Brevet FR3017930A1 — publié le 20150828

La présente invention se rapporte à un dispositif de commande d'au moins un appareil de chauffage. Cette invention se situe dans le domaine particulier du pilotage 5 d'au moins un appareil de chauffage électrique, en réponse à une demande d'effacement ou une sollicitation tarifaire. Une - solution d'effacement » de consommation électrique, encore appelée - lissage de la courbe de charge par le pilotage de la demande », consiste essentiellement, lorsque l'on constate un déséquilibre entre l'offre et la 10 demande d'électricité à, de manière provisoire, réduire la consommation physique d'un site donné ou d'une pluralité d'acteurs. Cet effacement est déclenché par une stimulation extérieure qui peut être une valeur de tarification de l'électricité élevée provenant d'un compteur - intelligent » ou bien d'un service internet, ou une valeur de pointe mobile avec ou sans préavis provenant 15 d'un compteur - intelligent » ou bien d'un service internet. Autrement dit, un effacement de consommation est un outil qui permet d'optimiser la consommation électrique en ne consommant pas d'électricité pendant une certaine durée ou alors de reporter sa consommation. Cela permet de soulager les puissances appelées aux heures de pointe et, de 20 cette manière, d'écrêter les pics de consommation sans nécessiter de recourir à des moyens de production d'électricité supplémentaires. De telles solutions d'effacement pour des appareils de chauffage à effet Joule dans des bâtiments du secteur tertiaire existent déjà sur le marché. Toutefois, ces solutions sont généralement coûteuses car elles nécessitent 25 l'utilisation de plusieurs relais de puissance permettant de couper l'alimentation directe des convecteurs au niveau du tableau électrique qui équipe le bâtiment. Leur installation est également coûteuse car il est nécessaire de modifier le câblage de puissance. La présente invention vise à combler cette lacune. 30 Ainsi, la présente invention est relative à un dispositif de commande d'un moins un appareil de chauffage électrique disposé dans un bâtiment, dont le fonctionnement est géré par un automatisme ayant une fonction de limitation d'énergie, cet automatisme transmettant audit appareil de chauffage des ordres de marche/arrêt, et/ou allures, et/ou consigne de fonctionnement en fonction de la température détectée à l'extérieur du bâtiment, par une première sonde. Cette fonction, également appelée - anti gaspillage », permet de 5 limiter le temps de fonctionnement (donc l'énergie consommée) d'un ensemble d'émetteurs électriques. Ces appareils sont d'ailleurs imposés par la règlernentation thermique si la surface chauffée dépasse 400 m2 (sauf si le chauffage est arrêté automatiquement en cas d'ouverture de l'un des ouvrants du bâtiment). 10 Ce dispositif se caractérise en ce qu'il comprend au moins une sonde de température supplémentaire dont la valeur est calée sur une température prédéterminée correspondant à un temps de fonctionnement limité du chauffage, voire d'absence de chauffage, ainsi qu'un module comportant un micro-processeur qui, lorsqu'il reçoit une information extérieure d'effacement, 15 est configuré pour transmettre audit appareil, par l'intermédiaire d'un second module un ordre de commutation de la température extérieure mesurée provenant de ladite première sonde vers une valeur leurrée, c'est-à-dire imposée, provenant de ladite sonde de température supplémentaire pendant une durée prédéterminée. 20 Selon d'autres caractéristiques non limitatives et avantageuses de l'invention : - ledit automatisme comprend un programmateur, un gestionnaire d'énergie ou un automate de régulation ; - ladite au moins une sonde de température supplémentaire est 25 calée sur une température supérieure à la première sonde jusqu'à une température de non chauffage ; - lesdites sondes de température sont des sondes de température à éléments résistifs de sortie résistante variable ou bien calée sur une valeur comprise dans la gamme 0-10V; 30 - ladite information extérieure d'effacement reçue par ledit module est transmise par une liaison sans fil ou filaire; - ladite information extérieure d'effacement est transmise par un compteur électrique communicant ou par internet ; - ledit appareil électrique est compris dans le groupe suivant : 35 convecteur électrique, radiateur/panneau rayonnant électrique, radiateur à inertie, plancher et plafond à chauffage électrique intégré. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préféré de l'invention qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est un schéma montrant une installation électrique de chauffage équipée d'un dispositif selon un mode de réalisation de l'invention. - la figure 2 est un graphique qui représente le pourcentage de charge en fonction de la température extérieure (partie X), la valeur de la 5 résistance correspondant à ladite température extérieure (partie Y) et la valeur d'une sortie 0-10V d'une sonde correspondant à ladite température extérieure (partie Z). Sur la figure 1 est représentée schématiquement une installation électrique de chauffage équipant un bâtiment, par exemple à usage tertiaire. 10 On a ici affaire à au moins un appareil de chauffage électrique R. Pour la clarté du présent exposé, on considèrera un seul appareil de chauffage. Mais il est bien entendu que, dans la réalité, plusieurs appareils R peuvent être présents, qu'ils soient de même type ou de nature différente. Le fonctionnement de cet appareil R est géré par un automatisme 15 A, connu en soi, qui possède une fonction de limitation d'énergie. On parle aussi d'automate de gestion d'énergie ou de "GTB" pour "Gestion Technique de Bâtiment". Cette fonctionnalité de limitation d'énergie détermine, en fonction de la température extérieure, c'est-à-dire en dehors du bâtiment, et de réglages 20 (consigne et écart), un pourcentage de charge qui, associé à une base de temps, produit une durée de mise sous tension de chauffage qui varie selon les besoins. La partie X de la figure 2 représente, à titre illustratif, un exemple de loi de charge (c'est-à-dire de temps de fonctionnement autorisé) en fonction de la température extérieure. Ainsi, par exemple, si la température extérieure 25 mesurée un matin est de 0°C, l'automatisme va déclencher un ordre de chauffage pendant une certaine durée (78% de la base de temps sur le graphique). Si, dans la même journée, par exemple dans l'après-midi, une température extérieure de 10°C (donc de valeur bien supérieure à 0°C) est mesurée, alors l'automatisme va gérer le fonctionnement des appareils de 30 chauffage pour obtenir, dans le bâtiment, une température globale sensiblement identique à celle qui y régnait le matin et ceci en limitant le temps de fonctionnement des appareils de manière à éviter les augmentations locales de consigne, voir de limiter les consommations liées aux oublis d'ouverture de fenêtres. Cette température extérieure est généralement mesurée par une sonde de température de type connu, par exemple de type résistif. Dans certains 5 cas, cette sonde résistive transmet directement un signal de sortie de type 0- 10V. A titre indicatif, il peut s'agir de sondes CTN100 ou CTN1000 (sondes consistant en des thermistances dont la résistance diminue de façon uniforme avec la température) ou de sondes PT100 ou PT1000 (sondes 10 constituées d'un filament de platine entourant une tige de verre ou non, dont la caractéristique est de changer de résistance en fonction de la température). Cette valeur de résistance est directement mesurée par l'automate ou bien transformée en signal analogique 0-10V ou 4-20nnA. A titre d'exemple, les parties Y et Z de la figure 2 nous montrent l'évolution de la 15 valeur d'une résistance ou bien d'une sortie 0-10V en fonction de la température extérieure. Comme représenté sur la figure 1 ci-jointe, si la température extérieure mesurée par la première sonde SR est basse, l'automatisme A autorisera l'appareil R à fonctionner pendant une durée déterminée en fonction 20 de la loi de programmation qui lui a été appliquée par l'exploitant. Conformément à l'invention, le dispositif comprend au moins une sonde de température supplémentaire S1, Sn dont la valeur de la résistance est calée sur une température prédéterminée correspondant à un temps de fonctionnement limité du chauffage ou d'absence de chauffage (Température 25 dite de non chauffage). Selon l'invention, le dispositif de commande comprend également un module B1 qui comporte un microprocesseur qui, lorsqu'il reçoit une information extérieure d'effacement, transmet à un second module B2, qui est en réalité un commutateur, une information de "leurre" lui indiquant qu'il doit 30 passer de la mesure de la première sonde SR vers la mesure de la sonde de température supplémentaire S1, Sn. Autrement dit, alors qu'en fonctionnement normal, la température extérieure TE réelle relevée par la première sonde SR conditionne le déclenchement des appareils de chauffage R, dans ce cas précis, l'information de 35 température normalement délivrée par cette sonde est ignorée et seule celle délivrée par la sonde de température supplémentaire S1, Sn est prise en compte. Ainsi, si cette sonde de température supplémentaire S1, Sn est calée sur une température de 20°C, alors cette température correspondra à une durée prédéterminée d'absence de chauffage (TNC : Température de Non Chauffage). En revanche, si ladite sonde est calée sur 10°C, alors cette température correspondra à une durée prédéterminée de chauffage modéré, et en tout état de cause utilisant une énergie de chauffage inférieure à celle qui serait délivrée si l'on tenait compte de la température TE mesurée par la première sonde SR. A titre d'exemple, et comme représenté sur la figure 2 (parties X 10 et Y), si l'on souhaite couper totalement le chauffage, il suffira de choisir une sonde de température supplémentaire S1, Sn de 1205 ohm pour leurrer l'automate A, valeur qui correspond à la TNC de 20°C. Le dispositif, s'il est utilisé avec plusieurs sondes de température supplémentaires Si, Sn permet de jouer sur différents temps de fonctionnement 15 de l'appareil de chauffage R, ce qui peut être déterminé en fonction de la valeur de l'ordre d'effacement ainsi que de la limite basse du confort voulu par l'exploitant pendant l'effacement. Cette information d'effacement i1, i2 peut être directe ou par sollicitation tarifaire et peut être transmise, via une liaison filaire, par un 20 compteur électrique communicant F ou par internet G au module Bl. Par l'expression "compteur électrique communicant", on entend un compteur qui est apte à recevoir et envoyer des données et des ordres sans intervention physique d'un technicien. Installé chez les clients finaux et relié à un centre de supervision, il est en interaction permanente avec le réseau qu'il 25 contribue à rendre "intelligent". Dans un autre mode de réalisation, la communication avec le module B1 peut se faire par liaison sans fil ou sans ajout de fil (radio ou CPL). Ainsi, pendant la durée de l'effacement, le module B2 modifie en quelque sorte la température extérieure TE mesurée habituellement par une 30 température extérieure leurrée Tel afin de maitriser la puissance "injectée" dans le bâtiment et, ainsi, trouver le bon compromis entre sollicitation tarifaire ou d'effacement, confort et puissance. L'invention se prête tout particulièrement aux installations de chauffage électrique existantes faisant usages de convecteurs, de panneaux 35 rayonnants, de planchers et plafonds rayonnant et/ou de ventilo-covecteurs à deux fils (avec batterie électrique). Selon l'invention, on ne modifie pas le circuit de puissance des appareils de chauffage R. On "leurre" seulement une fonctionnalité qui a déjà ce pouvoir de coupure. Cette solution est par conséquent peu coûteuse (pas de nécessité d'installation de relais de puissance). Pour récapituler, la présente invention présente les avantages suivants : - elle est peu intrusive ; - elle ne nécessite pas d'ajouter des équipements de coupure ; - elle permet, dans le cas d'utilisation de plusieurs sondes de 10 température supplémentaires, de moduler l'énergie consommée par le chauffage en fonction d'un ordre tarifaire. - elle ne nécessite pas d'audit initial poussé du système de gestion du chauffage ; 15 - elle s'adapte facilement aux installations existantes ; - elle présente peu de risque de perturbation des autres fonctions du système de gestion. REVENDICATIONS1. Dispositif de commande d'au moins un appareil de chauffage électrique (R) disposé dans un bâtiment, dont le fonctionnement est géré par un automatisme (A) ayant une fonction de limitation d'énergie, cet automatisme (A) transmettant audit appareil de chauffage (R) des ordres de marche/arrêt, et/ou allures, et/ou consigne de fonctionnement en fonction de la température (TE) détectée à l'extérieur du bâtiment, par une première sonde (SR), caractérisé par le fait qu'il comprend au moins une sonde de température supplémentaire (S1, Sn) dont la valeur est calée sur une température prédéterminée (TE1, TEn) correspondant à un temps de fonctionnement limité du chauffage, voire d'absence de chauffage, ainsi qu'un module (B1) comportant un micro-processeur qui, lorsqu'il reçoit une information extérieure d'effacement (i1, i2), est configuré pour transmettre audit appareil (R) par l'intermédiaire d'un second module (B2), un ordre de commutation de la température mesurée (TE) provenant de ladite première sonde (SR) vers une valeur de température extérieure leurrée (TEl), c'est-à-dire imposée, provenant de ladite sonde de température supplémentaire (S1, Sn) pendant une durée prédéterminée. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit automatisme (A) comprend un programmateur ou un automate. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que ladite au moins une sonde de température supplémentaire (S1, Sn) est calée sur une température supérieure à la première sonde (SR) jusqu'à une température de non chauffage. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, 25 caractérisé par le fait que lesdites sondes de température (SR, S1, Sn) sont des sondes de température à éléments résistifs ou calée sur une valeur comprise dans la gamme 0-10V. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite information extérieure d'effacement (il, i2) 30 reçue par ledit module (B1) est transmise par une liaison filaire ou sans fil. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite information extérieure d'effacement (il, i2) est transmise par un compteur électrique communicant (F) ou par internet (G).. Installation électrique qui comporte un dispositif de commande selon rune des revendications précédentes, caractérisée par le fait que ledit appareil électrique (R) est compris dans le groupe suivant convecteur électrique, radiateur/panneau rayonnant électrique, radiateur à inertie, plancher et plafond à chauffage électrique intégré.