Brevet FR3068440A1 — publié le 20190104

PROCEDE D'ESTIMATION DE L'ENERGIE THERMIQUE ACCUMULEE DANS UN RESERVOIR D'EAU D'UN CHAUFFE- EAU SUR UN INTERVALLE DE TEMPS DOMAINE TECHNIQUE GENERAL La présente invention concerne un procédé d'estimation d'une grandeur thermique dans un système de type chauffe-eau, et un procédé de régulation de la température du réservoir d'eau associé. ETAT DE L'ART Avec près de 12 millions d'unités installées en France dont plus de 80% sont asservies au signal tarifaire Heures Pleines/Heures creuses (HP/HC), le parc de Chauffe-Eau Joule (CEJ) à accumulation résidentiel est un équipement contribuant sensiblement à la consommation électrique journalière. Un chauffe-eau électrique est un préparateur d'eau chaude doté d'un ballon de stockage et d'un élément de chauffage, habituellement une résistance électrique à effet Joule (d'où l'appellation « Joule »). L'eau froide arrive par le bas du ballon et est chauffée par effet Joule jusqu'à une température de consigne. L'eau chaude stockée, appelée Eau Chaude Sanitaire (ECS), est soutirée du ballon par la partie haute et utilisée aux robinets de l'habitation. Aujourd'hui, le choix du volume du ballon lors de l'installation d'un chauffe-eau est basé sur les besoins maximaux de l'habitation, d'où une capacité moyenne relativement élevée au regard des besoins réels. Ce surdimensionnement provoque une baisse de rendement car les pertes statiques du ballon dépendent du volume d'eau chaude stockée dans le ballon et de son isolation. 2 Pour limiter les pertes, on peut limiter quand c'est possible la quantité d'énergie thermique stockée dans le ballon, via le contrôle de la température de consigne (puisque le volume est fixe). L'idée est en effet de stocker dans le ballon seulement la quantité 5 d'énergie nécessaire pour satisfaire les besoins journaliers de l'utilisateur, car toute l'énergie thermique en excès (stockée « pour rien ») se dissipe peu à peu via les pertes thermiques. Cette énergie stockée peut s'estimer directement sous forme de capacité calorifique de l'eau (4185J.kg-1.K-1) à partir de la température 10 moyenne de l'eau et du volume du réservoir. Toutefois, la température de l'eau n'est en pratique pas uniforme, et en l'absence d'une connaissance précise du profil de température sur la hauteur du ballon, l'estimation de l'énergie thermique stockée n'est que peu précise. La température moyenne est ainsi un paramètre très difficile à 15 connaître. Il a ainsi été proposé pour corriger ce problème des méthodes permettant d'estimer la quantité d'énergie thermique stockée/stockable dans un réservoir d'un chauffe-eau, en utilisant un certain nombre de capteurs de grandeurs physiques : 20 o Débitmètre ou compteur d'eau à la sortie du réservoir ; o Une ou plusieurs sondes de température sur le réservoir pour estimer le niveau d'eau froide à l'intérieur ; o Sonde de température au niveau de la résistance électrique. Ainsi, la demande W02012164102 propose un ballon divisé en 25 plusieurs « couches » chacune équipée d'un capteur de température. Un tel système s'avère efficient mais il est « intrusif ». Cela signifie qu'il nécessite une modification physique du ballon (introduction d'une pluralité de capteurs à des emplacements prédéterminés) et n'est applicable en pratique qu'à des nouveaux chauffe-eau. De plus le surcoût 30 des dispositifs de mesure de l'ECS consommée est bien trop élevé par rapport à l'économie énergétique réalisée. 3 Pour utiliser au mieux les équipements existants sans modification sensible, il a été proposé dans les demandes FR1554896, FR1554897 et FR1554898 des procédés d'estimation d'une grandeur thermique du réservoir et notamment d'une quantité d'énergie stockée/stockable dans le 5 réservoir n'ayant besoin que d'un débitmètre. Un modèle innovant du réservoir permet ainsi de reconstruire de façon très astucieuse est très fiable un profil de température sur toute la hauteur du réservoir. Ces procédés apportent entière satisfaction, mais nécessitent toujours l'installation d'un débitmètre. 10 Il serait par conséquent souhaitable de disposer d'un nouveau procédé de surveillance de l'énergie d'un réservoir d'eau qui soit fiable et efficace et ce sans nécessiter l'installation d'équipements couteux, intrusifs et consommateurs d'énergie. 15 PRESENTATION DE L'INVENTION L'invention propose de pallier ces inconvénients en proposant selon un premier aspect un procédé d'estimation de l'énergie thermique accumulée dans un réservoir d'eau sur un intervalle de temps, caractérisé 20 en ce qu'il comprend la mise en oeuvre par des moyens de traitement de données d'étapes de : - Détermination d'une durée de fonctionnement d'un dispositif de chauffage de l'eau du réservoir sur ledit intervalle de temps ; - Estimation de pertes thermiques du réservoir sur ledit intervalle 25 de temps en fonction d'une température de consigne associée audit intervalle de temps appliquée par un module de contrôle du dispositif de chauffage ; - Calcul de l'énergie thermique accumulée dans le réservoir sur ledit intervalle de temps en fonction de la durée de 30 fonctionnement déterminée, des pertes thermiques estimées, et d'une puissance nominale du dispositif de chauffage. 4 Le procédé selon le premier aspect de l'invention est avantageusement complété par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible : 5 - ledit intervalle de temps est une journée ; - lesdites pertes thermiques du réservoir sont obtenues par une fonction affine de la température de consigne, ladite fonction affine étant obtenue par simulation numérique ; - ladite durée de fonctionnement du dispositif de chauffage sur ledit 10 intervalle de temps est déterminée en fonction de données fournies par le module de contrôle ; - l'énergie thermique accumulée dans le réservoir est égale à ladite durée de fonctionnement déterminée multipliée par une puissance nominale du dispositif de chauffage, moins les pertes thermiques estimées. 15 Selon un deuxième aspect est proposé un procédé de régulation de la température du réservoir d'eau comprenant des étapes de : (a) Estimation conformément au procédé selon le premier aspect de l'énergie thermique accumulée dans le réservoir d'eau sur un 20 premier intervalle de temps ; (b) Calcul par les moyens de traitement de données d'une température de consigne optimale telle que l'énergie nécessaire pour élever la température de toute l'eau contenue dans ledit réservoir depuis une température initiale donnée jusqu'à ladite 25 température soit égale à ladite énergie thermique accumulée calculée à une réserve d'énergie près ; (c) Régulation sur un deuxième intervalle de temps de même durée que le premier intervalle de temps par ledit module de contrôle du dispositif de chauffage de l'eau du réservoir, de la 30 température du réservoir d'eau autour de ladite température de consigne optimale. 5 Le procédé selon le deuxième aspect de l'invention est avantageusement complété par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible : 5 - ladite température de consignée optimale Tc est obtenue par la formule - Tc = TEF + EEC,S+A ou TEF est la température initiale donnée, EEcs l'énergie thermique accumulée estimée, A la réserve d'énergie, m la masse d'eau dans le réservoir (10), et c la capacité calorifique massique de l'eau ; - ladite réserve d'énergie est une fraction de l'énergie thermique 10 accumulée dans le réservoir d'eau, choisie entre 3 et 20%; - ledit deuxième intervalle de temps est décalé d'une semaine par rapport au premier intervalle de temps ; - le procédé est répété de sorte que le deuxième intervalle d'une première itération du procédé soit le premier intervalle d'une deuxième 15 itération du procédé. Selon un troisième aspect, l'invention concerne un ensemble d'estimation de l'énergie thermique accumulée dans un réservoir d'eau sur un intervalle de temps, l'ensemble étant caractérisé en ce qu'il 20 comprend des moyens de traitement de données, configurés pour mettre en oeuvre : o un module de détermination d'une durée de fonctionnement d'un dispositif de chauffage de l'eau du réservoir sur ledit intervalle de temps ; 25 o un module d'estimation de pertes thermiques du réservoir sur ledit intervalle de temps en fonction d'une température de consigne associée audit intervalle de temps appliquée par un module de contrôle du dispositif de chauffage ; o un module de calcul de l'énergie thermique accumulée 30 dans le réservoir sur ledit intervalle de temps en fonction de la durée de fonctionnement déterminée, des pertes 6 thermiques estimées, et d'une puissance nominale du dispositif de chauffage. Selon d'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives : 5 - les moyens de traitement de données (30) sont en outre configurés pour. Calculer une température de consigne optimale telle que l'énergie nécessaire pour élever la température de toute l'eau contenue dans ledit réservoir depuis une température initiale 10 donnée jusqu'à ladite température de consigne optimale soit égale à ladite énergie thermique accumulée estimée sur un premier intervalle de temps à une réserve d'énergie près ; Ordonner audit module de contrôle du dispositif de chauffage de l'eau du réservoir de réguler sur un deuxième intervalle de 15 temps de même durée que le premier intervalle de temps la température du réservoir d'eau autour de ladite température de consigne optimale. Selon un quatrième aspect, l'invention concerne un système de 20 chauffe-eau comprenant un réservoir d'eau, un dispositif comprenant un moyen de chauffage alimenté par un réseau électrique, un module de contrôle dudit dispositif, et un ensemble selon le troisième aspect de l'invention d'estimation de l'énergie thermique accumulée dans le réservoir d'eau sur un intervalle de temps. 25 Selon un cinquième et un sixième aspect, l'invention concerne un produit programme d'ordinateur comprenant des instructions de code pour l'exécution d'un procédé selon le premier aspect de l'invention d'estimation de l'énergie thermique accumulée dans un réservoir d'eau sur un intervalle de temps, ou d'un procédé selon le deuxième aspect de l'invention de 30 régulation de la température d'un réservoir d'eau, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur ; et un moyen de stockage lisible par un équipement informatique sur lequel un produit programme d'ordinateur 7 comprend des instructions de code pour l'exécution d'un procédé selon le premier aspect de l'invention d'estimation d'une grandeur thermique d'un réservoir d'eau. 5 PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : 10 - les figures la-le sont des schémas de cinq modes de réalisation préférés d'un système pour la mise en oeuvre des procédés selon l'invention ; - la figure 2 est un schéma représentant d'un exemple de fonction affine modélisant les pertes thermiques utilisée dans le premier procédé selon l'invention ; 15 - la figure 3 est un schéma représentant un exemple d'évolution de la température de consigne constatée lors de la mise en oeuvre récursive du deuxième procédé selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE 20 Architecture générale La figure la représente l'architecture générale d'une possibilité de mode de réalisation d'un système 1 pour la mise en oeuvre du procédé 25 selon l'invention. Ce système est comme expliqué typiquement un chauffe-eau, en particulier Chauffe-Eau Joule (CEJ), bien que l'invention ne soit pas limitée à ces derniers. Alternativement, le système 1 peut être un chauffe-eau thermodynamique. Le système 1 comprend ainsi : 30 - un réservoir d'eau 10 (communément appelé « ballon » d'eau chaude), d'un volume total constant V, typiquement quelques dizaines de litres, en particulier 50 à 2000L suivant la taille de 8 l'habitation, on prendra l'exemple d'un réservoir 10 de 300L dans la suite de la description. L'eau stockée dans le réservoir 10 a une masse notée m, typiquement 300kg pour un réservoir de 300L (on supposera la densité volumique de l'eau constante 5 et égale à 1kg/L) ; - un dispositif de chauffage 11 de l'eau du réservoir 10, le dispositif 11 comprenant un moyen de chauffage alimenté par un réseau électrique 2; - généralement une sonde de température 20 configurée pour 10 émettre un signal représentatif de la température de l'eau du réservoir 10; - un module de contrôle 12 dudit dispositif de chauffage 11 ; - une entrée d'eau (souvent en bas du réservoir 10) et une sortie d'eau (souvent en haut du réservoir). L'eau froide entre par 15 l'entrée d'eau à une température initiale TEF donnée (environ une dizaine de degrés) pour remplacer l'eau chaude soutirée de sorte que le volume d'eau reste constant ; Le moyen de chauffage électrique du dispositif de chauffage 11 est 20 généralement une résistance, d'où le chauffage de l'eau par effet joule. Alternativement, il peut s'agir par exemple d'une pompe à chaleur complète dont la source chaude est en échange thermique avec l'eau du réservoir 10 (et la source froide en échange thermique par exemple avec l'air extérieur), de sorte à permettre un chauffage de l'eau avec une efficacité supérieure à 25 100%. C'est ce que l'on appelle un chauffe-eau thermodynamique. De façon préférée, le dispositif 11 est intégralement électrique (il ne comprend ainsi que des moyens de chauffage alimentés par le réseau 2, et pas de bruleurs à gaz par exemple). L'énergie de chauffage fournie à l'eau est alors entièrement d'origine électrique. Le système n'est toutefois pas 30 limité à cette configuration et le dispositif 11 peut alternativement comprendre en outre un moyen de chauffage alternatif (non-électrique) tel qu'un bruleur, un échangeur avec un collecteur solaire, etc., à condition 9 qu'on puisse connaître la quantité d'énergie qu'il apporte à l'eau. Dans la suite de la présente description on prendra l'exemple préféré d'un dispositif 11 intégralement électrique, de type tout ou rien, c'est-à-dire qu'il ne présente pas de puissance variable, et que la puissance thermique qu'il 5 produit et égale soit à zéro (quand il est arrêté) soit à une puissance nominale (par exemple 2500W pour un chauffe-eau classique) quand il est en marche. Le réseau 2 est un réseau à grande échelle qui relie une pluralité de sources électriques. Il peut s'agir d'énergie d'origine non-renouvelable 10 (nucléaire et/ou fossile) et/ou d'origine renouvelable (solaire, éolien, etc.). Le système 1 est régulé en température. Pour cela il comprend généralement comme expliqué une ou plusieurs sondes de température 20 et un module de contrôle 12 du dispositif de chauffage 11. La ou les sondes 15 20 envoient en permanence ou par intermittence un signal représentatif de la température de l'eau du réservoir 10. Le module de contrôle 12 est typiquement une carte électronique qui déclenche ou non le chauffage en fonction de la température de l'eau et de nombreux autres paramètres éventuels (programmation, saison, plages 20 horaires, tarif électricité heures creuses/heures pleines, usages habituels de l'utilisateur, etc.). De façon générale un chauffe-eau Joule comprend le plus souvent deux températures de seuil, en pratique souvent la conséquence d'un phénomène d'hystérésis autour d'une valeur médiane « cible » appelée 25 température de consigne, qui définit ces deux seuils. L'écart induit est alors d'environ 5°C. La température de consigne est la température moyenne souhaitée de l'eau, réglée par l'utilisateur (l'intervalle 50-65°C est courant). Comme on verra dans le présent procédé, une température de consigne optimale peut 30 être déterminée automatiquement. 10 La première température de seuil est la température « minimale » et la deuxième température de seuil est la température « maximale » (le premier seuil est inférieur au deuxième seuil). Le module de contrôle 12 est ainsi configuré pour activer le dispositif 5 de chauffage 11 lorsque la température (mesurée ou estimée) est inférieure au premier seuil prédéfini, et/ou configuré pour désactiver le dispositif de chauffage 11 lorsque cette température supérieure au deuxième seuil prédéfini. Ainsi, tant que le dispositif de chauffage 11 est arrêté et que l'on est 10 entre les deux seuils rien ne se passe. Si la température baisse (avec le temps ou parce que l'utilisateur tire de l'eau chaude) et passe en-dessous du premier seuil, le dispositif de chauffage 11 est activé, et ce jusqu'à atteindre le deuxième seuil (température maximale, supérieure au premier seuil). La température se remet ensuite à baisser, etc. En d'autres termes, il 15 y a une alternance de phases de « refroidissement » pendant lesquelles la température descend du deuxième seuil au premier seuil (voir au-delà si l'utilisateur continue d'utiliser de l'eau chaude), et de phases de « chauffe » pendant lesquelles la température monte sous l'effet du dispositif 11 allumé d'une température inférieure ou égale au premier seuil jusqu'au deuxième 20 seuil. Comme expliqué avant, cette configuration peut dépendre d'autres paramètres, et il peut y avoir plus de deux seuils, éventuellement mobiles, par exemple de façon à optimiser la consommation d'énergie pendant les heures creuses (les chauffe-eaux sont souvent prévus pour remonter l'eau 25 en température préférentiellement au petit matin, de sorte à maximiser l'utilisation des heures creuses et avoir de l'eau chaude en quantité au moment de se doucher). Procédé d'estimation d'une énergie thermique du réservoir 30 11 Selon un premier aspect, le présent procédé propose l'estimation de l'énergie thermique accumulée dans un réservoir d'eau 10 (notée EEcs) sur un intervalle de temps. Par énergie thermique accumulée, on entend l'énergie thermique 5 stockée à un moment ou un autre sur l'intervalle de temps considérée, plutôt qu'en fonction du temps. En pratique, il s'agit de l'énergie thermique « utile » qui a été fournie à l'eau du réservoir dans ledit intervalle de temps. Mathématiquement c'est la somme de l'énergie thermique soutirée (i.e. contenue par le volume d'eau chaude que l'utilisateur a consommé) et 10 de l'énergie thermique encore stockée à la fin de l'intervalle, moins celle qui était initialement stockée au début de l'intervalle. Il s'agit d'une grandeur thermique connue qui est déjà utilisée par l'homme du métier pour optimiser le fonctionnement des chauffe-eaux pour limiter la production excédentaire d'eau chaude (i.e. l'écart entre l'énergie thermique stockée à la fin de 15 l'intervalle et celle stockée au début). Comme l'on va voir le présent procédé se distingue en ce qu'il se base uniquement sur un bilan global et ne cherche pas à connaître un profil de température ni même l'énergie thermique stockée dans le réservoir au cours du temps ou l'énergie thermique soutirée, bien que ce soit des 20 composantes de l'énergie accumulée. Plus précisément, au lieu d'utiliser un modèle complexe de propagation de la chaleur dans le réservoir en fonction des entrées et sorties d'eau, on raisonne sur la quantité totale d'énergie fournie par le moyen de chauffage électrique 11. 25 L'idée est de constater que l'énergie accumulée est également égale à l'énergie thermique fournie par le dispositif de chauffage 11 moins les pertes thermiques (i.e. l'énergie perdue qui n'est ni soutirée ni stockée à la fin). A partir de là, on calcule aisément et de manière très fiable l'énergie thermique accumulée, sans pourtant connaitre (ou mesurer directement) à 30 aucun instant l'énergie thermique effectivement stockée/stockable dans le réservoir 10. 12 Ce procédé ne nécessite ainsi aucun débitmètre ou sonde de température supplémentaire, et de façon générale tout autre capteur complexe. Ainsi, le présent procédé s'adapte parfaitement à un chauffe-eau existant sans modifications intrusives. 5 Cette énergie thermique accumulée peut être exprimée directement en Joules, ou sous la forme d'une autre grandeur porteuse de sens pour l'homme du métier. Par exemple, la grandeur peut être l'équivalent volume d'eau chaude 10 à 40°C (ou une autre température donnée) disponible pour le consommateur, i.e. volume correspondant au mélange de l'eau au-dessus de 40°C dans le ballon mélangé avec de l'eau froide pour obtenir une eau à 40°C (alternativement, l'énergie contenue dans l'eau chaude du ballon de température supérieure à 40°C comparée à de l'eau froide du réseau). 15 L'énergie thermique en joules et l'équivalent volume d'eau à 40°C (V40) sont liés par la formule 11-EEcs T - EF) = V40 ( 4 0 - TEF), où c est la rn*c capacité calorifique massique de l'eau. Ledit « intervalle de temps » sur lequel on va travailler est préférentiellement une journée. En effet, c'est la périodicité normale des 20 habitudes des utilisateurs du chauffe-eau (avec une douche par jour). On peut tout à fait prendre des pas plus grands comme une semaine. Le procédé commence par déterminer une durée de fonctionnement du dispositif de chauffage 11 de l'eau du réservoir 10 sur ledit intervalle de 25 temps. Par exemple, sur un intervalle de temps d'une journée, on peut déterminer que le dispositif de chauffage a fonctionné pendant 6h pour fournir toute l'énergie thermique accumulée. Plutôt que le dispositif 11 qui est en pratique peu accessible, c'est plus simplement le système 1 dont on détermine avantageusement la durée 30 de fonctionnement. 13 On note qu'on a généralement une seule période de chauffe (la nuit) si le système 1 utilise les heures creuses ou plusieurs périodes s'il est en fonctionnement continu. La notion de système/dispositif « en fonctionnement » doit être 5 interprétée largement et correspond à une situation dans laquelle il est plus que simplement allumé, c'est-à-dire dans laquelle il remplit sa fonction (en l'espèce chauffer l'eau) et n'est pas seulement en veille par exemple. En effet un système 1 de type CEJ est dans les faits allumé 24h/24, sans que pour autant le dispositif 11 ne chauffe la plupart du temps (si un 10 seuil de température est atteint). Seul son module de contrôle 12 sera alimenté en permanence, pour une consommation de l'ordre de 1% de sa puissance nominale (de façon générale, on comprendra que la consommation de veille d'un équipement est très inférieure à 20% de sa puissance nominale). On considèrera alors, dans de telles conditions, qu'il 15 n'est pas en fonctionnement (on entend ici par « en fonctionnement » que l'équipement est « en chauffe » ou « en production d'eau chaude »). Ainsi, si c'est le système 1 qu'on surveille de façon générale, on le considèrera comme en fonctionnement si sa consommation est supérieure à un seuil prédéfini. 20 De nombreuses techniques sont connues de l'homme du métier pour connaitre cette durée, et on verra plusieurs modes de réalisation dans la partie suivante de la description. Ensuite, sont estimées des pertes thermiques du réservoir 10 sur ledit intervalle de temps en fonction de la température de consigne associée 25 audit intervalle de temps. Les pertes thermiques sont évaluées à l'aide des paramètres du constructeur (dimensions du ballon, type et épaisseur de l'isolation, etc.). En pratique, on constate que les pertes sont une fonction linéaire de la température de consigne (plus l'eau stockée est chaude, plus les pertes 30 sont élevées), les coefficients dépendant desdits paramètres du constructeur, et pouvant être évalués numériquement. Un profil de soutirage peut avantageusement avoir également un impact. 14 La figure 2 représente la perte thermique journalière pour un réservoir de 300L pour un exemple de type de soutirage (dit « M ») en fonction de la température de l'eau chaude stockée, qu'on approxime avec la température de consigne. Les pertes sont donc globalement entre 1 kWh 5 et 2,5kVVh sur la journée. A noter que si la température de consigne n'est pas constante sur la journée (si par exemple l'utilisateur l'a changée manuellement), on peut pondérer la formule (puisqu'elle est affine) en fonction des durées respectives de chaque consigne différente sur ladite durée de 10 fonctionnement. Enfin, l'énergie thermique accumulée dans le réservoir 10 sur ledit intervalle de temps peut être calculée en fonction de la durée de fonctionnement déterminée, des pertes thermiques estimées, et d'une puissance nominale du dispositif de chauffage 11. 15 Plus précisément, l'énergie thermique accumulée dans le réservoir 10 est égale à ladite durée de fonctionnement déterminée multipliée par une puissance nominale du dispositif de chauffage 11, moins les pertes thermiques estimées. En effet, le bilan donne : Ea' = t - P = EEcs Pertes(Tc), où P est la 20 puissance nominale du dispositif 11. Moyens de traitement Le présent procédé est mis en oeuvre par des moyens de traitement 25 de données 30 qui peuvent prendre des formes diverses. Il importe seulement que ces moyens 30 soient adaptés pour recevoir des données représentatives d'une consommation électrique du dispositif de chauffage 11, et plus précisément des instants où le dispositif de chauffage est en fonctionnement ou non. 30 Dans un premier mode de réalisation conforme à la figure 1 a, les moyens de traitement 30 sont ceux d'un module dédié connecté au module de contrôle 12 et à un élément 23 de détection de fonctionnement du 15 chauffe-eau. Il s'agit par exemple d'un tore d'intensité disposé autour du câble d'alimentation du système 1, et de façon préférée le dispositif décrit dans la demande FR1550869, qui peut directement fournir à la fin de l'intervalle (par exemple le soir à heure fixe si cet intervalle est une journée) 5 la durée de fonctionnement du dispositif 11 sur l'intervalle considéré. Un tel élément 23 est peu cher et non invasif car il ne nécessite aucune modification du chauffe-eau puisqu'il fonctionne « à distance ». Il s'agit typiquement d'un mode de réalisation dans lequel on vient équiper un chauffe-eau existant, en particulier par l'utilisateur lui-même vu la simplicité. 10 On note que le module 30 peut être connecté (via des moyens de connexion réseau tels que le Wi-Fi, une liaison Ethernet, le CPL, etc.) à un boitier 31 qui est un équipement d'accès à internet 3 de type « box » d'un fournisseur d'accès à Internet pour la fourniture de données générales qui pourraient utiles à la mise en oeuvre du présent procédé telle que la 15 température froide TEF ou les coefficients de la fonction permettant de calculer les pertes. Dans un second mode de réalisation, ces moyens 30 sont intégrés au module de contrôle 12 du chauffe-eau. Dans ce mode, comme le dispositif 11 est alimenté en courant via le module 12, ce dernier sait quand 20 le dispositif 11 fonctionne ou non. En référence à la figure lb, qui représente un tel cas, il s'agit typiquement d'un chauffe-eau neuf prévu dès l'origine pour mettre en oeuvre le présent procédé, il n'y a alors aucun capteur additionnel. Dans un troisième mode de réalisation préféré, ces moyens 30 sont 25 seulement connectés au module de contrôle 12 du chauffe-eau, ce dernier signalant lorsqu'il commande le fonctionnement du dispositif 11. Il s'agit d'un mode hydride nécessitant une petite modification du module 12, mais relativement mineure, et à nouveau aucun capteur additionnel. Ceci implique un surcout infime. Les moyens 30 sont alors par exemple ceux du 30 boitier 31 pour l'accès à internet de type « box » d'un fournisseur d'accès à Internet, comme représenté par la figure lc. 16 Dans un quatrième mode de réalisation (représenté par la figure 1d), les moyens 30 sont ceux d'un boitier dédié connecté tel qu'un compteur électrique intelligent 32 (par exemple LINKY) via lequel le moyen de chauffage du dispositif 11 est alimenté, et disposant d'un émetteur Télé-5 Information Client (TIC) intégré ou non. Un tel compteur 32 sait détecter la consommation du dispositif de chauffage 11 et ainsi savoir quand il marche. Dans un cinquième mode de de réalisation représenté par la figure le, les moyens 30 sont ceux d'un serveur du réseau internet 3. En d'autres termes les données (de consommation ou de débit) sont émises (par 10 exemple par le boitier 31 s'il est configuré pour les centraliser) dans une requête d'obtention de l'énergie thermique accumulée. On comprendra que les cinq modes représentés par les figures la-le constituent cinq exemples non limitatifs et combinables. Par exemple, n'importe lequel de ces exemples peut utiliser un dispositif 23 pour la 15 mesure de la consommation du système 1. Procédé de régulation Comme expliqué, la puissance thermique permet d'optimiser très 20 facilement l'énergie thermique stockée dans le réservoir 10 de sorte à minimiser les pertes, via un réglage adéquat de la température de consigne. Ainsi, selon un deuxième aspect, est proposé un procédé de régulation de la température du réservoir d'eau 10 qui soit optimal en termes de consommation énergétique tout en état très simple et très 25 robuste. Ce procédé a un fonctionnement globalement récursif. Structurellement, il nécessite seulement que les moyens de traitement 30 et le module de contrôle 12 puissent communiquer (pour se transmettre la valeur de température de consigne), ce qui est le cas dans les modes de 30 réalisation deux à cinq précédemment décrits. 17 Il commence par une étape (a) d'estimation conformément au procédé selon le premier aspect par les moyens de traitement de données 30 de l'énergie thermique accumulée dans le réservoir d'eau 10 sur un premier intervalle de temps (par exemple une première journée). 5 Dans une deuxième étape (b), toujours par les moyens 30, est calculée une température de consigne optimale (notée Tg., par comparaison avec la température de consigne Tc, lors du premier intervalle) telle que l'énergie nécessaire pour élever la température de toute l'eau contenue dans ledit réservoir depuis une température initiale donnée 10 jusqu'à ladite température soit égale à ladite énergie thermique accumulée calculée à une réserve d'énergie A près (qui constitue une marge de sécurité pour éviter une pénurie d'eau chaude si l'utilisateur en utilise plus que d'habitude). Plus précisément, ladite température de consignée optimale Tg. est EErs+ , rn*c 15 obtenue par la formule Tg. = TEF où A est la réserve d'énergie. En effet, m * c(TEI - TEF) correspond à l'énergie nécessaire pour chauffer toute l'eau du réservoir 10 de la température initiale froide TEF à la température de consigne Tg.. Si m * c(TEI - TEE) = - E ECS cela signifie qu'en supposant qu'au début de la journée le réservoir est vide d'énergie (i.e. rempli d'eau 20 froide), après chauffage de l'eau jusqu'à TE si l'on soutire exactement l'énergie EEcs, il restera théoriquement A comme énergie stockée dans le réservoir 10 à la fin de la journée soit juste la marge de sécurité. Ainsi en pratique, si m * c(Tc, - TEE) > EEcs + A, c'est-à-dire qu'il reste trop d'énergie thermique stockée dans le réservoir à la fin de la 25 journée, alors la température de consigne va pouvoir diminuer i.e. alors que si m * c(Tc, - TEE) Tc,. Ladite réserve d'énergie est préférentiellement soit une fraction de 30 l'énergie thermique accumulée dans le réservoir d'eau 10, choisie entre 3 et 20% de l'énergie calculée, soit une valeur fixe, par exemple 2kVVh. 18 La nouvelle valeur de consigne déterminée (la température de consigne dite optimale) est transmise enfin au module de contrôle 12 de sorte que lors d'une étape (c) il régule sur un deuxième intervalle de temps de même durée que le premier intervalle de temps (par exemple une 5 deuxième journée) la température du réservoir d'eau 10 autour de ladite température de consigne optimale. Ce mécanisme de régulation en fonction d'une température de consigne est en lui-même bien connu et pourra être fait de toutes les façons souhaitées par l'homme du métier. Si la nouvelle température de consigne calculée Tcf. est déterminée 10 inférieure à une température minimale d'eau chaude sanitaire (par exemple 45°C) si l'utilisateur a une consommation très faible, on va utiliser cette température minimale comme température de consigne pour assurer le confort d'utilisation d'eau chaude. De même, si la consigne température calculée Tc est supérieure à une température maximale (par exemple 80°C) 15 si en pratique l'utilisateur a un chauffe-eau sous-dimensionné, on va se limiter à cette température maximale pour éviter la détérioration du matériel. En résumé, Tcf. est si nécessaire corrigée pour toujours être dans un intervalle de valeurs de sécurité. Ledit deuxième intervalle de temps peut être décalé d'un nombre 20 entier de fois sa durée par rapport au premier intervalle de temps. Par exemple, si chaque intervalle de temps est une journée, il y a préférentiellement quelques jours entre les premier et le deuxième intervalle, par exemple une semaine ou un mois. On note qu'une semaine est préféré, car cela permet d'avoir un cycle de régulation par jour de la 25 semaine, et de tenir compte des disparités d'usages entre la semaine et le week-end. Comme expliqué, le procédé de régulation est de façon préférée mis en oeuvre de façon récursive. En effet la variation de la température de consigne va faire varier les pertes thermiques et donc affiner l'estimation. 30 Cela signifie que le procédé est répété de sorte que le deuxième intervalle d'une première itération du procédé soit le premier intervalle d'une deuxième itération du procédé. En d'autres termes, à la deuxième itération 19 l'énergie accumulée est estimée sur le deuxième intervalle, de sorte à calculer une nouvelle température de consigne optimale utilisée sur un troisième intervalle temporel, et ainsi de suite. Cela permet une convergence progressive de la température de 5 consigne jusqu'à une valeur stable, qui est atteinte dans les faits en deux ou trois itérations seulement. La figure 3 représente ainsi un exemple d'évolution de la température de consigne avec le réservoir 10 de 300L évoqué ci-avant. On constate que l'économie d'électricité réalisée est de plus de 7%. 10 On voit donc que la température de consigne Tc s'adapte ainsi automatiquement et très efficacement aux habitudes réelles de l'utilisateur, de sorte à réduire sa consommation en évitant des pertes, tout en continuant à assurer son confort. 15 Modification d'un chauffe-eau existant Selon un troisième aspect, l'invention concerne un ensemble pour la mise en oeuvre le procédé selon le premier aspect de l'invention et/ou le procédé selon le deuxième aspect de l'invention. 20 C'est ainsi un ensemble d'estimation d'une énergie thermique accumulée sur un intervalle de temps adapté pour un réservoir d'eau 10 d'un chauffe-eau existant. L'ensemble comprend : - des moyens de traitement de données 30 éventuellement 25 connectés au module de contrôle 12; - le cas échéant un élément 23 de mesure de la consommation électrique dudit moyen de chauffage du dispositif 11, également connecté aux moyens 30 (alternativement ils sont connectés au compteur électrique 32). 30 Comme expliqué, chacun de ces éléments peut d'adapter sur un chauffe-eau existant sans modifications substantielles. 20 Les moyens de traitement de donnés 30 doivent être configurés pour mettre en oeuvre : o un module de détermination d'une durée de fonctionnement d'un dispositif de chauffage 11 de l'eau 5 du réservoir 10 sur ledit intervalle de temps ; o un module d'estimation de pertes thermiques du réservoir 10 sur ledit intervalle de temps en fonction d'une température de consigne associée audit intervalle de temps appliquée par un module de contrôle 12 du 10 dispositif de chauffage 11 ; o un module de calcul de l'énergie thermique accumulée dans le réservoir 10 sur ledit intervalle de temps en fonction de la durée de fonctionnement déterminée, des pertes thermiques estimées, et d'une puissance nominale 15 du dispositif de chauffage 11. On notera que l'ensemble peut en outre permettre la régulation en température de l'eau du réservoir 10 (plus précisément l'optimisation de la température de consigne, la régulation étant en pratique faite par le module 20 de contrôle 12), il suffit pour cela que les moyens de traitement de données 30 soient en outre configurés pour : - Calculer une température de consigne optimale telle que l'énergie nécessaire pour élever la température de toute l'eau contenue dans ledit réservoir depuis une température initiale 25 donnée jusqu'à ladite température de consigne optimale soit égale à ladite énergie thermique accumulée estimée sur un premier intervalle de temps à une réserve d'énergie près ; - Ordonner audit module de contrôle 12 du dispositif de chauffage 11 de l'eau du réservoir 10 de réguler sur un deuxième intervalle 30 de temps de même durée que le premier intervalle de temps la température du réservoir d'eau 10 autour de ladite température de consigne optimale (i.e. communiquer la température de 21 consigne optimale au module 12, ce dernier étant celui qui de base est configuré pour mettre en oeuvre la régulation en température en fonction de la température de consigne dont il dispose). 5 L'invention concerne également le système 1 de chauffe-eau « modifié », c'est-à-dire comprenant un réservoir d'eau 10, un dispositif 11 comprenant un moyen de chauffage alimenté par un réseau électrique 2, un module de contrôle 12 dudit dispositif 11, et un ensemble selon le deuxième 10 aspect de l'invention, adapté pour le réservoir 10. L'invention concerne également le système 1 de chauffe-eau « neuf », c'est-à-dire comprenant un réservoir d'eau 10, un dispositif 11 comprenant un moyen de chauffage alimenté par un réseau électrique 2 et un module de contrôle 12 dudit dispositif 11, le module de contrôle 12 15 comprenant des moyens de traitement de données 30 configurés pour mettre en oeuvre le procédé selon le premier aspect de l'invention et/ou le procédé selon le deuxième aspect de l'invention. Produit programme d'ordinateur 20 Selon d'autres aspects, l'invention concerne un produit programme d'ordinateur comprenant des instructions de code pour l'exécution (sur des moyens de traitement de donnés 30) d'un procédé selon le premier aspect de l'invention d'estimation de l'énergie thermique accumulée dans un 25 réservoir d'eau 10 sur un intervalle de temps, et/ou d'un procédé selon le deuxième aspect de l'invention de régulation de la température d'un réservoir d'eau 10, ainsi que des moyens de stockage lisibles par un équipement informatique (par exemple une mémoire du module de contrôle 12 si c'est lui qui contient les moyens 30) sur lequel on trouve ce produit 30 programme d'ordinateur. REVENDICATIONS1. Procédé d'estimation de l'énergie thermique accumulée dans un réservoir d'eau (10) sur un intervalle de temps, caractérisé en ce qu'il 5 comprend la mise en oeuvre par des moyens de traitement de données (30) d'étapes de : - Détermination d'une durée de fonctionnement d'un dispositif de chauffage (11) de l'eau du réservoir (10) sur ledit intervalle de temps ; 10 - Estimation de pertes thermiques du réservoir (10) sur ledit intervalle de temps en fonction d'une température de consigne associée audit intervalle de temps appliquée par un module de contrôle (12) du dispositif de chauffage (11) ; - Calcul de l'énergie thermique accumulée dans le réservoir (10) 15 sur ledit intervalle de temps en fonction de la durée de fonctionnement déterminée, des pertes thermiques estimées, et d'une puissance nominale du dispositif de chauffage (11). 20 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit intervalle de temps est une journée. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 à 2, dans lequel lesdites pertes thermiques du réservoir (10) sont obtenues par une fonction 25 affine de la température de consigne, ladite fonction affine étant obtenue par simulation numérique. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel ladite durée de fonctionnement du dispositif de chauffage (11) sur ledit 30 intervalle de temps est déterminée en fonction de données fournies par le module de contrôle (12). 23 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel l'énergie thermique accumulée dans le réservoir (10) est égale à ladite durée de fonctionnement déterminée multipliée par une puissance nominale du dispositif de chauffage (11), moins les pertes thermiques estimées. 6. Procédé de régulation de la température d'un réservoir d'eau (10) comprenant des étapes de : (a) Estimation conformément au procédé selon l'une des revendication 1 à 5 de l'énergie thermique accumulée dans le réservoir d'eau (10) sur un premier intervalle de temps ; (b) Calcul par les moyens de traitement de données (30) d'une température de consigne optimale telle que l'énergie nécessaire pour élever la température de toute l'eau contenue dans ledit réservoir depuis une température initiale donnée jusqu'à ladite température de consigne optimale soit égale à ladite énergie thermique accumulée calculée à une réserve d'énergie près ; (c) Régulation sur un deuxième intervalle de temps de même durée que le premier intervalle de temps par ledit module de contrôle (12) du dispositif de chauffage (11) de l'eau du réservoir (10), de la température du réservoir d'eau (10) autour de ladite température de consigne optimale. 7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel ladite température de consignée optimale Tc est obtenue par la formule Tc = TEF EEcs+A où TEF est la température initiale donnée, EEcs l'énergie thermique accumulée estimée, A la réserve d'énergie, m la masse d'eau dans le réservoir (10), et c la capacité calorifique massique de l'eau. 8. Procédé selon l'une des revendications 6 et 7, dans lequel ladite réserve d'énergie est une fraction de l'énergie thermique accumulée dans le réservoir d'eau (10), choisie entre 3 et 20%. 24 9. Procédé selon l'une des revendications 6 à 8, dans lequel l'estimation de l'étape (a) est réalisée conformément à la revendication 2 et ledit deuxième intervalle de temps est décalé d'une semaine par rapport au premier intervalle de temps 5 10. Procédé selon l'une des revendications 6 à 9, répété de sorte que le deuxième intervalle d'une première itération du procédé soit le premier intervalle d'une deuxième itération du procédé. 10 11. Ensemble d'estimation de l'énergie thermique accumulée dans un réservoir d'eau (10) sur un intervalle de temps, l'ensemble étant caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de traitement de données (30), configurés pour mettre en oeuvre : o un module de détermination d'une durée de 15 fonctionnement d'un dispositif de chauffage (11) de l'eau du réservoir (10) sur ledit intervalle de temps ; o un module d'estimation de pertes thermiques du réservoir (10) sur ledit intervalle de temps en fonction d'une température de consigne associée audit intervalle de 20 temps appliquée par un module de contrôle (12) du dispositif de chauffage (11) ; o un module de calcul de l'énergie thermique accumulée dans le réservoir (10) sur ledit intervalle de temps en fonction de la durée de fonctionnement déterminée, des 25 pertes thermiques estimées, et d'une puissance nominale du dispositif de chauffage (11) 12. Ensemble selon la revendication 11, dans lequel les moyens de traitement de données (30) sont en outre configurés pour : 30 - Calculer une température de consigne optimale telle que l'énergie nécessaire pour élever la température de toute l'eau contenue dans ledit réservoir depuis une température initiale 25 donnée jusqu'à ladite température de consigne optimale soit égale à ladite énergie thermique accumulée estimée sur un premier intervalle de temps à une réserve d'énergie près ; Ordonner audit module de contrôle (12) du dispositif de 5 chauffage (11) de l'eau du réservoir (10) de réguler sur un deuxième intervalle de temps de même durée que le premier intervalle de temps la température du réservoir d'eau (10) autour de ladite température de consigne optimale. 10 13. Système (1) de chauffe-eau comprenant un réservoir d'eau (10), un dispositif (11) comprenant un moyen de chauffage alimenté par un réseau électrique (2), un module de contrôle (12) dudit dispositif (11), et un ensemble selon l'une des revendications 11 et 12 d'estimation de l'énergie thermique accumulée dans le réservoir d'eau (10) sur un intervalle de 15 temps. 14. Produit programme d'ordinateur comprenant des instructions de code pour l'exécution d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 5 d'estimation de l'énergie thermique accumulée dans un réservoir d'eau (10) 20 sur un intervalle de temps, et/ou d'un procédé selon l'une des revendications 6 à 10 de régulation de la température d'un réservoir d'eau (10), lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur. 15. Moyen de stockage lisible par un équipement informatique 25 sur lequel un produit programme d'ordinateur comprend des instructions de code pour l'exécution d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 5 d'estimation de l'énergie thermique accumulée dans un réservoir d'eau (10) sur un intervalle de temps, ou d'un procédé selon l'une des revendications 6 à 10 de régulation de la température d'un réservoir d'eau (10).