TEXTE DEPOSE - 12 moyens amovibles de stockage et d'échange de données informatiques aptes à coopérer avec des moyens de lecture/écriture situés sur le site distant (7) pour permettre une transmission différée de l'alarme. 6 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les moyens de prise de température extérieure (8) consistent en des moyens de mesure connectés au compteur d'énergie thermique (2). 7 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'unité de gestion (1) est solidaire du compteur d'énergie thermique (2). 8 - Procédé de détection du disfonctionnement et/ou de la dérive d'un compteur d'énergie thermique (2) placé sur une conduite (3) d'un réseau de chauffage, de climatisation ou analogue, d'un bâtiment caractérisé en ce qu'il comprend au moins les étapes suivantes: - d'au moins une mesure de la température extérieure du bâtiment, - de détermination de l'énergie théoriquement consommée sur le réseau en fonction de l'écart entre une température de référence et la température extérieure mesurée dans au moins un intervalle de temps déterminé, - de mesure de l'énergie consommée dans ledit intervalle de temps, ladite mesure étant fournie par le compteur d'énergie thermique, - de comparaison de l'énergie effectivement consommée sur le réseau avec l'énergie théoriquement consommée dans l'intervalle de temps, - de déclenchement d'un signal d'alarme si l'écart entre l'énergie effectivement consommée et l'énergie théoriquement consommée est supérieure à un seuil. 9 - Procédé suivant la revendication 8 caractérisé en ce qu'il comprend une étape de transmission du signal d'alarme à un site distant (7) par des moyens de communication (6). - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 8 ou 9 caractérisé en ce que l'étape de BOT-FR-1 -TEXTE DEPOSE 2860871 - 13 - détermination de l'énergie théoriquement consommée sur le réseau consiste au moins dans les étapes suivantes - de n mesure(s) de la température extérieure du bâtiment pendant au moins une période de temps déterminée, 5 puis - de calcul des écarts entre une température de référence et chacune des mesures de la température extérieure, puis - de calcul de la moyenne arithmétique des écarts positifs au cours de la période de temps, et finalement - de calcul de l'énergie théoriquement consommée qui correspond à une valeur algébrique additionnée à la moyenne arithmétique des écarts positifs entre la température de référence et les mesures de la température extérieure multipliée par un coefficient dit thermique dépendant des caractéristiques thermiques du bâtiment. 11 - Procédé suivant la revendication 10 caractérisé en ce que la valeur algébrique correspond à la consommation énergique du réseau pour la production d'eau chaude sanitaire. 12 - Procédé suivant la revendication 11 caractérisé en ce que la valeur algébrique est nulle pour un réseau de chauffage comprenant des échangeurs thermiques indépendants pour la production de chauffage et la production d'eau chaude. 13 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 10 à 12 caractérisé en ce que la valeur algébrique et le coefficient sont prédéterminés. 14 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 10 à 13 caractérisé en ce que la valeur algébrique et le coefficient sont déterminés par la régression linéaire à partir des mesures de l'énergie effectivement consommée et des moyennes arithmétiques des écarts positifs entre la température de référence et les températures extérieures. - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 10 à 14 caractérisé en ce que la température de référence est variable au cours du temps. BOT-FR-7 - TEXTE DEPOSE 2860871 - 14 - 16 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 10 à 15 caractérisé en ce que le seuil déclenchant le signal d'alarme est une valeur fixe prédéterminée. 17 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 10 à 15 caractérisé en ce que le seuil déclenchant le signal d'alarme est une valeur variable. 18 - Procédé suivant la revendication 17 caractérisé en ce que le seuil dépend des écarts types des séries de valeurs de l'énergie correspondant aux valeurs des degrés période obtenues en effectuant la moyenne arithmétique des écarts positifs entre la température de référence et les mesures de la température extérieure. 19 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 8 à 18 caractérisé en ce que les étapes de détermination de l'énergie théoriquement consommée, de mesure de l'énergie consommée et de comparaison de l'énergie effectivement consommée avec l'énergie théoriquement consommée, sont effectuées dans deux intervalles de temps, un premier intervalle de temps dit "court" permettant la détection des disfonctionnements du compteur d'énergie thermique (2) et un second intervalle de temps dit "long" permettant la détection de la dérive de la précision du compteur d'énergie thermique. BOT-FR-1 - TEXTE DEPOSE