Brevet FR2972578A1 — publié le 20120914

La présente invention est relative aux dispositifs et procédés pour réaliser l'effacement de la consommation électrique d'une partie ou de la totalité d'une installation thermique de chauffage électrique ou de climatisation électrique d'un Local, pendant une durée calculée à l'avance, ladite durée étant fonction de la température extérieure, des paramètres du comportement thermique en régime transitoire du Local équipé de ladite installation, et de la plage de confort caractérisée par la température intérieure de référence du Local et les écarts de température définis par l'occupant ou tout autre opérateur ou appareil par rapport à cette température intérieure de référence. L'effacement est un terme employé en électricité, sur un réseau électrique, pour désigner la coupure de l'alimentation électrique d'appareils connectés audit réseau, appelés encore charges, afin de supprimer leur consommation. On parle aussi de délestage. Le terme effacement est employé notamment depuis la terminologie effacement jour de pointe (EJP) des tarifs. Cette opération d'effacement appliquée à de nombreux appareils dans différents Locaux permet de baisser la charge globale dudit réseau et notamment, dans certaines circonstances, d'en soulager les contraintes pour sa sécurité. L'effacement peut consister à couper totalement l'alimentation de l'appareil ou en réduire la consommation ; on parlera dans ce dernier cas, d'effacement partiel pour désigner cette situation dans une variante de l'invention. Le Local peut être simplement une pièce mais aussi un logement, appartement ou maison individuelle, ou un bureau, ou encore tout ou partie d'un bâtiment comprenant des logements ou des bureaux. L'installation thermique est une installation de chauffage ou de climatisation électrique, comportant un ou plusieurs radiateurs électriques ou climatiseurs électriques alimentés par un réseau électrique intérieur au Local connecté au réseau électrique d'un distributeur d'électricité par un compteur. On notera que le point de raccordement du compteur à l'installation électrique intérieure du Local constitue la limite de propriété entre ladite installation (aval compteur) et le réseau électrique du distributeur. Il est très utile de pouvoir effacer les consommations d'électricité dans les bâtiments pour différentes raisons : - A certains moments de la journée, par exemple en hiver en particulier le soir entre 17h30 et 19h30 typiquement, les niveaux de la demande d'électricité sont très élevés caF de nombreux usages électriques sont en fonctionnement, en particulier le chauffage électrique qui consomme beaucoup lors de températures extérieures basses (réciproquement en été en cas de températures élevées pour les climatisations). Les réseaux de distribution d'électricité se retrouvent alors à leur limite de fonctionnement ; il faut également mettre en route des centrales de production d'électricité supplémentaires ou acheter de l'électricité à des prix élevés sur les marchés (jusqu'à plusieurs euros le kilowattheure, dans les situations les plus tendues). Ces pointes de consommation peuvent même à l'extrême entraîner une coupure générale (dits "black out") aux conséquences graves et très couteuses. - il faut observer que le prix ou le tarif de l'unité d'énergie consommée par les appareils électriques, le kilowattheure, peut sensiblement varier au cours de la journée. Les prix sont définis par les autorités publiques et - 31 les fournisseurs/distributeurs d'électricité. Il existe par exemple des tarifs jour et nuit, et au travers de certains contrats, des jours ou lesdits tarifs de jour et de nuit sont aussi de niveaux croissants, jours bleu, blanc ou rouge. Ces tarifs sont destinés à inciter les consommateurs à maîtriser leur consommation et en particulier à effacer tout ou partie de leur consommation à certaines heures. Ces tarifs devraient évoluer dans l'avenir pour mieux répondre à ce dernier objectif et donc présenter plus 10 qu'aujourd'hui des moments où l'électricité est très chère. Il existe donc un intérêt économique important à l'effacement, d'une part pour le consommateur occupant du Local afin de maîtriser sa facture d'électricité (en 15 fonction des prix, de la température extérieure, des caractéristiques thermiques du Local, ...), d'autre part pour les distributeurs d'électricité afin de bénéficier des effets bénéfiques de quantité d'effacements ce qui évite d'acheter de l'électricité à des prix élevés et diminue les contraintes 20 sur leurs installations. Les durées d'effacement a priori intéressantes sont de l'ordre de quelques dizaines de minutes à quelques heures. Plus généralement, il existe aussi un besoin croissant de 25 maîtrise des consommations d'énergie, en particulier de chauffage ou de climatisation qui en représentent une part importante. Les prix de l'énergie vont en croissant et de nombreux foyers souffrent d'un prix trop élevé pour eux des factures d'énergie, en particulier d'électricité. On estime à 30 3,5 millions de foyers en France en situation de précarité énergétique, qui dépensent plus de 10% de leur revenu dans les charges d'énergie. Ces personnes vivent souvent dans des - 41 - bâtiments et des logements dont la performance énergétique est mauvaise. Il y a donc aussi un réel besoin d'apporter des solutions pour le contrôle du chauffage électrique ou de la climatisation électrique afin de permettre à de nombreux foyers de réduire leur facture d'électricité, ce qui sera proposé ci-après dans une variante de l'invention, où l'effacement est partiel mais permanent, occasionnant une baisse de la consommation électrique de l'installation thermique de chauffage ou de climatisation. Il n'est pas dans l'activité des distributeurs d'électricité de vendre de tels dispositifs d'effacement ou de contrôle de la consommation du chauffage électrique ou de climatisation électrique qui sont fabriqués et vendus par des constructeurs de matériels électriques qui cherchent avant tout à développer leur marché auprès des occupants des bâtiments. Toutefois, les distributeurs d'électricité peuvent être intéressés par le développement de tels systèmes et leur gestion par des opérateurs, dans la mesure où les baisses des consommations d'électricité dans les bâtiments pourraient lever certaines contraintes sur leurs installations et réduire les coûts. Il est particulièrement important de pouvoir disposer d'information sur les caractéristiques de l'effacement. En effet, du fait de l'effacement des radiateurs électriques ou des climatiseurs électriques, il va se produire dans le Local, respectivement, une baisse de la température intérieure ou une élévation de cette température. Or l'occupant souhaite pour son confort que la température intérieure du Local reste proche d'une température intérieure - 51 de référence (notée ici Oref, exemple Bref = 20°C), c'est-à-dire que ladite température intérieure, pour le chauffage ne dépasse pas une valeur haute (notée ici eiH = Bref + Aex, DOx> 0) et ne descende pas en dessous d'une valeur basse (notée ici Ois = Bref - Dey, Dey>0) , et pour la climatisation ne descende pas en dessous de Oref + Mx, oex On observe des lacunes et des limites dans les dispositifs 25 existant destinés à réaliser des effacements ou à contrôler les installations de chauffage électrique ou de climatisation électrique. Des dispositifs d'effacement existant effectuent des coupures de l'alimentation électriques des appareils de chauffage ou 30 de climatisation pendant des durées données, sans garantir l'écart que va prendre la température intérieure par rapport - 61 à la température intérieure de référence ; outre l'inconfort, il se produit aussi un rebond de consommation à la suite de l'effacement pour rattraper l'excès d'écart de température créé. D'autres dispositifs d'effacement existant qui interrompent l'effacement du chauffage électrique- ou de la climatisation électrique lorsque la température intérieure du Local atteint 8iB ne sont pas capables de calculer à l'avance la durée correspondante de l'effacement or cette donnée est importante pour prévoir et optimiser les effacements par rapport au confort, aux prix de l'électricité et aux contraintes dues aux pointes, comme il est dit plus haut. Ces différents problèmes et lesdites configurations, peuvent 15 être résolus par le dispositif objet de l'invention. On notera aussi dans l'état de l'art le brevet d'invention n°81 03219, du 18 janvier 1981 "Dispositif de commande d'alimentation électrique notamment pour installation de 20 climatisation et chauffage" qui propose un dispositif de régulation pour gérer l'effacement d'installations de chauffage ou de climatisation dans un réseau de distribution d'électricité, en cherchant également à respecter une plage de confort de la température intérieure. On comprend les 25 particularités de la présente invention en analysant les différences avec le dispositif objet de ce brevet. - Le dispositif de ce brevet agit à partir d'un signal de commande d'effacement du distributeur d'électricité alors que la présente invention permet de donner, notamment au 30 distributeur une information des plus précises sur la durée de la phase d'effacement effective de l'installation de chauffage ou de climatisation ; - Le dispositif de ce brevet n'est pas en mesure de calculer, à la différence de l'originalité de la présente invention, les durées caractéristiques des phases d'effacement ou de préchauffage (préclimatisation) qui dépendent de plusieurs paramètres : la plage de confort de la température intérieure définie par l'occupant, la température extérieure, les caractéristiques du comportement thermique du Local. Or, ces durées sont essentielles afin de positionner et définir les phases d'effacement et de préchauffage (préclimatisation), pour les besoins de l'occupant (confort, prix), et pour les besoins du distributeur d'électricité (réduction des contraintes). - Dans ce brevet, les phases d'effacement ou de préchauffage sont créées par une régulation qui modifie la consigne des radiateurs selon une "rampe faisant varier de façon continue le point de réglage de la température des radiateurs". Ce procédé ne permet pas de connaître à l'avance les durées des phases d'effacement ou de préchauffage ; de plus, l'évolution de la température intérieure dépend notamment des caractéristiques thermiques du Local et de la température extérieure qui ne sont pas prises en compte pour définir la valeur de la rampe. Selon la valeur de la rampe calculée sommairement comme le décrit l'invention, il en résulte selon les cas des phases de préchauffage surconsommatrices d'électricité inutilement trop longues ou des phases d'effacement incomplètes où persistent des moments de chauffage. Les dispositifs existant ainsi que le dispositif de ce brevet, ont le défaut de ne pas pouvoir calculer à l'avance les durées ou capacités d'effacement, ce qui est primordial pour avoir des dispositifs opérationnels pour répondre aux besoins des distributeurs d'électricité et des occupants en terme de confort et d'économie, ce que la présente invention apporte. Dans une variante de la présente invention, on présente aussi un dispositif qui permet par un effacement partiel de réduire les consommations électriques des radiateurs ou climatiseurs. En effet, les installations de chauffage ou de climatisation, en particulier celles équipées de radiateurs ou de climatiseurs électriques utilisent des dispositifs et procédés d'asservissement de la température à une température de consigne du radiateur (notée ici econs) définie par l'occupant le plus souvent au moyen d'un bouton de réglage placé sur le radiateur (ou pour un climatiseur, le plus souvent à partir d'une télécommande infrarouge). Ledit asservissement, réalisé à partir de circuits électroniques analogiques ou numériques, cherche à garder la température intérieure, mesurée par le capteur de température placé dans le radiateur, au plus près de la température econs- L'écart entre la mesure de ladite température intérieure et la température econs est envoyé dans un régulateur qui commande l'allumage ou l'extinction de l'alimentation électrique du radiateur (ou du climatiseur). La majorité des radiateurs électriques ou climatiseurs électriques indiquent aujourd'hui une précision de l'asservissement de 0,1°C; c'est-à-dire que l'asservissement agit dès que l'écart entre ladite mesure de la température et la consigne econs est supérieur à 0,1°C ; le réglage de cette précision n'est pas accessible à l'occupant. En termes d'automatique, ce dispositif de suivi de la température de consigne constitue une boucle fermée d'asservissement (boucle 1); à 0,1°C, celle-ci est très précise et destinée à offrir une performance élevée de confort à l'occupant mais qui n'est pas nécessairement justifiée. Dans certains cas, un dispositif de programmation (programmateur de température) permet de définir un profil d'évolution de la température intérieure de référence (eref) du Local au cours de la journée, pour réduire ou augmenter le chauffage (ou la climatisation) à certains moments, par exemple le baisser la nuit ou en l'absence de l'occupant. Ce programmateur est relié aux radiateurs (ou climatiseurs) par des moyens qui permettent de modifier la consigne econs. Par exemple, ces moyens utilisent le fil pilote de certains radiateurs électriques qui comporte b ordres normalisés pour modifier la valeur de la consigne econs- En termes d'automatique, le programmateur constitue une boucle ouverte (boucle 2) de réglage de la température de consigne du radiateur ou du climatiseur. Une variante de l'invention traite d'un procédé qui permet de 20 régler l'évolution de la température intérieure dans une plage de confort définie par eiH = eref + oex et eiB = eref - oey. En permettant à l'occupant de diminuer la précision de réglage de la température intérieure (à une valeur bien supérieure à U,l°C), cette variante conduit à une baisse de 25 la consommation électrique de chauffage (respectivement de climatisation). Cette variante du dispositif objet de l'invention permet de donner accès au réglage de la précision du contrôle de la température à l'intérieur du Local. Cette possibilité permet donc à l'occupant d'arbitrer entre un 30 confort plus fin et une économie de consommation d'électricité de chauffage (respectivement de climatisation). Cette variante introduit une nouvelle boucle fermée de réglage (boucle 3) entre ladite boucle 1 et ladite boucle 2. Le dispositif objet de l'invention utilise des données caractéristiques sur le comportement thermique du Local équipé de l'installation de chauffage ou de climatisation. Ces données sont avantageusement obtenues par application du brevet n° FR 1001207 à partir d'un modèle des échanges thermique du Local sous la forme pratique d'un schéma électrique équivalent. Le modèle intègre : - les déperditions au travers de l'enveloppe du Local (sol, murs, vitrages, portes et plafond ou couverture), représentées sous la forme d'une résistance (notée RI) ; - la capacité thermique de la masse à chauffer, représentée par une capacité (notée C1) - les échanges entre le moyen de chauffage et l'air ambiant, représentés sous la forme d'une résistance (notée R2) ; ZO - la capacité thermique de l'installation de chauffage ou de climatisation du Local, représentée par une capacité (notée C2) ; - la température extérieure, représentée par une source de tension (notée eext) ; 25 - le flux thermique généré par le chauffage ou la climatisation du Local, représenté par une source de courant (notée 'Ich)- La température intérieure est notée Bi. La mise en équation sous forme de la transformée de Laplace, avec l'opérateur p, du circuit électrique équivalent à ce modèle (cf. figure 5) donne : ei = [ (1 + R2C2 p) / (a p2 + b p + 1) ] eext + [1 / (a p2 + b p + 1) ] R1 ,fch (équation 1) a = R1R2C1C2 b = R1C1 + R2C2 + R1C2 Par rapport à la problématique d'effacement, deux phases peuvent être distinguées : a) Phase de pré chauffage (ou pré climatisation) Le dispositif objet de la présente invention a recours à la disposition suivante qui décrit le comportement du système décrit par l'équation 1 en régime transitoire avec chauffage ou climatisation, dit régime transitoire forcé, sous la forme de l'équation 2. En référence au brevet n° FR 1001207, on a la relation temporelle reliant la température intérieure ei, la température extérieure eext, et le flux de chauffage ou de climatisation Iseh, sous la forme de l'équation 2. ei (t) = eext (t) +R1 ~ch 11+ [T1 /(T2 -T1) ] e-t/t1 + [T2 / (T1-T2) ] e-t/T2} + ei (to) (équation 2) avec les grandeurs suivantes : ^ t est le temps ; ^ to est la date de début de la phase de préchauffage ou préclimatisation; - 121 - ^ T1 et 12 sont les constantes de temps caractéristiques dudit modèle, reliées à R1, R2, C1, C2 ; ' 0«t est la température extérieure au Local, et elle est supposée constante pendant la phase de préchauffage ou de préclimatisation, par exemple à sa valeur en to; ^ ei est la température intérieure du Local ; ^ ~cn est le flux de chauffage ou de climatisation ; - 6i(to) est la température intérieure au début de la phase de chauffage (ou de climatisation). Remarque : dans les dispositifs à technologie numérique, on note aussi t=nT, T étant la période d'échantillonnage. Les valeurs des différentes grandeurs ne sont définies qu'à des dates successives séparées de la période T. Si la température intérieure du Local à l'instant du début de la phase de chauffage ou préclimatisation est Bref. Si la valeur souhaitée de la température intérieure du Local à l'instant de la fin de la phase de pré chauffage ou préclimatisation est Bref + à0x, en négligeant les termes de faibles valeurs (e-t/12), on a l'intervalle de temps caractéristique àtx permettant à la température intérieure du Local de passer de la valeur Bref en date to = tl- àt, à la valeur bref+oex en date tl sous l'effet du flux de chauffage ou de climatisation - 131 - (eref+Mx) -eext (tl) -Rl~ch-eref] [ (T2-T1) /Tl] àtx= -T1 Ln{ } R1 ~ch (équation 3) b) Phase d'effacement ou de coupure du chauffage (ou de la climatisation) Le dispositif objet de la présente invention a recours à la disposition suivante qui décrit le comportement du système décrit par l'équation 1 en régime transitoire sans chauffage ou climatisation, dit régime transitoire libre, sous la forme de l'équation 4. ei (t) = eext (t) + [T1 /(T2 -Tl)] [eext (t) - ei (t1) ] e-t/' + [T2 /(T1-T2) ] [eext (t) - ei (tl ) ] e-t/t2 (équation 4) avec : ^ t est le temps ; ^ t1 est la date de début de la phase d'effacement ; ^ T1 et T2 sont les constantes de temps caractéristiques dudit modèle, reliées à RI, R2, C1, C2 ; ^ eext est la température extérieure au Local, et elle est supposée constante pendant la phase d'effacement, 20 par exemple à sa valeur en t1 ; ^ ei est la température intérieure du Local ; ^ ei(tl) est la température intérieure au début de la phase d'effacement. Bref est la température intérieure de référence du Local issue d'un programmateur de température ou issue d'une 5 programmation par l'occupant. Si ei (t1) est la température intérieure du Local à l'instant du début de la phase d'effacement du chauffage ou de la climatisation, soit aussi la température intérieure du Local à la fin de la phase de préchauffage ou de 10 préclimatisation, et si la température intérieure du Local à l'instant de la fin de la phase d'effacement ei (tl-F àty) est Bref-àey, en négligeant les termes de faibles valeurs (e-t/t2), on a l'intervalle de temps caractéristique àty permettant de 15 passer de la température intérieure donnée en date tl à une température intérieure Bref-ney en date t1+ Oty sous l'effet de la coupure du chauffage (ou de la climatisation) : (eref-©ey) -eext (tl) ] [ (T2-T1) hl] Oty -T1 Ln{ } [eext (tl) - ei (t1) (équation 5) On notera que si l'on peut faire l'approximation T2 petit 20 devant T1, alors : - 151 - ( Bref-oey) -eext (-L1) ] àty = - t 1 Ln{ - [eext (tl) - ei (tl) (équation 6) L'équation 6 donne la possibilité, en référence et en complément du brevet n° FR 1001207, de calculer, à partir d'une ou plusieurs phases d'effacement, une valeur de la constante de temps caractéristique T1 en mesurant les valeurs de Bref, eext, ei, oey, Oty. Et de même, en utilisant l'équation 3 avec la même approximation, on peut calculer, à partir d'une phase ou plusieurs phases de préchauffage ou préclimatisation, une valeur de la résistance RI ou de 1a constante de temps caractéristique Ti, en mesurant les valeurs de Bref, eext, ~ch, Mx, Atx - Caractéristiques du dispositif selon l'invention L'invention propose un dispositif qui s'insère avantageusement dans une installation de chauffage électrique ou de climatisation électrique d'un Local entre le programmateur de température de la dite installation, s'il existe et le (les) radiateur(s) électrique (s) (ou climatiseurs) pour réaliser l'effacement de(s) radiateurs ou climatiseur(s) (éventuellement associé à une phase de préchauffage ou préclimatisation) pendant une durée calculée à l'avance, ladite durée étant fonction de la température extérieure, des paramètres du comportement thermique en - 161 - régime transitoire du Local équipé desdits radiateurs ou climatiseurs, et de la plage de confort caractérisée par la température intérieure de référence du Local et les écarts de température définis par l'occupant ou tout autre opérateur ou appareil par rapport à cette température intérieure de référence. Le dispositif comporte au moins un des moyens suivants : - des moyens pour effectuer les calculs respectivement de la durée caractéristique de la phase d'effacement Aty et de la durée caractéristique de la phase de préchauffage ou de préclimatisation Atx ; - des moyens pour réaliser les étapes des procédés selon l'invention et ses variantes. En entrée du dispositif selon l'invention, 15 relativement aux températures, - des moyens d'interface pour enregistrer la température intérieure de référence (entrée 1) issue d'un programmateur de température ou d'une programmation par l'occupant ou tout autre opérateur ou appareil ; 20 - des moyens destinés à fournir une mesure représentative de la température intérieure du Local ; des moyens d'interface pour enregistrer les écarts de température par rapport à la température intérieure de référence pendant la phase de préchauffage (ou de 25 préclimatisation) 08X (entrée 2) et pendant la phase d'effacement My (entrée 3) ; - des moyens destinés à fournir une mesure représentative de la température extérieure du Local ; Et relativement aux caractéristiques thermiques, - 171 - - des moyens d'interface qui apportent les coefficients Rl, TL, T2r (entrées 4) précités d'une équation caractéristique d'un modèle thermique du Local donnant son comportement en régime transitoire (données connues ou mesurables par le dispositif selon le brevet n° FR 1001207); - des moyens donnant l'information de la puissance maximale de chauffage ou de climatisation du Local ou des moyens permettant de fournir une puissance de chauffage 10 Local (entrée 5); mesure représentative de la ou de climatisation du Relativement â la date d'action ; - des moyens d'interface pour enregistrer la date tl de début de la phase d'effacement définie directement ou indirectement par l'occupant ou tout autre opérateur ou 15 appareil. En sortie du dispositif, - des moyens d'interface pour informer l'occupant ou tout autre opérateur ou appareil, de la durée caractéristique de la phase d'effacement My et/ou de la durée caractéristique 20 de la phase de préchauffage ou de préclimatisation Mx ; - des moyens éventuels permettant de se connecter au système de réglage de la consigne de l'asservissement du (des) radiateur(s) ou climatiseur(s) électrique(s) ou des moyens permettant de couper l'alimentation des radiateurs ou 25 climatiseurs. - des moyens éventuels pour établir une représentation de l'évolution temporelle en régime transitoire des signaux des températures et de la consommation électrique de chauffage ou de climatisation ; - 181 - Le dispositif selon l'invention comporte des moyens de raccordement pour les signaux de mesures ou les moyens de mesures eux-mêmes, des moyens de type mémoire, microprocesseurs, composants logiques, filtres, affichage ou tout autre moyen nécessaire au traitement des mesures et aux calculs des différentes équations et à la commande de la consigne des radiateurs ou climatiseurs et à la mise en oeuvre du dispositif selon les composants disponibles de l'état de l'art. On notera que l'invention peut utiliser le fil pilote du(des) radiateur(s) ou climatiseurs électriques au travers des ordres de commande normalisés comme le font les dispositifs du commerce de type programmateur de température ou régulateur. L'invention a également pour objet un procédé d'exécution d'une pluralité de traitements sur un dispositif de traitement numérique pour fournir la durée de la phase d'effacement àty à partir d'une date t1 de début de cette 20 phase d'effacement en fonction de l'écart de température maximal Dey défini par l'occupant, desdites mesures et entrées du dispositifs selon l'invention ou inversement de fournir l'écart de température intérieure 08'y atteint à la suite d'une phase d'effacement de durée Ot' y à partir d'une 25 date t1 de début de celle-ci en fonction desdites mesures et entrées du dispositif selon l'invention, ledit procédé étant destiné à être exécuté sur le dispositif selon l'invention, ce procédé comportant les étapes suivantes : - définir la date t1 de début de la phase d'effacement de 30 tout ou partie de l'installation de chauffage ou de climatisation ; - 191 - - calculer la durée caractéristique de la phase d'effacement àty. Dans des modes de réalisation préférés du procédé selon l'invention, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes : La durée caractéristique de la phase d'effacement àty est calculée à partir, de la mesure de la température extérieure au voisinage de la date ti, de la valeur de la température intérieure à la date ti et des entrées susmentionnées du dispositif selon l'invention : la température intérieure de référence eref, l'écart de température àey et les constantes de temps caractéristiques Ti et T2. La durée àty peut être avantageusement calculée à l'avance, puisqu'elle ne varie qu'en fonction de la température extérieure du Local (qui évolue lentement) dont la valeur peut être estimée en fonction des températures extérieures du jour et des prévisions météo pour le début de la phase d'effacement à la date tl : L (eref-àey) -eext (tl) [ (T2-Tl) /TI] àty = -Ti Ln{ I [eext (tl) ei (t1) Et préférentiellement ei(tl) est fixée égal à eref ou en cas de phase de préchauffage ou de préclimatisation à (eref + àex) , Ou inversement, - définir la date ti de début de la phase d'effacement du système de chauffage ou de climatisation ; - calculer l'écart de température intérieure àe'y. - - 201 - Dans des modes de réalisation préférés du procédé selon l'invention, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes : L'écart de température intérieure àe'y est calculé à partir de la mesure de la température extérieure au voisinage de 1a date tl, de la valeur de la température intérieure à la date tl, et des entrées susmentionnées du dispositif selon l'invention définies par l'occupant la température intérieure de référence eref, la durée d'effacement M'y et les constantes de temps caractéristiques T1 et T2. De'y peut être avantageusement calculé à l'avance, puisqu'il ne varie qu'en fonction de la température extérieure du Local (qui varie lentement) dont la valeur peut être estimée en fonction des températures extérieures du jour et des prévisions météo pour le début de la phase d'effacement à la date tl oe' y eref eext (tl ) [T1 /(T2 -T1) ] [eext (t) - ei (t1) ] e -'t'Y /t1 [T2 (T1 -T2) ] [eext (t) - ei (t1) ] e-'t'Y /12 Et, ei(tl) est préférentiellement fixée égal à eref ou en cas de phase de préchauffage ou de préclimatisation à (eref+Aex) , Avec : ei est la température intérieure du Local. eeXt est la température extérieure du Local. T1, T2 sont les constantes de temps caractéristiques dudit modèle donnant le comportement thermique en régime transitoire du Local équipé de ladite installation de - 211 - chauffage ou de climatisation ; Dans la majorité des cas, l'une des constante de temps est de valeur très supérieure à l'autre, cette dernière pouvant être négligée dans les calculs. t1 est la date de début de la phase d'effacement du système de chauffage ou de climatisation. Dans des modes de réalisation préférés du procédé selon l'invention, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre 10 des dispositions suivantes : - Le système de chauffage électrique ou de climatisation électrique est alimenté par deux conducteurs reliés au secteur monophasé, et la mesure du flux de chauffage est réalisée avec les caractéristiques fournies par le 15 constructeur du(des) radiateur(s) ou climatiseur(s) électrique(s) ou par une mesure de la puissance sur lesdits conducteurs du radiateur électrique ou du climatiseur électrique. - Les relevées desdites mesures et desdites entrées sont 20 séparés les uns des autres par un intervalle de temps, dit période d'échantillonnage, dont la valeur doit être petite pour la précision des résultats, en tout les cas de valeur très inférieure à la constante de temps du système représenté par le Local et ladite installation de 25 chauffage ou climatisation une valeur de la période d'échantillonnage de l'ordre de 5 mn est généralement satisfaisante. - en l'absence de possibilités de calcul et pour certaines applications, il est possible de dresser par le biais de 30 mesures, dans différentes situations variant la durée de la phase d'effacement et la température extérieure, une courbe ou un abaque reliant àty à la température extérieure pour une plage de confort et une température intérieure de - 221 - référence données, puisque l'on sait selon l'invention la forme de l'équation 5. Dans une variante dudit procédé, l'invention propose d'effectuer une phase de préchauffage (ou de préclimatisation) à une valeur supérieure (respectivement inférieure) de la température intérieure de référence de chauffage ou de climatisation, afin d'allonger la durée de la phase d'effacement sans perturber le confort souhaité par l'occupant, et ledit procédé débute donc par l'étape supplémentaire suivante : - Calculer la durée àtx en fonction de l'écart 00x souhaité par rapport à la température intérieure de référence ; - Réaliser ladite phase de préchauffage ou de préclimatisation durant àtx à une température de référence Bref + à0x, débutant à la date ti - àtx avant la phase d'effacement. Dans des modes de réalisation préférés du procédé selon l'invention, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre 20 des dispositions suivantes : La durée caractéristique de la phase de préchauffage ou préclimatisation àtx est calculée à partir, de la mesure de la température extérieure au voisinage de la date tir de la valeur de la puissance de chauffage ou de climatisation et 25 des entrées susmentionnées du dispositif selon l'invention : la température intérieure de référence Bref. l'écart de température Mx, la résistance Ri, les constantes de temps caractéristiques Ti et T2; tel que : 30 - 231 - (eref+Aex) -eext (t1) -Rl'f'ch-eref] [ (T2-T1) hl] Atx= - T 1 Ln{ } Rl 'ch Ainsi : - Le procédé selon l'invention et sa variante permettent d'optimiser la durée de la phase d'effacement de l'installation de chauffage ou de climatisation en maintenant la température intérieure dans la plage de confort [Bref + àex , Bref - My] souhaitée par l'occupant, ceci à la précision près de l'asservissement du radiateur ou climatiseur électrique et de ladite période d'échantillonnage T ; _La mise en oeuvre du procédé n'implique pas de modifications importantes de l'installation de chauffage puisque le dispositif est placé en amont du(des) radiateurs ou climatiseurs et en aval d'un éventuel programmateur de température qui donne une chronique en fonction du temps de la température intérieure de référence Bref- Une variante de l'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé pour réaliser un effacement partiel de la consommation du(des) radiateur(s) ou climatiseurs(s) électrique(s) mais de façon continue ou en régime permanent, en abaissant la précision de la régulation de la température intérieure, par alternance répétée d'une phase de préchauffage (ou de préclimatisation) et d'une phase d'effacement, cette variante du dispositif comportant : - des moyens d'interface pour enregistrer la température intérieure de référence (entrée 1) issue d'un programmateur 2972578 - 241 - ou d'une programmation par l'occupant ou tout autre opérateur ou appareil ; - des moyens d'interface pour enregistrer l'écart de température de la phase de préchauffage (ou de 5 préclimatisation) oex (entrée 2) et l'écart de température de la phase d'effacement Dey (entrée 3), définis par l'occupant ou tout autre opérateur ou appareil; - des moyens destinés à fournir une mesure représentative de la température intérieure du Local ; 10 - des moyens d'interface permettant de modifier le réglage de la consigne Scons de l'asservissement du (des) radiateur(s) ou climatiseurs électrique(s) ou éventuellement des moyens permettant de couper ou rétablir l'alimentation des radiateurs ou climatiseurs. 15 Le procédé associé à ce dispositif agit préférentiellement pour contrôler la consigne de température Scons des appareils de chauffage électriques ou climatiseurs équipés d'un asservissement de la température intérieure, en alternant de façon répétée une phase de chauffage ou de 20 climatisation à une valeur de la consigne de température Bref + àex, pendant une durée Otx, et une phase de coupure du chauffage (ou de la climatisation) pendant une durée àty à une valeur de la consigne de température Bref - Dey, et ce procédé comportant les étapes suivantes : 25 - fixer préférentiellement àex = àey; - saisir les mesures de la température intérieure, de la température extérieure et de la température intérieure de référence avec un intervalle de temps T (période - 251 - d'échantillonnage) aux instants nT, dits instants d'échantillonnage ; - si Oi (nT) est supérieure ou égal à bref + à0X alors définir la consigne de température Scons du radiateur ou du climatiseur à la valeur Bref - àey, ou couper l'alimentation des radiateurs ou climatiseurs ; - si 0i (nT) est inférieure ou égal à Bref - àey alors définir la consigne de température Scons du radiateur ou du climatiseur à la valeur Bref + àOX, ou allumer les radiateurs ou climatiseurs ; - si Bref - My 0 (allumer) ou à la valeur Oref - à0y si [0i (nT) - 0i ((n-1)T)] Ainsi : - La mise en oeuvre du procédé conduit à une baisse de la consommation électrique de chauffage ou de climatisation en régime permanent ; - Le procédé selon cette variante de l'invention permet de contrôler la température intérieure 0i dans l'intervalle [eref - Dey ; Bref + à0X] (à l'incertitude près due à l'effet de la période d'échantillonnage) avec une précision de température fixée par l'occupant définie par Mx ou à0y, par l'intermédiaire d'une boucle de contrôle ainsi réalisée qui se superpose à la boucle d'asservissement de température du radiateur ou du climatiseur ; - 261 - - On notera que le capteur de mesure de la température intérieure peut être avantageusement différent de celui du radiateur ou climatiseur électrique car il peut être placé à un endroit préféré par l'utilisateur pour son 5 confort. La présente invention sera mieux comprise en référence à la description suivante et des dessins annexés qui illustrent l'invention dans une de ses formes de réalisation, donnée à 10 titre d'exemple non limitatif, et qui permettent de décrire plus finement ses caractéristiques, et avec les résultats obtenus par une maquette réalisée : Sur les dessins, - La figure 1 représente une vue schématique du Local où le 15 dispositif selon l'invention peut être utilisé conformémept à l'invention ; En référence à la figure 1, l'invention a pour but de réaliser l'effacement de la consommation de chauffage d'un Local comportant un ou plusieurs radiateurs électriques 20 équipés d'un asservissement de la température. De même, il pourrait s'agir de climatiseurs. Le Local (1)- est alimenté par le réseau électrique de distribution mono ou triphasé (2); au travers notamment d'un compteur de l'énergie électrique (3), de disjoncteurs (4), et 25 d'un tableau électrique (5) duquel part un réseau électrique interne (6) sur lequel est raccordée l'installation de chauffage électrique. Ledit compteur électrique définit la limite de propriété (3a) entre le réseau du distributeur d'électricité et le Local. L'aval compteur (compteur exclu) 30 est la propriété de l'occupant. - 271 - - La figure 2 est un schéma représentant le dispositif pour réaliser l'effacement selon une forme de réalisation de l'invention. Sur la figure 2, le dispositif selon l'invention (7) est 5 raccordé aux éléments suivants au sein de l'installation de chauffage: - au réseau électrique interne du Local (6) relié au tableau (5) permettant l'alimentation du dispositif ; au programmateur de température (8) permettant à 10 l'occupant de définir une chronique de séquences de valeurs de la température intérieure de référence Bref (8a) au cours de la journée, séquences dont la durée peut varier typiquement avec les produits existant d'environ une quinzaine de minutes à plusieurs heures. Il est courant de 15 définir une température Bref de 20°C dans les périodes de présence de l'occupant au domicile et des valeurs inférieures pendant les périodes d'absence ou la nuit. Le dispositif selon l'invention utilise cette température intérieure de référence si elle existe ; Sinon, il est 20 nécessaire, de prévoir au sein du dispositif selon l'invention une interface pour que l'occupant puisse la programmer ou, de prendre Bref = 6i(t) aux dates to ou t1 (en l'absence de phase de préchauffage). Le dispositif selon l'invention prend en compte la température intérieure de 25 référence dudit programmateur et ses variations éventuelles mais il peut fonctionner indépendamment. au fil pilote (11) du (des) radiateur(s) (9) équipé(s) d'un asservissement de la température intérieure mesurée par le capteur du radiateur (10) afin de donner les ordres de 30 changement de la consigne de l'asservissement ()cons du (des) radiateur(s) ; - 281 - - aux capteurs de la température intérieure (12) et de la température extérieure (13) du dispositif selon l'invention ; - à une interface de communication avec l'occupant ; cette interface permet de paramétrer les grandeurs en entrée suivantes nécessaires au procédé selon l'invention : o la température intérieure de référence bref (8a) si elle n'est pas fournie par le programmateur ; ^ l'écart de température de la phase de préchauffage àex (12a) et l'écart de température de la phase d'effacement ~8y (12b) ; ^ les coefficients Tl, 12 (14a) et R1 (14b) de l'équation caractéristique du modèle thermique du Local équipé de l'installation de chauffage, donnant son comportement en régime transitoire ; ^ la puissance électrique de chauffage ou de climatisation du Local (14c); ^ la date tl (15) de début de la phase d'effacement. Et de fournir en sortie : 0 la durée de la phase de préchauffage Otx (16a) ; o la durée de la phase d'effacement àty (16b); En particulier, àty peut être avantageusement communiquée à un compteur intelligent (3) ou tout autre système via une interface (16) pour informer un opérateur ou le distributeur d'électricité de la durée de la phase d'effacement àty, en transmettant aussi la puissance électrique effacée. Inversement, le compteur intelligent ou ledit système peut demander une durée de la phase d'effacement que cherchera à réaliser au mieux le dispositif à l'aide des procédés selon l'invention. - 291 - La figure 3 est le schéma bloc du procédé {17) selon l'invention permettant de fournir la durée de la phase d'effacement àty. La figure 4 montre la variante du dispositif selon l'invention pour contrôler la température intérieure à partir de la température intérieure de référence bref et des écarts de température Mx et àey définie par l'occupant par rapport à ladite température intérieure de référence, ce dispositif de boucle de régulation permettant de définir une précision moins élevée de contrôle de la température intérieure apportant une baisse de la consommation électrique du radiateur. La sortie de la dite boucle de régulation est connectée au radiateur électrique par l'intermédiaire d'une interface (19) pour adapter les signaux au fil pilote ou tout autre moyen permettant d'agir sur la consigne Scons (19a) de l'asservissement (18) de la température intérieure du radiateur. (20) est le système du Local équipé du radiateur électrique sur lequel agit l'asservissement (18) en actionnant une puissance de chauffage. On notera que le fil pilote du radiateur électrique peut de façon normalisée recevoir 6 ordres (normal où la consigne est réglée par un bouton sur le radiateur ou une télécommande, normal-1°C, normal-2°C, normal-3°C, hors gel, arrêt) permettant de baisser la consigne econs. La figure 5 est un modèle thermique du Local équipé de 30 l'installation de chauffage tel qu'utilisé dans le brevet n FR 1001207 pour calculer la résistance RI et les constantes de temps caractéristiques T1, 12 du comportement - 301 - en régime transitoire du Local équipé du système de chauffage. La figure 6 montre le résultat de la maquette du dispositif 5 selon l'invention. Un premier essai est réalisé avec une seule phase d'effacement. Avant la date tl, la température intérieure (26) est contrôlée par l'asservissement des radiateurs électriques (18) à la température intérieure de référence de 10 20°C (8a); la durée calculée à l'avance de la phase d'effacement àty1 (16b) est de 1858 secondes à partir de tl (15), dey (12b) étant fixé à 4°C. On voit que la durée de la phase d'effacement obtenue est conforme avant que la température intérieure n'atteigne 16°C. A la suite de la 15 phase d'effacement, la température intérieure est régulée à nouveau par l'asservissement des radiateurs électriques à 16°C. Un second essai inclus une phase de préchauffage et l'on montre l'évolution de la température intérieure (27) ; la 20 durée (12a) calculée à l'avance de la phase de préchauffage est de àtx = 823 secondes et ainsi, l'on applique le chauffage en date to = tl - 823 secondes avec une température intérieure de référence de Bref + tex (avec bref° 20°C, oex= +4°C) ; il suit une phase d'effacement de durée àty à une 25 valeur de la température intérieure de référence bref - My (avec bref= 20°C, oe +4°C). La durée calculée à l'avance de la phase d'effacement àty est de 3005 secondes à partir de tl et l'on voit que le résultat est conforme. Du fait de la phase de préchauffage, la durée de la phase d'effacement 30 t2 - t1 de 3005 secondes s'approche de la durée souhaitée de - 311 - 3600 secondes comme l'indique la courbe de la température intérieure de référence (28). La température intérieure est ensuite maintenue un court moment à Bref - dey, selon} la valeur de la référence (28) avant de réappliquer la 5 température intérieure de référence Bref à 20°C. On observe que sans la phase de préchauffage, la durée de l'effacement n'est que de 1858 secondes la phase de préchauffage apporte 61% de durée de la phase d'effacement en plus et contribue à maintenir la moyenne de la température 10 intérieure sur l'heure en cours. On observe qu'il n'est pas possible de maintenir l'effacement du chauffage pendant la durée de lh (3600 secondes) souhaitée initialement tout en maintenant la température intérieure dans la plage de confort entre les bornes de 24 et 16 degrés. 15 On observe que la température extérieure (32) varie peu pendant l'essai. Le chauffage (33) est bien coupé pendant la phase d'effacement. La figure 7 montre les résultats de la variante du dispositif 20 selon l'invention : - dans un premier essai, où la variante est utilisée, la température intérieure (34) évolue autour de la température intérieure de référence (35) qui est appliquée selon l'invention en alternance à Bref + àex = 25 21°C (8b) et Bref - My = 19°C (8c). On observe une succession de phases de préchauffage et d'effacement. La précision définie est donc de 1°C. - Dans un second essai, la variante de l'invention n'est pas utilisée ; l'asservissement des radiateurs 30 maintient la température intérieure (36) autour de la consigne de 20°C avec une précision définie de 0,1°C. - 321 - On observe que les moyennes de la température intérieure selon les deux essais (ligne tirets 34a : moyenne de la température intérieure premier essai et ligne tirets gras 36a : moyenne de la température intérieure second essai) sont quasi identiques respectivement à 20,15°C et 20,05°C. En revanche, on voit sur la figure 8 l'écart, sur une journée, de la consommation électrique de l'installation de chauffage entre les deux essais. La consommation électrique dans le premier essai selon la variante de l'invention (38) est nettement inférieure à celle obtenue dans le second essai (37). L'écart varie en fonction des caractéristiques thermiques du Local (cf. Fig. 5) d'où l'importance d'en déterminer les valeurs. La figure 9 est un système de chauffage intelligent (40) équipé du dispositif selon l'invention et sa variante, qui sont raccordés au dispositif classique de commande du radiateur électrique (39) comprenant un asservissement de la température intérieure à partir du capteur de température (10) du radiateur. Ledit système intelligent permet en plus dudit dispositif classique : - de régler la précision de contrôle de la température intérieure et de réduire la consommation du radiateur électrique par la variante du dispositif selon l'invention mettant en oeuvre un procédé d'effacement partiel (42), à partir des informations (8a), (12) et (12a), (12b); - de fournir avec le dispositif et les procédés selon l'invention (41) la durée de la phase de préchauffage (16a) ou la durée de la phase d'effacement (16b) et de réaliser lesdites phases, à partir des informations (8a), (12), (12a), (12b), (13), (14a), (14b), (14c) et (15) ; - 331 - - de calculer (43) les valeurs desdites résistance R1 et constante de temps caractéristique T1 d'une équation caractéristique d'un modèle donnant le comportement thermique en régime transitoire du Local équipé de ladite installation. La figure 10 représente un schéma de principe de l'application de l'invention pour écrêter une pointe de consommation sur un réseau de distribution d'électricité. La courbe (44) est la puissance consommée par un ensemble de charges raccordées au dit réseau en fonctionnement habituel entre 18h30 et 19h30, heure typique de pointe de consommation électrique en hiver. (45) représente la puissance modifiée après effacement de nombreuses installations de chauffage ou parties d'installations de chauffage en utilisant l'invention. En effet, il est possible d'agencer dans le temps des phases d'effacement de durée AtY correspondant chacune à une puissance électrique P _i (couple Aty i, P i; (46)) desdites installations de chauffage, dès lors que les durées desdites phases sont connues à l'avance selon l'invention. Les effacements desdites installations de chauffage peuvent être programmés ou commandés, selon différents moyens connus, à différentes dates tl précitées et les différentes phases d'effacement s'effectueront avec des durées effectives voisines des durées Atyi calculées à l'avance, car selon l'invention les paramètres essentiels ont été pris en compte notamment la température extérieure et les caractéristiques du modèle thermique du Local équipé de l'installation de chauffage donnant son comportement en régime transitoire. L'invention apporte une solution qui peut être avantageusement planifiée en fonction des nombreux paramètres précités dans la présente invention pour créer des phases d'effacement répondant aux besoins des occupants des - 341 - Locaux et aux problèmes de pointe de consommation rencontrés par les distributeurs d'électricité. L'ensemble des couples (Ot y i, P _i ; (46), i entier naturel = 1 à N) constitue une capacité globale d'effacement (relativement à N installations de chauffage) dont la valeur est tout à fait calculable avec une bonne approximation selon l'invention. Il est donc possible d'avoir une bonne estimation à l'avance de cette capacité globale d'effacement qui pourrait être gérée par des opérateurs et soulager les contraintes rencontrées par les distributeurs d'électricité.