Brevet FR2945855A1 — publié le 20101126

L'invention concerne un procédé et un dispositif de contrôle et de délestage du réseau électrique à distance d'une unité thermique à énergie mixte et son application à la facturation de la consommation par le fournisseur d'énergie. On connaît déjà différents moyens permettant d'optimiser, au niveau du consommateur, le coût de l'énergie qui lui est délivré pour le conditionnement d'air de locaux et de bâtiments faisant appel au gaz selon un cycle thermodynamique à gaz frigorigène, dont la fonction chauffage est assurée par un échangeur gaz et la fonction réfrigération par un groupe réfrigérant pour sélection automatique de la forme d'énergie la plus appropriée en fonction de son coût. Un tel dispositif est décrit dans la demande de brevet européen n° 08006964.4/1980794, avec lequel l'optimisation est obtenue par l'intermédiaire d'une batterie d'échange comportant un clapet de by-pass évitant à l'air de le traverser par temps froid, lorsque l'appareil fonctionne au gaz. Le fonctionnement du dispositif étant contrôlé par un boîtier électronique, asservi au coût des formes d'énergie utilisées. Par contre, rien n'a été fait jusqu'alors au niveau du concessionnaire électrique pour commercialiser une énergie thermique plutôt qu'une énergie électrique, par délestage du réseau par mise hors service des pompes à chaleur au profit d'une source d'énergie secondaire telle que le gaz ou le fioul. La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient. Cette invention, telle qu'elle se caractérise, résout le problème consistant à définir un procédé et à créer un dispositif permettant sa mise en oeuvre à distance, en vue d'obtenir une mise hors service des pompes à chaleur au profit d'une autre source d'énergie, afin de ne pas avoir à utiliser des centrales thermiques pour palier les carences des centrales nucléaires en hiver lorsque la demande d'électricité est trop importante, ainsi que pour limiter la puissance transportée sur les lignes de distribution électrique. Le procédé de contrôle et de délestage du réseau électrique à distance au profit d'une autre source d'énergie lors des surcharges du réseau résultant de conditions climatiques hivernales rigoureuses, concernant les unités thermiques à énergie mixte comportant une pompe à chaleur électrique et une chaudière à gaz ou au fioul, se caractérise, selon l'invention, en ce qu'il consiste à contrôler à distance une alimentation électrique et une source énergétique secondaire par rapport au besoin du réseau de chauffage du local à chauffer par mise hors service de la pompe à chaleur au profit de la chaudière alors en service, en fonction du besoin du réseau de chauffage lors de la période hivernale, générant des pics de consommation électrique. Ce procédé de contrôle et de délestage est appliqué par pilotage à distance de la régulation du dispositif de contrôle de l'installation ; ce pilotage à distance pouvant être effectué par ligne Ethernet, ou filaire, ou par radio. Le dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'invention se caractérise en ce qu'il est constitué d'une armoire de contrôle et de régulation, à régulateur pilotable à distance en fonction des besoins thermiques du réseau de chauffage. 20 Le dispositif est asservi à un moyen de mesure de la température de la source (eau ou air) où sont puisées les calories par la pompe à chaleur, associé à un moyen de contrôle du fonctionnement de ladite pompe selon les besoins thermiques de l'installation de chauffage, de façon que, lorsque lesdits besoins 25 sont supérieurs à ceux dissipés par celle-ci, la chaudière soit mise en service, et que, lorsque la température de ladite source où sont puisées les calories par la pompe est trop basse, celle-ci soit mise hors service, tout en conservant la chaudière en service ; la mise hors service de la pompe à chaleur et la mise ou le maintien de la chaudière en service pouvant être obtenus à distance par le 30 concessionnaire électrique, par action directe sur le régulateur, pour faire face15 à un pic de demande de son réseau, quelles que soient alors les conditions de fonctionnement de l'installation. Ce dispositif permet la facturation, par le fournisseur d'énergie, non pas de l'électricité ou de l'énergie secondaire, mais de l'énergie sortant de l'unité. Le consommateur a donc à payer un prix fixe de l'énergie, sans avoir à tenir compte de l'énergie utilisée pour la transformer en chauffage. Les avantages obtenus, grâce à cette invention, consistent, pour l'essentiel, en ce qu'elle permet de commercialiser une énergie thermique et non une source d'énergie (électrique et secondaire), d'optimiser le coût de l'énergie délivrée grâce au mixte pompe à chaleur et énergie secondaire et en ce que, grâce au délestage électrique, elle permet de réduire les coûts d'investissement en centrale électrique d'appoint et en ligne de distribution du concessionnaire électrique. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va suivre d'une unité thermique à énergie mixte et à délestage électrique piloté à distance, réalisée selon l'invention, donnée à titre d'exemple non limitatif, au regard des dessins annexés, représentant : - figure 1 une vue schématique de l'ensemble de l'installation, - figure 2 une vue schématique de l'installation reliée au réseau d'électricité et 25 à un bâtiment à chauffer. Les figures représentent une unité thermique 1 comprenant une pompe à chaleur 10 comportant un premier échangeur 11 puisant des calories dans l'air soufflé par un ventilateur 12, relié à un second échangeur 13, à l'aval par 30 l'intermédiaire d'un compresseur 14 et, à l'amont, par un détendeur 15 ; le second échangeur 13 étant relié lui-même à la tuyauterie de retour 16 du circuit de chauffage et au circuit d'alimentation 17 de la chaudière 18, dont le brûleur 19 est muni d'un régulateur de débit 191, contrôlé par le régulateur de l'armoire de contrôle et de régulation 20, ainsi que le compresseur 14, respectivement par les liaisons électriques 21 et 22 ; l'armoire de contrôle et de régulation 20 étant reliée à une alimentation électrique 23 par le réseau 3 et à la ligne de commande à distance 24 ; l'unité thermique 1 étant reliée électriquement par l'intermédiaire de son armoire de contrôle et de régulation 20 au réseau électrique 3, lui-même relié à une centrale nucléaire 4 et à une centrale d'appoint 5, avec contrôle à distance par une ligne Ethernet 24. En examinant plus en détail la figure 1, on remarque que, en fonctionnement normal, le dispositif fournit une énergie thermique grâce à la pompe à chaleur 10, qui puise ses calories dans l'air (dans cet exemple) par l'intermédiaire de son premier échangeur 11 et de son ventilateur 12. Grâce au principe thermodynamique, l'énergie électrique consommée actionne le compresseur 14, qui augmente, par compression, la température du gaz frigorigène qui va se refroidir ensuite dans le second échangeur 13, en réchauffant l'eau du circuit de chauffage entrant dans celui-ci par la tuyauterie de retour 16 du circuit de chauffage des locaux. Le gaz ainsi refroidi traverse le détendeur 15, qui réduit sa pression et, de ce fait, réduit sa température à une valeur inférieure à celle de la source, ici de l'air, dans laquelle sont puisées les calories par l'intermédiaire du premier échangeur 11. Ce principe aérodynamique permet d'obtenir un coefficient de performance de 2 à 5 (1 kW/h consommé restituant 2 à 5 kW/h). Donc, en fonction des besoins thermiques de l'installation de chauffage, l'armoire de contrôle et de régulation 20 met en service la pompe à chaleur 10 et, si les besoins sont supérieurs à ceux dissipés, met en service, en complément, la chaudière 18 à gaz ou à fioul.30 Lorsque la température de la source est trop basse, le coefficient de performance de la pompe à chaleur 10 diminue et l'armoire de contrôle et de régulation 20 met hors service ladite pompe à chaleur 10, tout en conservant la chaudière 18 en service. On comprend que cette recherche de rentabilité de l'installation puisse être temporairement interrompue par intervention directe du concessionnaire électrique sur le régulateur de l'armoire de contrôle et de régulation 20 par l'intermédiaire de la liaison à distance 24 dont il dispose, pour obtenir la mise hors service générale des pompes à chaleur 10 situées dans le secteur qu'il dessert, afin de réduire, par délestage, l'importance de certains pics de consommation, obligeant normalement à mettre en ligne une centrale d'appoint pour faire face à des demandes exceptionnelles se manifestant par temps très froid. Revendications1. Procédé de contrôle et de délestage du réseau électrique à distance d'une unité thermique à énergie mixte comportant une pompe à chaleur électrique et une chaudière à gaz ou au fioul, caractérisé en ce qu'il consiste à contrôler à distance une alimentation électrique et une source énergétique secondaire par rapport au besoin du réseau de chauffage du local à chauffer, par mise hors service de la pompe à chaleur (10) au profit de la chaudière (18) alors en service, en fonction du besoin du réseau de chauffage lors de la période hivernale, générant des pics de consommation électrique. 10 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mise hors service de la pompe à chaleur (10) au profit de la chaudière (18) s'effectue p pilotage à distance de la régulation du dispositif de contrôle de l'installation. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le pilotage à 15 distance de la régulation du dispositif de contrôle de l'installation s'effectue par l'intermédiaire d'une ligne Ethernet, filaire ou radio (24). 4. Dispositif de mise en oeuvre du procédé de contrôle et de délestage du réseau électrique à distance d'une unité thermique à énergie mixte comportant une pompe à chaleur électrique (10) et une chaudière (18) à gaz ou au fioul selon les revendications 1 à 3 prises dans leur ensemble, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une armoire de contrôle et de régulation (20), à régulateur pilotable à distance en fonction des besoins thermiques du réseau de chauffage. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'armoire de contrôle et de régulation (20) comporte un moyen de mesure de la température de la source où sont puisées les calories par la pompe à chaleur (10), associé à un moyen de contrôle du fonctionnement de ladite pompe (10) en fonction desbesoins thermiques de l'installation de chauffage, de façon que, lorsque les besoins thermiques de l'installation de chauffage sont supérieurs à ceux dissipés par celle-ci, la chaudière (18) soit mise en service, et que, lorsque la rature de la source où sont puisées les calories par la pompe à chaleur (10) est trop basse, celle-ci soit mise hors service, tout en conservant la chaudière (18) en service ; la mise hors service de la pompe à chaleur (10) et la mise en service de la chaudière (18) pouvant être obtenues conjointement à distance par le concessionnaire électrique, pour faire face à un pic de demande de son réseau, quelles que soient les conditions de fonctionnement de l'installation à ce moment.