Brevet FR3048761A1 — publié le 20170915

Dispositif d'économie d'énerCe autonome pour chauffe-eau La présente invention est relative à un dispositif d'économie d'énergie autonome permettant la programmation automatique d'un appareil électrique type chauffe-eau électrique, non intelligent, raccordé au réseau électrique en permanence ou fonctionnant selon des périodes tarifaire par contacteur ou programmateur. 10 Le chauffe-eau électrique, non intelligent, comporte de manière générale un thermostat pourvu d'une sonde de température qui est intégré au chauffe-eau et qui permet de mesurer la température de l'eau présente dans la cuve du chauffe-eau. 15 On connaît des thermostats électroniques dits « intelligents » pour chauffe-eau qui comportent des fonctions d'apprentissage et qui réalise des programmes de chauffe à différentes heures et à différentes températures de chauffe. Ces thermostats électroniques dits « intelligents » comportent toujours une sonde 20 de température qui doit être montée dans le chauffe-eau électrique non intelligent en remplacement de celle prévue par le constructeur. Ces thermostats électroniques dits « intelligents » peuvent modifier les caractéristiques techniques de chauffe-eau et engendrer des défauts de fonctionnement qui ne sont pas garanties par le constructeur. 25 On connait également des programmateurs mécaniques ou électroniques permettant au client de programmer des heures fixes de mise sous tension du chauffe-eau électrique non intelligent. Ces programmateurs mécaniques ou électroniques sont installés sur l'alimentation principale du chauffe-eau, mais ne 30 permettent pas d'enregistrer les habitudes d'utilisation du foyer afin de diminuer les consommations électriques. L'objet de la présente invention consiste en un dispositif d'économie d'énergie autonome qui se positionne sur la ligne d'alimentation du chauffe-eau non 35 intelligent et qui va permettre de programmer automatiquement celui-ci à partir d'un apprentissage des habitudes du foyer dans lequel il est installé pour le rendre intelligent sans avoir à faire de modification du chauffe-eau donc sans risquer de détériorer ou de modifier les caractéristiques des organes de sécurité dudit chauffe-eau équipé du dispositif d'économie d'énergie. 40 Le dispositif d'économie d'énergie autonome suivant la présente invention permet de prendre le contrôle d'un chauffe-eau raccordé à un réseau électrique comportant une phase P, un neutre N et un conducteur de protection T fonctionnant en alimentation permanente ou selon des périodes tarifaires par 45 contacteur ou programmateur. 3048761 2 Le dispositif d'économie d'énergie autonome suivant la présente invention comporte des entrées El, E2, E3 et des sorties Si, S2, S3 et entre les entrées El et E2 et les sorties Si et S2 au moins un composant électronique permettant de supprimer ou de réduire les durées de chauffe du chauffe-eau sans modifier les caractéristiques techniques du chauffe-eau, afin d'adapter son fonctionnement aux besoins réels de l'utilisateur. Le dispositif d'économie d'énergie autonome permettant le contrôle d'un chauffe-eau suivant la présente invention comporte au moins un capteur de température 10 monté sur l'entrée ou la sortie d'eau du chauffe-eau. Le composant électronique du dispositif d'économie d'énergie autonome permettant le contrôle d'un chauffe-eau suivant la présente invention comporte au moins un capteur de courant permettant de connaitre l'état de fonctionnement du 15 thermostat du chauffe-eau. Le composant électronique du dispositif d'économie d'énergie autonome permettant le contrôle d'un chauffe-eau suivant la présente invention comporte au moins un relais piloté permettant de réduire les temps de chauffe du chauffe-eau. 20 Le dispositif d'économie d'énergie autonome permettant le contrôle d'un chauffe-eau suivant la présente invention comporte au moins un capteur de débit monté sur l'entrée ou la sortie du chauffe-eau. 25 Le dispositif d'économie d'énergie autonome permettant le contrôle d'un chauffe- eau suivant la présente invention comporte au moins un moyen de communication avec des supports de gestion externe connectés en réseau interne ou externe avec l'internet. 30 Le dispositif d'économie d'énergie autonome permettant le contrôle d'un chauffe- eau suivant la présente invention comporte au moins un composant électronique constitué d'un microcontrôleur permettant de mémoriser les historiques de mesures. 35 Le dispositif d'économie d'énergie autonome permettant le contrôle d'un chauffe- eau suivant la présente invention comporte au moins un composant électronique constitué d'un microprocesseur associé à un composant permettant de mémoriser les historiques de mesures. 40 Le dispositif d'économie d'énergie autonome permettant le contrôle d'un chauffe- eau suivant la présente invention est constitué d'un boitier venant se raccorder à l'alimentation électrique principale du chauffe-eau, de moyens de connexion permettant la fixation de la carte électronique primaire comprenant au moins un composant électronique et un algorithme de pilotage permettant de supprimer ou 45 réduire les durées de chauffe du chauffe-eau et d'un couvercle de protection venant se fixer sur ledit boitier. 3048761 3 Le dispositif d'économie d'énergie autonome permettant le contrôle d'un chauffe-eau suivant la présente invention comporte un boitier dont le couvercle de protection comporte une fenêtre permettant le passage d'un voyant de contrôle agencé sur la carte électronique primaire. Le dispositif d'économie d'énergie autonome permettant le contrôle d'un chauffe-eau suivant la présente invention comporte un boitier pourvu d'une première ouverture latérale permettant la connexion à la carte électronique primaire d'un filaire reliant cette dernière à au moins un capteur de température monté soit sur 10 l'entrée d'eau froide soit sur la sortie d'eau chaude du chauffe-eau. Le dispositif d'économie d'énergie autonome permettant le contrôle d'un chauffe-eau suivant la présente invention comporte un boitier pourvu d'une seconde ouverture latérale permettant la connexion à la carte électronique primaire du 15 câble d'alimentation, reliant cette dernière au chauffe-eau. Le dispositif d'économie d'énergie autonome permettant le contrôle d'un chauffe-eau suivant la présente invention comporte un boitier pourvu d'une troisième ouverture latérale permettant la connexion à la carte électronique primaire d'un 20 autre filaire reliant cette dernière à au moins un capteur de débit monté soit sur l'entrée d'eau froide soit sur la sortie d'eau chaude du chauffe-eau. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de mieux comprendre l'invention, les 25 caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer : Figures 1 et 2 sont des vues illustrant l'installation du dispositif d'économie d'énergie autonome suivant la présente invention sur un chauffe-eau connu en 30 soi. Figure 3 est une vue en perspective éclatée représentant le boitier du dispositif d'économie d'énergie autonome suivant la présente invention. 35 Figure 4 est une vue schématique illustrant le raccordement électrique du dispositif d'économie d'énergie autonome suivant la présente invention. Figure 5 est une vue schématiques illustrant un exemple de raccordement électrique du dispositif d'économie d'énergie autonome suivant la présente 40 invention sur le circuit électrique d'un chauffe-eau électrique. On a montré en figures 1 et 2 un chauffe eau 1 connu en soi raccordé à un tuyau d'arrivée d'eau froide la et à un tuyau de sortie d'eau chaude 1 b. Le chauffe-eau 1 comporte un thermostat de régulation 1c qui est raccordé par l'intermédiaire 45 d'un câble électrique 1 d à l'alimentation générale du secteur. 3048761 4 Le thermostat de régulation 1c permet de contrôler et de réguler la température de l'eau à l'intérieur de la cuve du chauffe-eau 1. Le thermostat de régulation 1 pilote l'alimentation de la résistance électrique, la coupant lorsque l'eau au sein de la cuve a atteint la température souhaitée, ou l'alimentant si de l'eau chaude a été tirée de la cuve et/ou que l'eau de la cuve a refroidi. Le dispositif d'économie d'énergie autonome 2 suivant la présente invention est monté directement sur l'alimentation générale du secteur en amont du thermostat de régulation 1c du chauffe-eau 1. Le dispositif d'économie d'énergie autonome 2 comporte des connexions constituées de connecteurs à vis ou à ressort ou à «bornier enfichable» formant les entrées El, E2, E3 et les sorties Si, S2, S3 dudit dispositif d'économie (figure 4). Le dispositif d'économie d'énergie autonome 2 comporte des entrées El, E2, E3 et des sorties Si, S2, S3 et entre l'une au moins des entrée El ou E2 et des sorties Si ou S2 au moins une carte électronique primaire 7 comprenant au moins un composant électronique 3, 4 et un algorithme de pilotage permettant de contrôler l'alimentation électrique du chauffe-eau 1 connecté en aval du dispositif. Un exemple de raccordement électrique du dispositif d'économie d'énergie autonome 2 entre l'alimentation général électrique de l'installation du logement El, E2, E3 et les sorties Si, S2, S3 du chauffe-eau 1 est illustrée en figure 5. Dans ce cas le dispositif d'économie d'énergie autonome 2 comporte entre l'entrée El et la sortie Si, le premier composant électronique 3 de la carte électronique primaire 7 assurant une fonction type interrupteur ou relais, qui est connecté par l'intermédiaire de l'entrée El à la phase P du fournisseur d'électricité et par l'intermédiaire de la sortie Si au chauffe-eau 1. Le premier composant électronique 3 de type interrupteur ou relais permet d'alimenter en courant électrique le chauffe-eau 1 selon les périodes d'alimentation pilotées par l'algorithme de la carte primaire 7 du dispositif 35 d'économie d'énergie autonome 2. La seconde entrée E2 est reliée directement à la seconde sortie S2 du chauffe-eau 1 mais sur laquelle est connectée le second composant électronique 4 de la carte électronique primaire 7 du dispositif d'économie d'énergie autonome 2 afin 40 de pouvoir détecter le courant circulant dans la connexion selon l'état du thermostat 1 c et donc de permettre de renseigner l'algorithme de la carte primaire 7 du dispositif d'économie d'énergie autonome 2 sur les périodes d'alimentation électrique du chauffe-eau 1. 45 3048761 5 La troisième entrée E3 est directement connectée à la sortie S3 du dispositif d'économie d'énergie autonome 2. Il peut être prévu d'autres solutions de raccordement électrique et de positionnement des composants électroniques 3 et 4 entre les entrées El, E2 et les sorties Si, S2 sans pour cela modifier le fonctionnement du dispositif d'économie d'énergie autonome 2. Le second composant électronique 4 est constitué d'au moins un capteur de 10 courant permettant de connaitre l'état de fonctionnement du thermostat de régulation 1 c du chauffe-eau 1. Le capteur de courant 4 permet de connaitre les périodes de chauffe du thermostat de régulation 1 c et la consommation électrique du chauffe-eau 1. Egalement le capteur de courant 4 peut permettre la détection ou la présence de calcaire dans le chauffe-eau 1. 15 Le capteur de courant 4 permet en fonction des lectures effectuées sur le courant circulant dans la connexion d'une part d'envoyer et d'enregistrer lesdites informations vers l'algorithme de pilotage de la carte électronique primaire 7 du dispositif d'économie d'énergie autonome 2 afin d'analyser les profils d'utilisation 20 du chauffe-eau 1 par les utilisateurs et d'autre part de mesurer et d'enregistrer la consommation électrique dudit chauffe-eau. Le dispositif d'économie d'énergie autonome 2 peut comporter au moins un capteur de température 5 qui est agencé soit sur le tuyau d'entrée d'eau froide la 25 soit sur le tuyau de sortie d'eau chaude 1 b du chauffe-eau 1. Le capteur de température 5 peut être monté en n'importe quelle zone de l'installation soit à proximité du chauffe-eau 1 soit de manière éloignée sans pour cela modifier le fonctionnement du dispositif d'économie d'énergie autonome 2. 30 Le capteur de température 5 permet de connaitre les horaires temps de soutirage d'eau par l'utilisateur et la détection d'une présence permettant de déterminer les horaires de consommation d'eau froide ou chaude par l'utilisateur. Le capteur de température 5 est relié par un filaire 8 à la carte électronique primaire 7 du dispositif d'économie d'énergie autonome 2 afin d'enregistrer les temps de soutirage et les horaires de consommation d'eau froide ou chaude de l'utilisateur pour les comparer aux informations issues du capteur de courant 4 afin d'affiner les profils d'utilisation du chauffe-eau 1 par les utilisateurs. Le dispositif d'économie d'énergie autonome 2 peut comporter au moins un capteur de débit 6 qui est agencé soit sur le tuyau d'entrée d'eau froide 1a soit sur le tuyau de sortie d'eau chaude 1 b du chauffe-eau 1. Le capteur de débit 6 permet de connaitre la quantité d'eau froide alimentant le chauffe-eau 1 ou la quantité d'eau chaude soutirée dudit chauffe-eau. 3048761 6 Le capteur de débit 6 est relié par un filaire 9 à la carte électronique primaire 7 du dispositif d'économie d'énergie autonome 2 afin de d'enregistrer les quantités d'eau froide ou d'eau chaude utilisées par l'utilisateur pour les comparer aux informations issues du capteur de courant 4 et/ou du capteur de température 5 afin d'affiner les profils d'utilisation du chauffe-eau 1 par les utilisateurs. La carte électronique primaire 7 du dispositif d'économie d'énergie autonome 2 comporte au moins un composant électronique constitué d'un microcontrôleur ou d'un microprocesseur associé à un composant permettant de mémoriser les 10 historiques de mesures provenant de l'interrupteur 3, du capteur de courant 4, et/ou du capteur de température 5 et/ou du capteur de débit 6. L'algorithme de pilotage de la carte électronique primaire 7 du dispositif d'économie d'énergie autonome 2 peut être également paramétré par l'utilisateur 15 en fonction des caractéristiques du chauffe-eau 1 des dimensions de la cuve, et du niveau de confort recherché. L'algorithme de pilotage de la carte électronique primaire 7 permet en fonction d'une part des renseignements obtenus par le capteur de courant 4, et/ou le 20 capteur de température 5 et/ou le capteur de débit 6 et d'autre part des paramétrages issus des caractéristiques techniques du chauffe-eau 1 de piloter l'interrupteur ou relais 3 pour réduire les temps de chauffe dudit chauffe-eau. Le dispositif d'économie d'énergie autonome 2 peut comporter une carte 25 électronique secondaire ou un composant secondaire permettant la communication avec des supports de gestion externe connectés en réseau interne ou externe avec l'internet. Les moyens de communication peuvent être constitué par un circuit électronique 30 permettant de communiquer à travers différents protocoles et supports de communication connus à ce jour tel que VVIFI, Bluethooth, Courant Porteur, UNB (Ultra Narrow Band - Ultra Bande Etroite), LoRaWAN (Long Range Wide-area network que l'on peut traduire par ( REVENDICATIONS1. Dispositif d'économie d'énergie autonome (2) permettant le contrôle d'un chauffe-eau (1) raccordé à un réseau électrique comportant une phase P, un neutre N et un conducteur de protection T fonctionnant en alimentation permanente ou selon des périodes tarifaires par contacteur ou programmateur, caractérisé en ce qu'il comporte des entrées Fi, E2, E3 et des sorties Si, S2, 53 et entre les entrées El et E2 et les sorties Si et 52 au moins une carte électronique primaire (7) comprenant au moins un composant électronique (3, 4) et un algorithme de pilotage afin de supprimer ou réduire les durées de chauffe du chauffe-eau (1) sans modifier les caractéristiques techniques dudit chauffe-eau, et d'adapter son fonctionnement aux besoins de l'utilisateur. 2. Dispositif d'économie d'énergie autonome (2) permettant le contrôle d'un chauffe-eau (1) suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le premier composant électronique est constitué d'au moins un interrupteur ou un relais piloté (3) permettant de réduire les temps de chauffe du chauffe- eau (1). 3. Dispositif d'économie d'énergie autonome (2) permettant le contrôle d'un chauffe-eau (1) suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le second composant électronique est constitué d'au moins un capteur de courant (4) permettant de connaitre l'état de fonctionnement du thermostat du chauffe-eau (1). 4. Dispositif d'économie d'énergie autonome (2) permettant le contrôle d'un chauffe-eau (1) suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un capteur de température (5) monté soit sur l'entrée d'eau froide (1a) soit sur la sortie d'eau chaude (1 b) du chauffe-eau 1. 5. Dispositif d'économie d'énergie autonome (2) permettant le contrôle d'un chauffe-eau (1) suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un capteur de débit (6) monté soit sur l'entrée d'eau froide (1a) soit sur la sortie d'eau chaude (1 b) du chauffe-eau (1). 6. Dispositif d'économie d'énergie autonome (2) permettant le contrôle d'un chauffe-eau (1) suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une carte électronique secondaire ou composant secondaire permettant la communication avec des supports de gestion externe connectés en réseau interne ou externe avec l'internet. 7. Dispositif d'économie d'énergie autonome (2) permettant le contrôle d'un chauffe-eau (1) suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la carte électronique primaire (7) comporte au moins un composant électronique constitué d'un microcontrôleur permettant de mémoriser les historiques de mesures. 3048761 9 8. Dispositif d'économie d'énergie autonome (2) permettant le contrôle d'un chauffe-eau (1) suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la carte électronique primaire (7) comporte au moins un composant électronique constitué d'un microprocesseur associé à un composant permettant de mémoriser les historiques de mesures. 9. Dispositif d'économie d'énergie autonome (2) permettant le contrôle d'un chauffe-eau (1) suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, 10 caractérisé en ce qu'il est constitué d'un boitier (2a) venant se raccorder sur l'alimentation électrique principale du chauffe-eau (1), de moyens de connexion permettant la fixation de la carte électronique primaire (7) comprenant au moins un composant électronique (3, 4) et un algorithme de pilotage permettant de supprimer ou réduire les durées de chauffe du 15 chauffe-eau (1) et d'un couvercle de protection (2c) venant se fixer sur ledit boitier (2a). 10.Dispositif d'économie d'énergie autonome (2) permettant le contrôle d'un chauffe-eau (1) suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le 20 couvercle de protection (2c) comporte une fenêtre (2d) permettant le passage d'un voyant de contrôle (10) agencé sur la carte électronique primaire (7). 11.Dispositif d'économie d'énergie autonome (2) permettant le contrôle d'un 25 chauffe-eau (1) suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le boitier (2a) comporte une première ouverture latérale (2e) permettant la connexion à la carte électronique primaire (7) d'un filaire (8) reliant cette dernière à au moins un capteur de température (5) monté soit sur l'entrée d'eau froide (1a) soit sur la sortie d'eau chaude (1 b) du chauffe-eau (1). 30 12.Dispositif d'économie d'énergie autonome (2) permettant le contrôle d'un chauffe-eau (1) suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le boitier (2a) comporte une seconde ouverture latérale (2f) permettant la connexion à la carte électronique primaire (7) du câble d'alimentation (1d), reliant cette 35 dernière au chauffe-eau (1). 13.Dispositif d'économie d'énergie autonome (2) permettant le contrôle d'un chauffe-eau (1) suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le boitier (2a) comporte une troisième ouverture latérale (2g) permettant la 40 connexion à la carte électronique primaire (7) d'un autre filaire (9) reliant cette dernière à au moins un capteur de débit (6) monté soit sur l'entrée d'eau froide (1a) soit sur la sortie d'eau chaude (1 b) du chauffe-eau (1).