Brevet FR3044089A1 — publié le 20170526

Procédé de mesure d'une quantité d'eau chaude disponible L'invention est relative à un procédé de mesure d'une quantité d'eau chaude disponible, en particulier dans une cuve de chauffe-eau. L'invention est également relative à l'utilisation d'un circuit de protection cathodique d'un chauffe-eau pour mettre en oeuvre un procédé selon l'invention. Le document EP 2 026 045 A2 décrit un dispositif de détermination d'une quantité d'eau chaude restant dans un conteneur, notamment dans un chauffe-eau. Le dispositif comporte des moyens de détermination de paramètres physiques représentatifs d'une conductivité électrique globale du contenu du conteneur. Le dispositif du document EP 2 026 045 A2 donne généralement satisfaction, mais présente l'inconvénient de nécessiter l'utilisation d'un générateur de tension et de diverses anodes isolées électriquement par rapport au conteneur. Un but de l'invention est de perfectionner l'état de la technique connue en proposant un nouveau procédé de mesure d'une quantité d'eau chaude disponible ne nécessitant pas de moyen complémentaire. Un autre but de l'invention est de proposer une nouvelle utilisation d'un circuit de protection électrochimique ou de protection cathodique d'un chauffe-eau pour mettre en oeuvre un procédé de mesure d'une quantité d'eau chaude disponible. L'invention a pour objet un procédé de mesure d'une quantité d'eau chaude disponible dans une cuve de chauffe-eau, dans laquelle on mesure au moins un paramètre physique représentatif d'une conductivité électrique globale du contenu de la cuve du chauffe-eau, caractérisé par le fait que le paramètre physique mesuré est une différence de potentiel mesurée sur un circuit à courant constant imposé par un générateur de courant piloté. Selon d'autres caractéristiques possibles de l'invention : 3044089 2 - le procédé comporte une étape de mesure de différence de potentiel lorsque le chauffe-eau est rempli d'eau froide. - le procédé comporte une étape de mesure d'une différence de potentiel lorsque le chauffe-eau est rempli d'eau chaude. 5 - le procédé comporte une étape de détermination d'une droite de calibration, afin de déterminer par interpolation des quantités d'eau chaude disponible dans une cuve de chauffe-eau. - le procédé comporte une étape de mesure d'une quantité d'eau chaude disponible par interpolation d'une mesure de différence de potentiel 10 avec des paramètres déterminés par la mesure d'autres différences de potentiel. L'invention a également pour objet une nouvelle utilisation d'un circuit de protection cathodique d'un chauffe-eau pour mettre en oeuvre un procédé selon l'invention. 15 Selon d'autres caractéristiques possibles de l'invention : - le circuit de protection cathodique peut comporter un système d'ouverture ou d'interruption du circuit électrique, en vue d'effectuer deux mesures séparées de différence de potentiel entre l'anode de protection cathodique et la cathode constituée par la cuve du chauffe-eau. 20 - le circuit de protection cathodique peut être un circuit fermé comportant un moyen de mesure de tension pour mesurer une différence de potentiel entre une anode de protection cathodique et une cathode constituée par une cuve de chauffe-eau. L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui va suivre 25 donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels : La figure 1 représente schématiquement un organigramme d'un procédé selon l'invention de mesure d'une quantité d'eau chaude disponible. 3044089 3 La figure 2 représente schématiquement un premier mode d'utilisation selon l'invention de chauffe-eau électrique pour mettre en oeuvre un procédé selon l'invention de mesure d'une quantité d'eau chaude disponible. La figure 3 représente schématiquement un deuxième mode 5 d'utilisation selon l'invention de chauffe-eau électrique pour mettre en oeuvre un procédé selon l'invention de mesure de quantité d'eau chaude disponible. En référence à la figure 1, un procédé selon l'invention de mesure de quantité d'eau chaude disponible débute par une étape 100 de mesure d'un paramètre physique lorsque le chauffe-eau est rempli entièrement d'eau à une 10 température froide. Le procédé continue à une étape 101 de mesure d'un paramètre physique lorsque le chauffe-eau est entièrement rempli d'eau à une température chaude de consigne. Le procédé continue à une étape 102 de détermination par 15 interpolation d'une droite de calibration servant au calcul d'une quantité d'eau chaude disponible. Le procédé continue ensuite à une étape 103 de mesure d'un paramètre physique lorsque le chauffe-eau est en utilisation normale. À cette étape 103, la mesure de la quantité d'eau chaude disponible est 20 déterminée à l'aide de la droite de calibration définie à l'étape 102. Le procédé boucle ensuite de l'étape 103 à l'étape 100 pour vérifier périodiquement la cohérence des mesures des étapes 100 et 101, et pour effectuer une correction éventuelle à l'étape 103 de la droite de calibration, en cas de variation des mesures des étapes 100 et 101. 25 L'invention met à profit le fait que la conductivité de l'eau varie avec la température d'eau selon un coefficient d'environ 2,5 % par degré centigrade. Il en résulte que la résistance apparente de l'eau contenue dans une cuve de chauffe-eau déterminable à l'aide de paramètres géométriques varie 3044089 4 avec la température d'eau et varie inversement à la variation de conductivité de l'eau. L'utilisation d'un courant imposé par un générateur de courant piloté permet d'effectuer une mesure de tension entre la paroi de la cuve et l'anode 5 de protection cathodique de la cuve, et de déduire ainsi de cette mesure de tension une valeur de la conductivité d'eau potable. Sur la figure 2, un premier mode de réalisation de l'invention est décrit au regard d'un chauffe-eau C muni de manière connue d'un circuit de protection cathodique. Le circuit de protection cathodique comporte une 10 anode 1 isolée électriquement et polarisée positivement et une cathode 2 constituée par la cuve du chauffe-eau électrique C, cette cathode 2 étant polarisée négativement. Le chauffe-eau C est rempli d'une eau 3 de qualité sanitaire dont la conductivité électrique variable en fonction de la température est utilisée pour 15 mesurer une quantité d'eau chaude disponible. Le circuit est alimenté par un générateur 4 de courant piloté et comporte un système 5 d'interruption du circuit électrique. Un moyen de mesure 6 de tension est prévu aux bornes du circuit, ainsi qu'un bloc de régulation 7 et de pilotage relié à une alimentation du 20 secteur. Un moyen 8 de mesure de température est prévu à l'intérieur de la cuve du chauffe-eau C. L'anode 1 et le moyen 8 de mesure de température sont montés sur une bride étanche 9 obturant la cuve du chauffe-eau C. La référence 10 25 indique l'interface entre l'eau chaude et l'eau froide dans la cuve. Selon l'invention, le circuit de protection cathodique est régulé en courant imposé, ou en galvanostatique par le bloc 7 de régulation et de pilotage et par le générateur 4 de courant piloté. 3044089 5 On effectue une première mesure de tension lorsque le circuit électrique est fermé et entièrement rempli d'eau froide à l'aide du moyen de mesure 6 de tension. Cette première mesure de tension est appelée 5 conventionnellement Vl. On coupe ensuite le circuit électrique en ouvrant le circuit à l'aide du moyen 5 d'interruption et on met en marche un compteur de temps pour laisser écouler une durée prédéterminée de l'ordre de plusieurs millisecondes. On effectue ensuite une deuxième mesure de tension à l'aide du 10 moyen de mesure 6 lorsque le circuit électrique est ouvert. Cette deuxième mesure de tension est appelée conventionnellement V2. Le signal utilisé pour la détermination et la mesure d'une quantité d'eau chaude disponible est la différence entre les deux tensions mesurées, 15 soit V1 - V2. On utilise ensuite la séquence précédente à chaque étape du procédé selon l'invention décrit en référence à la figure 1. On détermine ainsi à l'étape 100, un paramètre correspondant à la différence V1 - V2 lorsque le chauffe-eau est entièrement rempli d'eau 20 froide, puis ensuite à l'étape 101 un paramètre correspondant à la différence V1 - V2 lorsque le chauffe-eau est entièrement rempli d'eau chaude. On réalise ensuite une interpolation pour déterminer une droite de calibration entre les valeurs des paramètres précédents déterminés aux étapes 100 et 101. La droite de calibration est fonction, non seulement, de la hauteur 25 du miroir (sans épaisseur), mais également du niveau d'usure du revêtement interne de la cuve ainsi que de la température d'eau froide. Aussi une calibration régulière est nécessaire afin d'éviter une dérive des résultats liée aux deux derniers paramètres précédemment cités. Des essais ont permis de déterminer une droite de calibration d'équation Y = 5,54X + 662 pour un chauffe-eau de capacité 200 litres, une 3044089 6 température d'eau froide mesurée de 20°C (configuration rencontrée en été), une température d'eau chaude mesurée de 65°C et une conductivité d'eau sanitaire de 700 microsiemens par centimètre à une température de 20°C. Dans cette équation, l'abscisse X représente la hauteur du piston ou du 5 miroir séparant l'eau froide du bas et l'eau chaude du haut, tandis que Sur la figure 3, un autre mode de réalisation selon l'invention est décrit en référence à un autre chauffe-eau C comportant une anode 11 isolée électriquement et polarisée positivement, une cathode 12 constituée par le métal de la cuve du chauffe-eau et polarisée négativement. 10 La cuve du chauffe-eau C est remplie d'une eau 13 de qualité sanitaire dont la conductivité électrique variable en fonction de la température est utilisée pour mesurer une quantité d'eau chaude disponible. Un générateur 14 de courant piloté est associé à un bloc 16 de régulation et de pilotage alimenté par une alimentation extérieure. 15 Un système de mesure 15 de tension est prévu pour mesurer la différence de tension aux bornes de l'anode 11 et de la cathode 12. Un moyen 17 de mesure de température est prévu à l'intérieur de la cuve de chauffe-eau. Le moyen 17 de mesure de température et l'anode 11 isolée 20 électriquement sont montés sur une bride 18 d'obturation étanche de la cuve de chauffe-eau. La référence 19 indique l'interface entre l'eau chaude et l'eau froide dans la cuve. Pour mettre en oeuvre un procédé du type décrit à la figure 1, on impose tout d'abord un courant de protection cathodique en régime 25 galvanostatique à l'aide du générateur 14 de courant piloté et on effectue ensuite une mesure de potentiel par l'intermédiaire du moyen 15 de mesure de tension. On effectue dans une étape 100 une mesure de tension V lorsque le chauffe-eau est entièrement rempli d'eau froide. 3044089 7 On effectue ensuite à une étape 101 une mesure de tension V lorsque le chauffe-eau est entièrement rempli d'eau chaude. On détermine ensuite à une étape 102 une droite de calibration permettant de définir des volumes intermédiaires d'eau chaude. 5 Cette droite de calibration correspond à une interpolation entre les mesures de tension effectuées aux étapes 100 et 101. La droite de calibration est fonction, non seulement, de la hauteur du miroir (sans épaisseur), mais également du niveau d'usure du revêtement interne de la cuve ainsi que de la température d'eau froide. Aussi une calibration régulière est nécessaire afin 10 d'éviter une dérive des résultats liée aux deux derniers paramètres précédemment cités. En régime normal à l'étape 103, on effectue une mesure de tension V que l'on positionne par rapport à la droite de calibration et on détermine ensuite la hauteur du piston ou du miroir séparant l'eau froide du bas de la 15 cuve de chauffe-eau, de l'eau chaude du haut de la cuve de chauffe-eau. Des essais ont conduit à une équation du type Y = 5,92X + 537 pour une cuve de chauffe-eau d'un volume de 200 litres, une température d'eau froide mesurée de 20°C (configuration rencontrée en été), une température d'eau chaude mesurée de 65°C et une conductivité d'eau sanitaire de 20 700 microsiemens par centimètre à une température de 20°C. Dans les deux types d'utilisation du système de protection cathodique, les essais ont permis de déterminer de manière fiable la quantité d'eau chaude disponible dans le chauffe-eau par simple interpolation. Cette disposition permet de manière avantageuse d'utiliser les circuits 25 existants de protection électrochimique ou de protection cathodique d'un chauffe-eau pour mesurer la quantité d'eau chaude disponible dans la cuve de chauffe-eau. Aucun matériel supplémentaire n'est nécessaire, car l'anode de protection cathodique 1 ou 11 est adaptée à la mesure de la conductivité de 30 l'eau sanitaire contenue dans la cuve de chauffe-eau. 3044089 8 L'utilisation d'un circuit de protection électrochimique ou de protection cathodique de chauffe-eau est ainsi possible, même sur des chauffe-eau déjà installés, moyennant une adaptation d'un programme contenu dans un microcontrôleur d'un bloc 7 de régulation et de pilotage 5 alimenté par une alimentation externe. REVENDICATIONS1. Procédé de mesure d'une quantité d'eau chaude disponible dans une cuve de chauffe-eau, dans laquelle on mesure au moins un paramètre physique représentatif d'une conductivité électrique globale du contenu de la cuve du chauffe-eau, caractérisé par le fait que le paramètre physique mesuré est une différence de potentiel mesurée sur un circuit à courant constant imposé par un générateur (4, 14) de courant piloté. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le procédé comporte une étape (100) de mesure de différence de potentiel lorsque le chauffe-eau est rempli d'eau froide. 3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé par le fait que le procédé comporte une étape (101) de mesure d'une différence de potentiel lorsque le chauffe-eau est rempli d'eau chaude. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le procédé comporte une étape (102) de détermination d'une droite de calibration, afin de déterminer par interpolation des quantités d'eau chaude disponible dans une cuve de chauffe-eau. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le procédé comporte une étape (103) de mesure d'une quantité d'eau chaude disponible par interpolation d'une mesure de différence de potentiel avec des paramètres déterminés par la mesure d'autres différences de potentiel. 6. Utilisation d'un circuit de protection cathodique d'un chauffe-eau pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5. 7. Utilisation d'un circuit de protection cathodique d'un chauffe-eau selon la revendication 6, caractérisée en- ce que le circuit de protection cathodique comporte un système d'ouverture (5) ou d'interruption du circuit électrique, en vue d'effectuer deux mesures séparées de différence de 3044089 10 potentiel entre une anode (1) de protection cathodique et une cathode (2) constituée par une cuve du chauffe-eau. 8. Utilisation d'un circuit de protection cathodique selon la revendication 6 caractérisée en ce que le circuit de protection cathodique est fermé et comporte un moyen (15) de mesure de tension pour mesurer une différence de potentiel entre une anode (11) de protection cathodique et une cathode (12) constituée par une cuve du chauffe-eau.