Brevet FR2919045A1 — publié le 20090123

DISPOSITIF DE PILOTAGE POUR ECONOMISER L'ENERGIE D'UN CHAUFFE EAU La présente invention est relative à un dispositif de pilotage permettant de réaliser des économies d'énergie sur un chauffe eau à accumulation électrique, électro solaire, hydro solaire en optimisant les périodes de relance de chauffe de l'eau contenue dans ledit chauffe eau. Le dispositif de pilotage suivant la présente invention a pour objet de fournir une information continue de la quantité d'eau chaude restante dans la cuve du chauffe eau et de réaliser des économies d'énergie sur un chauffe eau à accumulation électrique, électro solaire, hydro solaire en optimisant les périodes de relance de chauffe de l'eau contenue dans ledit chauffe eau . Le dispositif de pilotage pour économiser l'énergie destinée à chauffer l'eau contenue à l'intérieur d'un ballon de stockage suivant la présente invention comporte un dispositif de détection électronique permettant de mesurer la quantité d'eau chaude restante à l'intérieur de la cuve, ledit dispositif de détection électronique étant constitué d'un tube capillaire contenant un fluide caloporteur et d'un dispositif d'amplification relié à un système électronique de pilotage, ledit dispositif d'amplification permettant de transmettre sous l'effet de la dilatation du fluide contenu dans le tube capillaire une variation de résistance à un système électronique de pilotage et des moyens de contrôle reliés au système électronique de pilotage permettant de déterminer le profil de consommation d'eau chaude des utilisateurs afin de piloter la ou les périodes de relance de chauffe de l'eau contenue dans la cuve. Le dispositif de pilotage suivant la présente invention comporte un dispositif de détection électronique pourvu d'un tube capillaire placé soit à l'intérieur, soit à l'extérieur de la cuve du chauffe eau. Le dispositif de pilotage suivant la présente invention comporte un tube capillaire prévu pour faire sensiblement la hauteur de la cuve du chauffe eau. Le dispositif de pilotage suivant la présente invention comporte un dispositif de détection électronique comprenant un dispositif d'amplification constitué d'une membrane solidaire d'un capteur électronique relié par une connexion au système électronique de pilotage. Le dispositif de pilotage suivant la présente invention comporte un tube capillaire raccordé hermétiquement à la membrane du dispositif d'amplification qui se 45 déforme sous l'effet de la dilatation du fluide caloporteur. Le dispositif de pilotage suivant la présente invention comporte des moyens de contrôle constitués d'un débitmètre placé sur l'entrée d'eau froide du chauffe eau et d'une sonde de température disposée en sortie d'eau chaude, ledit débitmètre et ladite sonde de température étant reliés au système électronique de pilotage. Le dispositif de pilotage suivant la présente invention comporte des moyens de contrôle pourvus d'une sonde de température placée sur l'entrée d'eau froide du chauffe eau et reliée au système électronique de pilotage. 10 Le dispositif de pilotage suivant la présente invention comporte des moyens de contrôle pourvus d'une carte de programmation permettant à l'utilisateur de programmer son profil de consommation. Le dispositif de pilotage suivant la présente invention comporte un dispositif 15 d'amplification relié par une connexion au système électronique de pilotage permettant le pilotage d'au moins une résistance de relance d'un chauffe eau électro ou hydro solaire. Le dispositif de pilotage suivant la présente invention comporte un dispositif 20 d'amplification relié par une connexion au système électronique de pilotage permettant le pilotage de la circulation d'un fluide caloporteur issu d'une chaudière dans un serpentin se trouvant à l'intérieur d'un chauffe eau hydro solaire. Le dispositif de pilotage suivant la présente invention comporte un dispositif 25 d'amplification relié par une connexion au système électronique de pilotage permettant le pilotage de la circulation d'un fluide caloporteur issu de capteurs solaires dans un serpentin se trouvant à l'intérieur d'un chauffe eau électro ou hydro solaire. 30 Le dispositif de pilotage suivant la présente invention comporte des moyens de contrôle constitués d'un débitmètre placé sur l'entrée d'eau froide du chauffe eau et d'une sonde de température disposée en sortie d'eau chaude, ledit débitmètre et ladite sonde de température étant reliés au système électronique de pilotage. 35 Les dessins annexés, donnés à titre d'exemple, permettront de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer : Figure 1 est une vue représentant un dispositif de pilotage électronique pour 40 économiser l'énergie destinée à chauffer l'eau contenue à l'intérieur d'un ballon de stockage et plus particulièrement à l'intérieur d'une cuve d'un chauffe eau suivant la présente invention. Figure 2 est une vue montrant un dispositif de pilotage électronique pour 45 économiser l'énergie destinée à chauffer l'eau contenue à l'intérieur d'un ballon de stockage et plus particulièrement à l'intérieur d'une cuve d'un chauffe eau électro-solaire ou hydrosolaire suivant la présente invention.5 On a montré en figure 1 un dispositif de pilotage électronique 1 pour économiser l'énergie destinée à chauffer l'eau contenue à l'intérieur d'un ballon de stockage et plus particulièrement à l'intérieur d'une cuve 2 d'un chauffe eau 3 électrique classique. Le chauffe eau 3 est constitué d'une enveloppe extérieure 4 à l'intérieur de laquelle est disposée la cuve 2. Le chauffe eau 3 comporte entre l'enveloppe extérieure 4 et la cuve 2 un isolant thermique 5. Le chauffe eau 3 comprend une entrée d'eau froide 6 et une sortie d'eau chaude 7 permettant le remplissage et l'extraction de l'eau contenue à l'intérieur de la cuve 2. Le chauffe eau 3 comporte à l'intérieur de la cuve 2 un doigt de gant 8 recevant dans sa partie interne une résistance électrique chauffante 9. Le chauffe eau 3 comprend un dispositif de détection électronique 21 permettant de mesurer la quantité d'eau chaude restante à l'intérieur de la cuve 2 du chauffe eau 3. Le dispositif de détection électronique 21 est constitué d'un tube capillaire 10 20 contenant un fluide caloporteur et d'un dispositif d'amplification 15 relié à un système électronique de pilotage 26. Le tube capillaire 10 est prévu d'une longueur identique à la hauteur de la cuve 2, qu'il soit placé à l'intérieur ou à l'extérieur de la dite cuve. Lorsque le tube capillaire 10 est placé à l'intérieur de la cuve 2, l'étanchéité est assurée par exemple par un presse étoupe 11 traversant l'épaisseur du fond 13 de ladite cuve afin de permettre son raccordement avec le dispositif d'amplification 15. Lorsque le tube capillaire10 est placé à l'extérieur de la cuve 2, ce dernier est plaqué sous la couche de l'isolant thermique 5 et collé contre et sur toute la hauteur de la face externe verticale 14 de ladite cuve. 35 On note que sous l'action de la chaleur contenue dans l'eau, le fluide caloporteur retenu à l'intérieur du tube capillaire se dilate. Le dispositif d'amplification 15 est constitué d'une membrane 22 solidaire d'un capteur électronique 23 relié par une connexion 23a au système électronique de 40 pilotage 26. Ainsi le tube capillaire 10 est raccordé hermétiquement à la membrane 22 qui se déforme sous l'effet de la dilatation du fluide caloporteur. Le capteur électronique 23 est plaqué à la surface de la membrane 22. La déformation de la membrane 22 est proportionnelle à la dilatation du fluide caloporteur contenu à l'intérieur du tube capillaire 10. Cette déformation de la membrane 22 est transcrite en une variation de résistance exploitable par le système électronique de pilotage 26. 25 30 45 Ainsi, la quantité d'eau chaude restante à l'intérieur de la cuve 2 peut donc être déterminée par le système électronique de pilotage 26. A ce titre, le système électronique de pilotage 26 permet d'effectuer des relances de chauffe dites intelligentes pour entreprendre des économies de consommation électrique en optimisant le moment de relance de chauffe. A cet effet, dans le cas d'un chauffe eau 3 électrique classique, on peut décaler le 10 moment de la relance pour éviter de stocker inutilement, pendant un temps trop long, de l'eau chaude limitant ainsi les pertes thermiques au travers de l'isolation. Le moment de la relance électrique permettant de chauffer l'eau dépend de la quantité d'eau chaude restante dans la cuve 2 du chauffe eau 3 et du temps de 15 chauffe nécessaire pour porter la température de l'eau contenue dans la cuve à la température nominale prévue par le constructeur. Le système électronique de pilotage 26 ayant l'ensemble de ces informations, il peut décaler la période de relance par exemple, en fin de tarification heures 20 creuses, de façon à minimiser les pertes de chaleur à travers l'isolation de la cuve 2 réduisant ainsi la durée du stockage d'eau très chaude. On a montré en figure 2 un dispositif de pilotage électronique 1 pour économiser l'énergie destinée à chauffer l'eau contenue à l'intérieur d'un ballon de stockage et 25 plus particulièrement à l'intérieur d'une cuve 2 d'un chauffe eau électro ou hydro solaire 30. Le chauffe eau 30 est constitué d'une enveloppe extérieure 4 à l'intérieur de laquelle est disposée la cuve 2. Le chauffe eau 3 comporte entre l'enveloppe 30 extérieure 4 et la cuve 2 un isolant thermique 5. Le chauffe eau 30 comprend une entrée d'eau froide 6 et une sortie d'eau chaude 7 permettant le remplissage et l'extraction de l'eau contenue à l'intérieur de la cuve 2. Le chauffe eau 30 comporte un serpentin 28 permettant la circulation d'un fluide chauffé par des capteurs solaires. Dans ce type de chauffe eau électro ou hydro solaire 30 la relance de chauffe est 40 assurée par une résistance électrique 27, ou par la circulation dans un serpentin 29 d'un fluide chauffé par une chaudière. Le chauffe eau 30 comprend un dispositif de détection électronique 21 permettant de mesurer la quantité d'eau chaude restante à l'intérieur de la cuve 2. Le dispositif de détection électronique 21 est constitué d'un tube capillaire 10 contenant un fluide caloporteur et d'un dispositif d'amplification 15 relié à un système électronique de pilotage 26. 35 45 Le tube capillaire 10 est prévu d'une longueur identique à la hauteur de la cuve 2, qu'il soit placé à l'intérieur ou à l'extérieur de la dite cuve. Le tube capillaire10 est placé à l'extérieur de la cuve 2, plaqué sous la couche de 5 l'isolant thermique 5 et collé contre et sur toute la hauteur de la face externe verticale 14 de ladite cuve. On note que sous l'action de la chaleur contenue dans l'eau, le fluide caloporteur retenu à l'intérieur du tube capillaire 10 se dilate. Le dispositif d'amplification 15 est constitué d'une membrane 22 solidaire d'un capteur électronique 23 relié par une connexion 23a au système électronique de pilotage 26. 15 Ainsi le tube capillaire 10 est raccordé hermétiquement à la membrane 22 qui se déforme sous l'effet de la dilatation du fluide caloporteur. Le capteur électronique 23 est plaqué à la surface de la membrane 22. La déformation de la membrane 22 est proportionnelle à la dilatation du fluide 20 caloporteur contenu à l'intérieur du tube capillaire 10. Cette déformation de la membrane 22 est transcrite en une variation de résistance exploitable par le système électronique de pilotage 26. Ainsi, la quantité d'eau chaude restante à l'intérieur de la cuve 2 peut donc être 25 déterminée par le système électronique de pilotage 26. Dans ce type de chauffe eau, on peut décaler le moment de relance, par exemple, en fin de journée. 30 Avant d'engager cette relance de chauffe, il est nécessaire au préalable de vérifier la quantité d'eau chaude disponible dans la cuve 2 et de la comparer avec le profil de consommation de l'utilisateur pour profiter au maximum de l'apport solaire. Sachant que le dispositif de détection électronique 21 suivant la présente 35 invention fournit une information exacte et continue sur la quantité d'eau chaude disponible dans la cuve 2, il est donc possible de coupler ce dernier avec des moyens de contrôle 50 reliés au système électronique 26 et permettant de déterminer le profil de consommation d'eau chaude des utilisateurs afin de piloter la ou les périodes de relance de chauffe de l'eau contenue dans la cuve 2. 40 Ainsi, le dispositif de pilotage électronique 1 constitué du dispositif de détection électronique 21, des moyens de contrôle 50 et du système électronique de pilotage 26 permet de déterminer avec précision et en temps réel le moment optimum de la relance de chauffe. Les moyens de contrôle 50 sont constitués d'un débitmètre 31 placé sur l'entrée d'eau froide 6 du chauffe eau 30 et d'une sonde de température 32 disposée en sortie d'eau chaude 7, ledit débitmètre 31 et ladite sonde de température 32 étant reliés au système électronique de pilotage 26. 10 45 Les moyens de contrôle 50 comportent également une sonde de température 33 placée sur l'entrée d'eau froide 6 du chauffe eau 30 et reliée au système électronique pilotage 26. En fonction du chauffe eau, le système électronique de pilotage 26 permet le pilotage de la circulation d'un fluide caloporteur issu d'une chaudière dans un serpentin 29 se trouvant à l'intérieur de la cuve 2 d'un chauffe eau hydro solaire 30 ou le pilotage de la circulation d'un fluide caloporteur issu de capteurs solaires dans un serpentin 28 se trouvant à l'intérieur de la cuve 2 d'un chauffe eau électro ou hydro solaire 30. Ainsi le système électronique de pilotage 26 connaissant la quantité d'eau chaude restante dans le ballon et le profil de consommation des utilisateurs, permet de décaler la période de relance de chauffe électrique ou de chauffe par une chaudière annexe, de façon à profiter au maximum de l'apport solaire s'il n'y a pas un besoin immédiat d'une grande quantité d'eau chaude. Le profil de consommation des utilisateurs peut être connu par programmation (par les utilisateurs) ou par acquisition du profil de consommation par l'intermédiaire des moyens de contrôle 50. L' acquisition du profil de consommation peut être réalisé par l'intermédiaire des moyens de contrôle 50 qui sont constitués du débitmètre 31 placé sur l'entrée d'eau froide 6 du chauffe eau 30 et d'une sonde de température 32 placée en sortie d'eau chaude 7 du chauffe eau 30. Le profil est calculé en faisant un historique des quantités d'eau chaude consommées en fonction de l'heure et du jour. Le débitmètre 31 et la sonde de température 32 sont reliés à la carte électronique 26. Egalement, les moyens de contrôle 50 peuvent être constitués d'une carte de programmation permettant à l'utilisateur de programmer son profil de consommation. L'adjonction d'une sonde de température 32 placée sur l'entrée d'eau froide 6 du chauffe eau 30 et reliée à la carte électronique 26, permet (connaissant la température de l'eau froide pénétrant dans le chauffe eau à tout moment) d'effectuer les calculs de la quantité d'eau chaude utile disponible (volume d'eau équivalent à 40 C disponible) avec plus de précision qu'en prenant une température d'eau froide moyenne (par exemple 12 C). En effet la température d'eau froide bien que comprise dans une plage connue de température, est variable suivant les régions et les saisons. On peut en outre avec ces différentes données (températures d'eau froide et d'eau chaude, débit et durée de consommation d'eau, durée de chauffe électrique ou par chaudière) calculer les parts respectives d'énergie solaire et d'énergie annexe (électrique ou chaudière) consommées pour obtenir la quantité d'eau chaude sanitaire utilisée, permettant ainsi de fournir une information complète à l'utilisateur. Ce système électronique de pilotage 26 peut également assurer d'autres fonctions comme la circulation du fluide dans le serpentin relié au capteur solaire, la programmation ou l'apprentissage du profil de consommation de l'utilisateur, le comptage d'énergie électrique et solaire. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'a titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. REVENDICATIONS 1 Dispositif de pilotage pour économiser l'énergie destinée à chauffer l'eau contenue à l'intérieur d'un ballon de stockage et plus particulièrement à l'intérieur d'une cuve (2) d'un chauffe eau (3, 30) comportant une entrée d'eau froide (6) et une sortie d'eau chaude (7), caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de détection électronique (21) permettant de mesurer la quantité d'eau chaude restante à l'intérieur de la cuve (2), ledit dispositif de détection électronique (21) étant constitué d'un tube capillaire (10) contenant un fluide caloporteur et d'un dispositif d'amplification (15) relié à un système électronique de pilotage (26), ledit dispositif d'amplification (15) permettant de transmettre sous l'effet de la dilatation du fluide contenu dans le tube capillaire (10) une variation de résistance à un système électronique de pilotage (26) et des moyens de contrôle (50) reliés au système électronique de pilotage (26) permettant de déterminer le profil de consommation d'eau chaude des utilisateurs afin de piloter la ou les périodes de relance de chauffe de l'eau contenue dans la cuve (2). 2. Dispositif de pilotage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de détection électronique (21) comporte un tube capillaire (10) qui est placé soit à l'intérieur, soit à l'extérieur de la cuve (2) du chauffe eau (3, 30). 3. Dispositif de pilotage suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le tube capillaire (10) est prévu pour faire sensiblement la hauteur de la cuve (2) du chauffe eau (3, 30). 4. Dispositif de pilotage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de détection électronique (21) comprend un dispositif d'amplification (15) qui est constitué d'une membrane (22) solidaire d'un capteur électronique (23) relié par une connexion (23a) au système électronique de pilotage (26). 5. Dispositif de pilotage suivant les revendications 2 et 4, caractérisé en ce que le tube capillaire (10) est raccordé hermétiquement à la membrane (22) du dispositif d'amplification (15) qui se déforme sous l'effet de la dilatation du fluide caloporteur. 6. Dispositif de pilotage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de contrôle (50) sont constitués d'un débitmètre (31) placé sur l'entrée d'eau froide (6) du chauffe eau (3, 30) et d'une sonde de température (32) disposée en sortie d'eau chaude (7), ledit débitmètre (31) et ladite sonde de température (32) étant reliés au système électronique de pilotage (26). 7. Dispositif de pilotage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de contrôle (50) comportent une sonde de température (33) placée sur l'entrée d'eau froide (6) du chauffe eau (3, 30) et reliée au système électronique de pilotage (26). 8. Dispositif de pilotage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de contrôle (50) sont constitués d'une carte de programmation permettant à l'utilisateur de programmer son profil de consommation. 9. Dispositif de pilotage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'amplification (15) est relié par une connexion (23a) au système électronique de pilotage (26) permettant le pilotage d'au moins une résistance de relance (27) d'un chauffe eau électro ou hydro solaire (30). 10. Dispositif de pilotage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'amplification (15) est relié par une connexion (23a) au système électronique de pilotage (26) permettant le pilotage de la circulation d'un fluide caloporteur issu d'une chaudière dans un serpentin (29) se trouvant à l'intérieur d'un chauffe eau hydro solaire (30). 11. Dispositif de pilotage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'amplification (15) est relié par une connexion (23a) au système électronique de pilotage (26) permettant le pilotage de la circulation d'un fluide caloporteur issu de capteurs solaires dans un serpentin (28) se trouvant à l'intérieur d'un chauffe eau électro ou hydro solaire (30). 12. Dispositif de pilotage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de contrôle (50) sont constitués d'un débitmètre (31) placé sur l'entrée d'eau froide (6) du chauffe eau et d'une sonde de température (32) disposée en sortie d'eau chaude (7), ledit débitmètre (31) et ladite sonde de température (32) étant reliés au système électronique de pilotage (26).