Brevet FR3102836A1 — publié le 20210507

Un dispositif (10) de chauffage d’eau destinée à alimenter un local en eau chaude sanitaire comprend un chauffe-eau (12) ayant une direction longitudinale (L) et un volume (V). Une première sonde de température (31) dans le volume se situe selon la direction longitudinale à une première hauteur (H1, H1’) à partir de l’extrémité basse telle qu’un volume d’eau entre l’extrémité basse et la première hauteur représente environ entre 10% et 20% du volume du chauffe-eau, de préférence entre 13% et 17% du volume du chauffe-eau, et de préférence encore 15% du volume du chauffe-eau. Figure de l’abrégé : Figure 2 DISPOSITIF DE CHAUFFAGE D’EAU La présente divulgation relève du domaine des dispositifs de chauffage d’eau sanitaire. Il est courant d’utiliser un ballon d’eau chaude pour alimenter un local (par exemple une maison) en eau chaude sanitaire. Le ballon est un réservoir de volume prédéfini avec un port d’entrée d’eau généralement disposé en partie basse du réservoir et un port de soutirage d’eau généralement disposé en partie haute du réservoir. Le ballon contient un ou plusieurs éléments de chauffe permettant de chauffer la température de l’eau. L’élément de chauffe peut être alimenté en énergie par le réseau électrique conventionnel ou par des énergies vertes, type panneaux photovoltaïques. Une carte de régulation permet d’alimenter l’élément de chauffe. De façon courante, une sonde de température est placée au niveau de l’élément de chauffe, activant ce dernier quand la température d’eau passe en dessous d’une consigne avec hysteresis. La température dans le ballon n’est pas toujours uniforme. Lorsqu’un soutirage d’eau chaude est effectué un volume d’eau équivalent est ajouté dans le ballon par le port d’entrée grâce à la pression du réseau d’eau. Cette eau pouvant être à une température plus froide que le ballon, le bas du ballon se retrouve plus froid que le haut du ballon. Lorsqu’une consigne de température est appliquée à l’élément de chauffe, la puissance de chauffe est calculée par rapport à un relevé de température de l’eau du ballon par une sonde de température. Si la sonde se retrouve dans la partie plus froide du ballon, le relevé de température ne sera pas représentatif d’une température moyenne de l’eau contenue dans le ballon. e plus, outre maximiser la quantité d’eau chaude et minimiser la facture pour le consommateur, il est préférable de connaître précisément l’état de charge du chauffe-eau – à l’instar d’une batterie électrique – pour, par exemple, s’adapter à de nouvelles contraintes telles que la production d’énergies renouvelables intermittentes et un réseau électrique en demande de flexibilité. D’autre part, dans le cas d’énergie renouvelable disponible à bas coût (voire gratuit), il est aujourd’hui commun d’augmenter la consigne du chauffe-eau sans tenir compte de la consommation réelle d’eau chaude sanitaire du client ni du bilan énergétique du chauffe-eau à cause des déperditions supplémentaires induites par l’augmentation de consigne. Ceci induit parfois un manque de performance/augmentation de la facture du consommateur. Résumé La présente divulgation vient améliorer la situation. Il est proposé un dispositif de chauffage d’eau destinée à alimenter un local en eau chaude sanitaire, le dispositif de chauffage d’eau comprenant : - un chauffe-eau ayant une direction longitudinale et un volume, le chauffe-eau ayant une extrémité basse et une extrémité haute, un volume d’eau à l’extrémité basse étant nul, et un volume d’eau à l’extrémité haute étant le volume du chauffe-eau ; - un organe de chauffe pour chauffer l’eau contenue dans le chauffe-eau, - une première sonde de température dans le volume V; et - une carte de régulation connectée à la première sonde de température, la carte de régulation étant configurée pour contrôler une puissance de chauffe livrable par l’organe de chauffe à l’eau contenue dans le chauffe-eau et calculer une température moyenne Tmoy du volume d’eau en fonction de données reçues par la première sonde de température, caractérisé en ce que la première sonde de température se situe selon la direction longitudinale à une première hauteur à partir de l’extrémité basse telle qu’un volume d’eau entre l’extrémité basse et la première hauteur représente environ entre 10% et 20% du volume du chauffe-eau, de préférence entre 13% et 17% du volume du chauffe-eau, et de préférence encore 15% du volume du chauffe-eau. Les caractéristiques exposées dans les paragraphes suivants peuvent, optionnellement, être mises en œuvre. Elles peuvent être mises en œuvre indépendamment les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - comprenant de plus une deuxième sonde de température dans le volume V, la carte de régulation étant aussi connectée à la deuxième sonde de température, la température moyenne Tmoy du volume d’eau étant calculée par la carte de régulation en fonction de données reçues par la première sonde de température et la deuxième sonde de température, la deuxième sonde de température se situant selon la direction longitudinale à une deuxième hauteur à partir de l’extrémité basse telle qu’un volume d’eau entre l’extrémité basse et la première hauteur représente entre 55% et 75% du volume du chauffe-eau, de préférence entre 60% et 70% du volume du chauffe-eau, de préférence encore entre 62% et 67% du volume du chauffe-eau, et de manière encore plus préférée 65% du volume du chauffe-eau. - un premier volume est un volume d’eau du chauffe-eau défini longitudinalement entre l’extrémité basse et la première sonde de température, un deuxième volume est un volume d’eau du chauffe-eau défini longitudinalement entre la première sonde de température et la deuxième sonde de température, un troisième volume est un volume d’eau du chauffe-eau défini longitudinalement entre la deuxième sonde de température et l’extrémité haute, et la température moyenne du chauffe-eau Tmoy est définie par [Math. 1] . - la carte de régulation est adaptée à calculer de plus un volume d'eau chaude mitigée à 40°C V40 défini par [Math. 2] où V401 est le volume d'eau chaude mitigée à 40°C pour un premier volume d’eau défini dans la direction longitudinale entre l’extrémité basse et la première sonde de température, V402 est le volume d'eau chaude mitigée à 40°C pour un deuxième volume d’eau défini dans la direction longitudinale entre la première sonde de température et la deuxième sonde de température, V403 est le volume d'eau chaude mitigée à 40°C pour un troisième volume d’eau défini dans la direction longitudinale entre la deuxième sonde de température et l’extrémité haute, et où V401 est obtenu par la formule : [Math. 3] , avec Tfroid une température de référence, où V402 est obtenu par la formule : [Math. 4] où [Math. 5] , en ne prenant en compte que les supérieurs à 40°C, et où n est un nombre arbitraire supérieur à 2, et où V403 est obtenu par la formule : [Math. 6] . - comprenant de plus une deuxième sonde de température dans le volume V, la carte de régulation étant aussi connectée à la deuxième sonde de température, la température moyenne Tmoy du volume d’eau étant calculée par la carte de régulation en fonction de données reçues par la première sonde de température et la deuxième sonde de température, la deuxième sonde de température se situant selon la direction longitudinale à une deuxième hauteur à partir de l’extrémité basse telle qu’ un volume d’eau entre l’extrémité basse et la première hauteur représente entre 35% et 55% du volume du chauffe-eau, de préférence entre 40% et 50% du volume du chauffe-eau, de préférence encore entre 42% et 47% du volume du chauffe-eau, et de manière encore plus préférée 45% du volume du chauffe-eau, - comprenant de plus une troisième sonde de température dans le volume V, la température moyenne Tmoy du volume d’eau étant calculée par la carte de régulation en fonction de données reçues par la première sonde de température, la deuxième sonde de température et la troisième sonde de température, la troisième sonde de température se situant selon la direction longitudinale à une troisième hauteur à partir de l’extrémité basse telle qu’un volume d’eau entre l’extrémité basse et la troisième hauteur représente environ entre 75% et 85% du volume du chauffe-eau, de préférence entre 78% et 82% du volume du chauffe-eau, et de préférence encore 80% du volume du chauffe-eau. - un premier volume est un volume d’eau du chauffe-eau défini dans la direction longitudinale entre l’extrémité basse et la première sonde de température, un deuxième volume est un volume d’eau du chauffe-eau défini dans la direction longitudinale entre la première sonde de température et la deuxième sonde de température, un troisième volume est un volume d’eau du chauffe-eau défini dans la direction longitudinale entre la deuxième sonde de température et la troisième sonde de température, un quatrième volume est un volume d’eau du chauffe-eau défini dans la direction longitudinale entre la troisième sonde de température et l’extrémité haute, et la température moyenne du chauffe-eau Tmoy est définie par [Math. 7] où est le premier volume, est le deuxième volume, est le troisième volume, est le quatrième volume, T1 la température détectée par la première sonde, T2 la température détectée par la deuxième sonde, et T3 la température détectée par la troisième sonde. - la carte de régulation est adaptée à calculer de plus un volume d'eau chaude mitigée à 40°C V40 défini par [Math. 8] où V401 est le volume d'eau chaude mitigée à 40°C pour un premier volume d’eau défini dans la direction longitudinale entre l’extrémité basse et la première sonde de température, V402 est le volume d'eau chaude mitigée à 40°C pour un deuxième volume d’eau défini dans la direction longitudinale entre la première sonde de température et la deuxième sonde de température, V403 est le volume d'eau chaude mitigée à 40°C pour un troisième volume d’eau défini dans la direction longitudinale entre la deuxième sonde de température et la troisième sonde de température, et V404 est le volume d'eau chaude mitigée à 40°C pour un quatrième volume est un volume d’eau du chauffe-eau défini dans la direction longitudinale entre la troisième sonde de température et l’extrémité haute, et où V401 est obtenu par la formule : [Math. 9] , avec Tfroid une température de référence, où V402 est obtenu par la formule : [Math. 10] où [Math. 11] , en ne prenant en compte que les supérieurs à 40°C, et où n est un nombre arbitraire supérieur à 2, où V403 est obtenu par la formule : [Math. 12] , où [Math. 13] , en ne prenant en compte que les supérieurs à 40°C, et où n est un nombre arbitraire supérieur à 2, et où V404 est obtenu par la formule : [Math. 14] - la température d’eau froide est le minimum entre une température la plus froide détectée par la sonde de température sur les vingt jours précédents le moment du calcul du volume d'eau chaude mitigée à 40°C V40, et 25°C. - le volume du chauffe-eau est compris entre 100 et 300 litres. - l’organe de chauffe est l’unique organe de chauffe. - comprenant de plus : un système d’énergie renouvelable, notamment photovoltaïque connecté à la carte de régulation et/ou ou un réseau électrique, et un gestionnaire d’énergie connecté à la carte de régulation et au système d’énergie renouvelable et/ou au réseau électrique, le gestionnaire d’énergie étant adapté à communiquer à la carte de régulation une puissance de chauffe à commander à l’organe de chauffe afin de stocker au moins une partie d’un surplus d’énergie sous forme d’eau chaude disponible dans le chauffe-eau lorsqu’un surplus d’énergie produite par le système photovoltaïque et non consommée est disponible, la puissance de chauffe étant dépendante de la température moyenne Tmoy du chauffe-eau calculée par la carte de régulation. - la carte de régulation régule l’organe de chauffe en fonction d’une consigne de température, la consigne de température ayant une valeur de base T1, et une valeur de surplus T2 supérieure ou égale à la valeur de base T1, lorsque pour un jour j un surplus d’énergie produit par le système photovoltaïque est disponible l’organe de calcul et de régulation est adapté à déterminer la consigne de température du jour j de telle sorte que : lorsqu’une prédiction de l’énergie Epvj+1 produite par le système photovoltaïque le jour suivant j+1 est supérieure à la prédiction des consommations en énergie du local ce jour-là, la consigne de température pour le jour même j est fixée à la valeur de base T1, et lorsqu’une prédiction de l’énergie produite par le système photovoltaïque le jour suivant j+1 est inférieure à la prédiction des consommations en énergie ce jour-là, la consigne de température pour le jour même j est fixée à la valeur de surplus T2 de sorte à chauffer l’eau contenue dans le chauffe-eau grâce au surplus d’énergie produit par le système photovoltaïque disponible le jour j. - la prédiction des consommations en énergie du local pour le jour j+1 est égale à une énergie de soutirage Sj+1 prédite pour le jour j+1 additionnée à une énergie de déperdition D(Tj) du chauffe-eau à la température de consigne appliquée le jour j, et/ou l’énergie de soutirage Sj+1 prédite pour le jour j+1 prend en compte un historique des consommations du local, et/ou la prédiction de l’énergie Epvj+1 produite par le système photovoltaïque le jour suivant j+1 est calculée en fonction de prévisions météorologiques reçues d’un serveur distant du dispositif. - la valeur de surplus T2 est déterminée comme étant la valeur minimisant la fonction suivante [Math. 15] où m est la masse de l’eau, Sj est l’énergie de soutirage prélevée le jour j du chauffe-eau, Sj+1 est l’énergie de soutirage estimée prélevée le jour j+1 du chauffe-eau, Epvj+1 est l’énergie produite par le système photovoltaïque le jour suivant j+1, D(T1) est l’énergie de déperdition du chauffe-eau à la température de base T1, D(T2) est l’énergie de déperdition du chauffe-eau à la température de surplus T2, Cp est la capacité thermique de l’eau, et C1 et C2 deux coefficients prédéfinis selon un profil d’optimisation. - le coefficient C1 est représentatif d’une efficacité de transformation de l’énergie provenant du système photovoltaïque, et le coefficient C2 est représentatif d’une efficacité de transformation de l’énergie provenant du système électrique conventionnel, par exemple C1 = 1 et C2 = 2.5 ou 2.1, ou le coefficient C1 est représentatif d’un coût de l’énergie provenant du système photovoltaïque, et le coefficient C2 est représentatif d’un coût de l’énergie provenant du système électrique conventionnel, par exemple C1 = 0 et C2 = 0.15 coefficient C1 est représentatif d’un bilan carbone pour une énergie renouvelable et le coefficient C2 est représentatif d’un bilan carbone pour une énergie provenant du système électrique conventionnel, par exemple C1 = 45 ou 11 et C2 = 60. D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels : Fig. 1 montre un dispositif de chauffage d’eau selon un mode de réalisation, Fig. 2 montre un chauffe-eau pour le dispositif de la figure 1 selon un mode de réalisation, et Fig. 3 montre un chauffe-eau pour le dispositif de la figure 1 selon un autre mode de réalisation. Les dessins et la description ci-après contiennent, pour l’essentiel, des éléments de caractère certain. Ils pourront donc non seulement servir à mieux faire comprendre la présente divulgation, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant. L a figure 1 montre généralement un dispositif de chauffage d’eau 10 alimentant un local, par exemple une habitation, en eau chaude sanitaire . Le dispositif de chauffage d’eau 10 inclut un chauffe-eau 12 destiné à alimenter l’habitation en eau chaude. Le chauffe-eau 12 a une direction longitudinale L et un volume V . Le volume V du chauffe-eau 12 est de préférence compris entre 100 et 300 litres. Le chauffe-eau 12 comprend un port d’approvisionnement en eau 11 , et un port de soutirage de l’eau 14 . Le port d’approvisionnement 11 sert à remplir le volume V du chauffe-eau en eau sanitaire, et le port de soutirage 14 sert à vider le chauffe-eau pour alimenter le local selon les besoin. Le chauffe-eau 12 inclut de plus un organe de chauffe 16 pour chauffer l’eau contenue dans le chauffe-eau 12. Selon un mode de réalisation, l’organe de chauffe est l’unique organe de chauffe du chauffe-eau. L’organe de chauffe 16 pourrait être une ou plusieurs résistances (fixes ou variables) connectées à une ou plusieurs épingles, un serpentin ou condenseur. Le chauffe-eau 12 peut être un chauffe-eau électrique ou thermodynamique et avoir ainsi des éléments de chauffage thermodynamique et électrique combinés, pompe à chaleur avec vitesse de compresseur variable. L’organe de chauffe 16 peut ainsi comprendre n organes de puissances de chauffe différentes, n étant supérieur ou égal à deux, où la puissance Pi de chaque organe de chauffe i est définie par [Math. 16] où Pmax est une puissance maximale de chauffe. Selon un autre mode de réalisation, le chauffe-eau 12 inclut plusieurs organes de chauffe répartis à divers endroits dans le chauffe-eau 12. Par exemple, le chauffe-eau 12 peut avoir un organe de chauffe à proximité de chaque sonde de température (les sondes de températures sont décrites plus bas). Selon un exemple Pmax = 2100 W pour un chauffe-eau de volume de 200 litres, et l’élément incluant 3 résistances, une première résistance peut être de puissance 300 W, la deuxième de puissance 600W et la troisième de puissance 1200W (avec une tolérance de +/- 10%). Les valeurs des Pi peuvent dépendre d’un critère de puissance totale pour respecter un temps de chauffe de 8h pour passer de 15C à 65C mais aussi des choix d’étagement pour maximiser l’apport en énergie des sources d’énergie renouvelables, ou pour limiter les commutations des relais. Le chauffe-eau 12 comprend de plus une pluralité de sonde s de température 13 pour mesurer une température de l’eau contenue dans le chauffe-eau. Le chauffe-eau 12 inclut de plus un organe de calcul et de régulation 19 qui inclut une carte de régulation 18 connectée à l’organe de chauffe 16 et à la sonde de température 13 pour réguler l’organe de chauffe en fonction d’une consigne de température. La carte de régulation 18 est une carte électronique qui comporte plusieurs entrées logiques afin de réguler la puissance de chauffe de l’organe de chauffe 16. La carte de régulation 18 est connectée à la pluralité de sondes de température 13, et est configurée pour calculer une température moyenne Tmoy du volume d’eau V en fonction de données reçues par les sondes de température 13. Selon un mode de réalisation, la carte de régulation 18 est aussi adaptée à calculer un volume d'eau chaude mitigée à 40°C V40 . Le dispositif de chauffage d’eau 10 peut comprendre un système photovoltaïque 22 approvisionnant le dispositif en énergie pour le chauffage de l’eau. Le système photovoltaïque 22 comprend un ou plusieurs panneaux photovoltaïques qui convertissent une lumière reçue en courant continu, et un convertisseur qui convertit le courant continu produit par les panneaux photovoltaïques en courant alternatif. Il est entendu que le convertisseur pourrait être optionnel. Le dispositif de chauffage d’eau 10 est aussi alimenté en énergie par le réseau électrique conventionnel 23 . L’organe de calcul et de régulation 19 peut inclure un gestionnaire d’énergie 15 en communication avec la carte de régulation 18. Le gestionnaire d’énergie 15 permet de réguler l’apport en énergie au chauffe-eau en proportions variables d’énergie provenant du système photovoltaïque 22 et du réseau électrique conventionnel 23. La puissance de chauffe à commander à l’organe de chauffe 16 peut être calculée par la carte de régulation 18 ou déterminée par le gestionnaire d’énergie 15. La carte de régulation 18 en fonction de la puissance de chauffe commande l’organe de chauffe 16. Selon un premier mode de réalisation, en référence à la figure 2 , le volume V du chauffe-eau 12 peut être symboliquement divisé une partie basse 26 et une partie haute 28 . La partie basse 26 et la partie haute 28 sont alignées longitudinalement entre elles. Dans l’exemple de la figure 2, parties basse 26 et haute 28 sont montrées comme représentant chacune 50% du volume V du chauffe-eau 12. Cependant, il se pourrait que les parties basse 26 et haute 28 représentent à elles deux une fraction du volume V. Par exemple, chacune des parties basse 26 et haute 28 pourrait représenter 33% du volume. La partie basse 26 comprend le port d’approvisionnement en eau 11, et la partie haute 28 comprend le port de soutirage de l’eau 14. Le chauffe-eau 12 a une extrémité basse 30 adjacente à la partie basse 26, et une extrémité haute 32 adjacente à la partie haute 28 du chauffe-eau 12. Le volume d’eau à l’extrémité basse 30 est nul. Le volume d’eau à l’extrémité haute 32 est le volume V du chauffe-eau. La pluralité de sonde s de température 13 inclut une première sonde de température 21 disposée dans la partie basse 26 du volume V, et une deuxième sonde de température 23 disposée dans la partie haute 28 du volume V. Un positionnement particulier des sondes de températures 21, 23 dans le chauffe-eau 12 permet d’obtenir un calcul précis de la température moyenne Tmoy de l’eau contenue dans le chauffe-eau 12 avec un nombre réduit de sondes de température utilisées (dans cet exemple juste deux). Par exemple, une erreur inférieure à 15% par rapport à un soutirage d’eau en laboratoire représentant l’eau chaude réelle fournie au client lors d’un puisage (douche ou bain par exemple) peut être obtenue avec l’utilisation de seulement deux sondes de température. Ainsi, un calcul de la température moyenne Tmoy de l’eau tout à fait satisfaisant peut être obtenu avec des couts et contraintes industrielles réduits. Notamment, une position de la première sonde de température 21 selon la direction longitudinale à une première hauteur H1 à partir de l’extrémité basse 30 est telle qu’un volume d’eau entre l’extrémité basse et la première hauteur à environ entre 10% et 20% du volume V du chauffe-eau 12 donnait des résultats satisfaisants, et de préférence entre 13% et 17% du volume V du chauffe-eau 12, et de préférence encore 15% du volume V du chauffe-eau 12. Une position de la deuxième sonde de température 23 selon la direction longitudinale est préférablement à une deuxième hauteur H 2 à partir de l’extrémité basse 30 telle qu’un volume d’eau entre l’extrémité basse et la première hauteur à environ entre 60% et 70% du volume V du chauffe-eau 12 donnait des résultats satisfaisants, et de préférence entre 63% et 67% du volume V du chauffe-eau 12, et de préférence encore 65% du volume V du chauffe-eau 12. La position de la première sonde de température 21 dans la partie basse 26 du volume V permet de détecter un puisage et de maximiser le confort en relançant la chauffe. La position de la deuxième sonde de température 23 dans la partie haute 28 du volume V garanti une quantité d’eau chaude minimale pour le consommateur. L’existence d’éléments chauffants associés à chacune des sondes de température permet d’obtenir les effets ci-dessus. Lorsque la carte de régulation 18 reçoit les données des premières et deuxièmes sondes de température 21 et 23, elle calcule la température moyenne Tmoy de l’eau contenue ans le chauffe-eau de la manière suivante : un premier volume V1 est un volume d’eau du chauffe-eau 12 défini longitudinalement entre l’extrémité basse 30 et la première sonde de température 21, un deuxième volume V2 est un volume d’eau du chauffe-eau 12 défini longitudinalement entre la première sonde de température 21 et la deuxième sonde de température 23, un troisième volume (V3) est un volume d’eau du chauffe-eau 12 défini longitudinalement entre la deuxième sonde de température 23 et l’extrémité haute 32, et la température moyenne du chauffe-eau Tmoy est définie par [Math. 17] où est le premier volume, est le deuxième volume, est le troisième volume, T1 la température détectée par la première sonde 21, et T2 la température détectée par la deuxième sonde 23. Selon un mode de réalisation, la carte de régulation 18 calcule de plus le volume d'eau chaude mitigée à 40°C V40 défini par [Math. 18] où V401 est le volume d'eau chaude mitigée à 40°C pour un premier volume V1 d’eau défini dans la direction longitudinale L entre l’extrémité basse 30 et la première sonde de température 21, V402 est le volume d'eau chaude mitigée à 40°C pour un deuxième volume V2 d’eau défini dans la direction longitudinale L entre la première sonde de température 21 et la deuxième sonde de température 23, V403 est le volume d'eau chaude mitigée à 40°C pour un troisième volume V3 d’eau défini dans la direction longitudinale entre la deuxième sonde de température 23 et l’extrémité haute 32, et où V401 est obtenu par la formule : [Math. 19] , avec Tfroid une température de référence, où V402 est obtenu par la formule : [Math. 20] où [Math. 21] , en ne prenant en compte que les supérieurs à 40°C, et où n est un nombre arbitraire supérieur à 2, où V403 est obtenu par la formule : [Math. 22] . Selon un mode de réalisation, la température d’eau froide est le minimum entre une température la plus froide détectée par la sonde de température sur les vingt jours précédents le moment du calcul du volume d'eau chaude mitigée à 40°C V40, et 25°C. Selon un deuxième mode de réalisation, en référence à la figure 3 , le volume V du chauffe-eau 12 peut être symboliquement divisé une partie basse 34 , une partie intermédiaire 36 et une partie haute 3 8 . La partie basse 34, la partie intermédiaire 36, et la partie haute 38 sont alignées longitudinalement entre elles. Dans l’exemple de la figure 3, parties basse 34, intermédiaire 36 et haute 38 sont montrées comme représentant chacune 1/3 du volume V du chauffe-eau 12. La partie basse 34 comprend le port d’approvisionnement en eau 11, et la partie haute 38 comprend le port de soutirage de l’eau 14. La pluralité de sondes de température 13 dans ce mode de réalisation inclut une première sonde de température 31 disposée dans la partie basse 34 du volume V, et une deuxième sonde de température 33 disposée dans la partie intermédiaire 36 et une troisième sonde de température 35 disposée dans la partie haute 38 du volume V. Un positionnement particulier des sondes de températures 31, 33, 35 dans le chauffe-eau 12 permet d’obtenir un calcul précis de la température moyenne Tmoy de l’eau contenue dans le chauffe-eau 12 avec un nombre réduit de sondes de température utilisées (dans cet exemple juste trois). Par exemple, une erreur inférieure à 8% par rapport à un soutirage d’eau en laboratoire représentant l’eau chaude réelle fournie au client lors d’un puisage (douche ou bain par exemple) peut être obtenue avec l’utilisation de seulement trois sondes de température. Ainsi, un calcul de la température moyenne Tmoy de l’eau tout à fait satisfaisant peut être obtenu avec des couts et contraintes industrielles réduits. Notamment, une position de la première sonde de température 31 selon la direction longitudinale à une première hauteur H1 ’ à partir de l’extrémité basse 30 est telle qu’un volume d’eau entre l’extrémité basse et la première hauteur à environ entre 10% et 20% du volume V du chauffe-eau 12 donnait des résultats satisfaisants, et de préférence entre 13% et 17% du volume V du chauffe-eau 12, et de préférence encore 15% du volume V du chauffe-eau 12. Une position de la deuxième sonde de température 33 selon la direction longitudinale est préférablement à une deuxième hauteur H 2 ’ à partir de l’extrémité basse 30 telle qu’un volume d’eau entre l’extrémité basse et la première hauteur à environ entre 35% et 55% du volume du chauffe-eau, de préférence entre 40% et 50% du volume du chauffe-eau, de préférence encore entre 42% et 47% du volume du chauffe-eau, et de manière encore plus préférée 45% du volume du chauffe-eau. Une position de la troisième sonde de température 35 selon la direction longitudinale est préférablement à une troisième hauteur H 3 ’ à partir de l’extrémité basse 30 telle qu’un volume d’eau entre l’extrémité basse et la première hauteur à environ entre 75% et 85% du volume du chauffe-eau, de préférence entre 78% et 82% du volume du chauffe-eau, et de préférence encore 80% du volume du chauffe-eau. La position de la première sonde de température 31 dans la partie basse 34 du volume V permet de détecter un puisage et de maximiser le confort en remplaçant la chauffe. La position de la deuxième sonde de température 33 dans la partie intermédiaire 36 et de la troisième sonde de température 35 dans la partie haute 38 du volume V garanti une quantité d’eau chaude minimale pour le consommateur. L’existence d’éléments chauffants associés à chacune des sondes de température permet d’obtenir les effets ci-dessus. Lorsque la carte de régulation 18 reçoit les données des premières, deuxièmes et troisièmes sondes de température 31, 33, et 35, elle calcule la température moyenne Tmoy de l’eau contenue ans le chauffe-eau de la manière suivante : un premier volume V1 est un volume d’eau du chauffe-eau 12 défini longitudinalement entre l’extrémité basse 30 et la première sonde de température 31, un deuxième volume V2 est un volume d’eau du chauffe-eau 12 défini longitudinalement entre la première sonde de température 31 et la deuxième sonde de température 33, un troisième volume V3 est un volume d’eau du chauffe-eau 12 défini longitudinalement entre la deuxième sonde de température 33 et la troisième sonde de température 35, un quatrième volume V 4 est un volume d’eau du chauffe-eau 12 défini longitudinalement entre la troisième sonde de température 35 et l’extrémité haute 32, et la température moyenne du chauffe-eau Tmoy est définie par [Math. 23] où est le premier volume, est le deuxième volume, est le troisième volume, T1 la température détectée par la première sonde 31, et T2 la température détectée par la deuxième sonde 33, et T3 la température détectée par la troisième sonde 35. Selon un mode de réalisation, la carte de régulation 18 calcule de plus le volume d'eau chaude mitigée à 40°C V40 défini par [Math. 24] où V401 est le volume d'eau chaude mitigée à 40°C pour un premier volume V1 d’eau défini dans la direction longitudinale L entre l’extrémité basse 30 et la première sonde de température 31, V402 est le volume d'eau chaude mitigée à 40°C pour un deuxième volume V2 d’eau défini dans la direction longitudinale L entre la première sonde de température 31 et la deuxième sonde de température 33, V403 est le volume d'eau chaude mitigée à 40°C pour un troisième volume V3 d’eau défini dans la direction longitudinale entre la deuxième sonde de température 33 et la troisième sonde de température 35, et V404 est le volume d'eau chaude mitigée à 40°C pour un quatrième volume V4 d’eau défini dans la direction longitudinale entre la troisième sonde de température et l’extrémité haute 32, et où V401 est obtenu par la formule : [Math. 25] , avec Tfroid une température de référence, où V402 est obtenu par la formule : [Math. 26] où [Math. 27] , en ne prenant en compte que les supérieurs à 40°C, et où n est un nombre arbitraire supérieur à 2, où V403 est obtenu par la formule : [Math. 28] , où [Math. 29] , en ne prenant en compte que les supérieurs à 40°C, et où n est un nombre arbitraire supérieur à 2, et où V404 est obtenu par la formule : [Math. 30] Selon un mode de réalisation, la température d’eau froide est le minimum entre une température la plus froide détectée par la sonde de température sur les vingt jours précédents le moment du calcul du volume d'eau chaude mitigée à 40°C V40, et 25°C. Alors que les dispositions d’éléments chauffants et de sondes de température se font selon des considérations basées sur le confort en eau chaude du consommateur et sa consommation électrique, les dispositions exposées ci-dessus se font généralement selon les contraintes industrielles et pour remplir un ou plusieurs des objectifs exposés précédemment : garantir une quantité d’eau chaude minimale et/ou maximiser la quantité d’eau chaude et la détection puisages. Selon un mode de réalisation, le gestionnaire d’énergie 15 en coopération avec la carte de régulation 18 permet d’utiliser le chauffe-eau 12 comme moyen de stockage de surplus d’énergie produite par les panneaux photovoltaïques en énergie thermique. En effet, dans certains cas, il se peut que le système photovoltaïque 22 produise plus d’énergie que ce que le local ne requiert. Le dispositif 10 permet qu’au moins une partie de ce surplus d’énergie photovoltaïque produit peut être réinjectée dans le dispositif de chauffage d’eau 10 au lieu d’être injectée à perte au réseau d’alimentation. Ainsi, l’énergie qui aurait dû être retournée au réseau (donc à perte) est transformée en énergie thermique en chauffant l’eau du chauffe-eau de façon additionnelle à son fonctionnement habituel. Le dispositif de chauffage d’eau 10 fonctionne alors comme un stockage d’énergie, en convertissant de l’énergie électrique produite en surplus par le système photovoltaïque 22 en énergie thermique (eau chauffée). Si le surplus est plus important que la puissance de chauffe possible par le chauffe-eau, la différence pourrait être réinjectée dans le réseau. Le gestionnaire d’énergie 15 détermine une consigne de température à transmettre à la carte de régulation 18 qui elle commande l’organe de chauffe 16. Cette consigne va dépendre des prédictions d’énergies renouvelables provenant du système photovoltaïque 22 et des habitudes et consignes de consommation du local. La consigne de température a une valeur de base T1 , et une valeur de surplus T2 supérieure ou égale à la valeur de base T1 correspondant à un surplus d’énergie photovoltaïque disponible. Ainsi, lorsque pour un jour j un surplus d’énergie produit par le système photovoltaïque est disponible la carte de régulation 18 est adaptée à déterminer la consigne de température du jour j de telle sorte que : - lorsqu’une prédiction de l’énergie Epvj+1 produite par le système photovoltaïque 22 le jour suivant j+1 est supérieure à la prédiction des consommations en énergie du local ce jour-là, la consigne de température pour le jour même j est fixée à la valeur de base T1, et - lorsqu’une prédiction de l’énergie produite par le système photovoltaïque 22 le jour suivant j+1 est inférieure à la prédiction des consommations en énergie ce jour-là, la consigne de température pour le jour même j est fixée à la valeur de surplus T2 de sorte à chauffer l’eau contenue dans le chauffe-eau 12 grâce au surplus d’énergie produit par le système photovoltaïque disponible le jour j. À défaut, la consigne de température est la valeur de base T1. La détermination de la production de l’énergie produite par le système photovoltaïque 22 et la prédiction des consommations en énergie du local ce jour-là peut être faite par le gestionnaire d’énergie 15, par la carte de régulation 18 ou bien par les deux. Le gestionnaire d’énergie 15 peut communiquer avec la carte de régulation 18 à intervalles réguliers. Il a été trouvé qu’une communication toutes les 10 min permet d’assurer un optimum entre la réactivité du système, et la fiabilité (nombre de communication relais). La prédiction des consommations en énergie du local pour le jour j+1 peut être égale à une énergie de soutirage Sj+1 prédite pour le jour j+1 additionnée à une énergie de déperdition D(Tj) du chauffe-eau 12 à la température de consigne appliquée le jour j. L’énergie de soutirage Sj+1 prédite pour le jour j+1 peut prendre en compte un historique des consommations du local. Elle peut aussi dépendre d’éléments transmis par le client lui-même, comme par exemple une absence programmée. Ainsi, même si un surplus est disponible, le fait que le consommateur ne soit pas présent permettra de revendre le surplus d’énergie photovoltaïque au lieu de surchauffer le chauffe-eau 12 à pertes. La prédiction de la production de l’énergie produite par le système photovoltaïque 22 peut être faire en prenant en compte des données météorologiques. Ces données peuvent être transmisses en temps réel, à intervalles réguliers, par voie filaire ou sans fil. De ce fait, le gestionnaire d’énergie 15 et/ou la carte de régulation 18 peuvent être adaptés à recevoir des données météorologiques d’un serveur distant par exemple. La valeur de surplus T2 peut être déterminée comme étant la valeur minimisant la fonction suivante [Math. 31] où m est la masse de l’eau, Sj est l’énergie de soutirage prélevée le jour j du chauffe-eau, Sj+1 est l’énergie de soutirage estimée prélevée le jour j+1 du chauffe-eau, Epvj+1 est l’énergie produite par le système photovoltaïque le jour suivant j+1, D(T1) est l’énergie de déperdition du chauffe-eau à la température de base T1, D(T2) est l’énergie de déperdition du chauffe-eau à la température de surplus T2, Cp est la capacité thermique de l’eau, et C1 et C2 deux coefficients prédéfinis selon un profil d’optimisation. Selon un mode de réalisation, le coefficient C1 est représentatif d’une efficacité de transformation de l’énergie provenant du système photovoltaïque, et le coefficient C2 est représentatif d’une efficacité de transformation de l’énergie provenant du système électrique conventionnel. Le coefficient C1 peut être 1 pour désigner une première efficacité de transformation d’une énergie renouvelable (par exemple photovoltaïque) et le coefficient C2 peut être 2.5 ou de 2.1 pour désigner une deuxième efficacité de transformation moins importante que la première relatif à un bilan carbone (par exemple l’énergie électrique provenant du réseau électrique français). Selon un autre mode de réalisation, le coefficient C1 est représentatif d’un coût de l’énergie provenant du système photovoltaïque, et le coefficient C2 est représentatif d’un coût de l’énergie provenant du système électrique conventionnel. Par exemple, C1 = 0 et C2 = 0.15. Le coefficient C1 correspond au cout moyen du kW/h en euros pour septembre 2019 pour l’énergie photovoltaïque et le coefficient C2 correspond au cout moyen du kW/h en euros pour septembre 2019 pour l’énergie provenant du réseau électrique français. Selon un autre mode de réalisation, le coefficient C1 est représentatif d’un bilan carbone pour une énergie renouvelable et le coefficient C2 est représentatif d’un bilan carbone pour une énergie provenant du système électrique conventionnel. Par exemple C1 = 45 ou 11 et C2 = 60. Le coefficient C1 correspond par exemple à 45 gCO2eq/kWh dans le cas d’une énergie photovoltaïque ou correspond par exemple à 11 gCO2eq/kWh dans le cas d’une énergie éolienne. Le coefficient C2 correspond par exemple à 60 gCO2eq/kWh dans le cas d’une énergie provenant du réseau électrique français. Dispositif (1 0 ) de chauffage d’eau destinée à alimenter un local en eau chaude sanitaire, le dispositif de chauffage d’eau comprenant : - un chauffe-eau (1 2 ) ayant une direction longitudinale (L) et un volume (V) , le chauffe-eau ayant une extrémité basse ( 28, 30 ) et une extrémité haute ( 32 ) , un volume d’eau à l’extrémité basse étant nul, et un volume d’eau à l’extrémité haute étant le volume du chauffe-eau ; - un organe de chauffe (16) pour chauffer l’eau contenue dans le chauffe-eau, - une première sonde de température ( 21, 31 ) dans le volume V; et - une carte de régulation ( 18 ) connectée à la première sonde de température, la carte de régulation étant configurée pour contrôler une puissance de chauffe livrable par l’organe de chauffe à l’eau contenue dans le chauffe-eau et calculer une température moyenne Tmoy du volume d’eau en fonction de données reçues par la première sonde de température, caractérisé en ce que la première sonde de température se situe selon la direction longitudinale à une première hauteur ( H1, H1 ’ ) à partir de l’extrémité basse telle qu’un volume d’eau entre l’extrémité basse et la première hauteur représente environ entre 10% et 20% du volume du chauffe-eau, de préférence entre 13% et 17% du volume du chauffe-eau, et de préférence encore 15% du volume du chauffe-eau. Dispositif selon la revendication 1, comprenant de plus une deuxième sonde de température (23) dans le volume V , la carte de régulation étant aussi connectée à la deuxième sonde de température, la température moyenne Tmoy du volume d’eau étant calculée par la carte de régulation en fonction de données reçues par la première sonde de température et la deuxième sonde de température, la deuxième sonde de température se situant selon la direction longitudinale à une deuxième hauteur (H2 ) à partir de l’extrémité basse telle qu’un volume d’eau entre l’extrémité basse et la première hauteur représente entre 55% et 75% du volume du chauffe-eau, de préférence entre 60% et 70% du volume du chauffe-eau, de préférence encore entre 62% et 67% du volume du chauffe-eau, et de manière encore plus préférée 65% du volume du chauffe-eau. Dispositif de chauffage la revendication 2, dans lequel un premier volume (V1) est un volume d’eau du chauffe-eau défini longitudinalement entre l’extrémité basse et la première sonde de température, un deuxième volume (V2) est un volume d’eau du chauffe-eau défini longitudinalement entre la première sonde de température et la deuxième sonde de température, un troisième volume (V3) est un volume d’eau du chauffe-eau défini longitudinalement entre la deuxième sonde de température et l’extrémité haute, et la température moyenne du chauffe-eau Tmoy est définie par [Math. 32] . Dispositif de chauffage selon l’une quelconque des revendications 2 ou 3, dans lequel la carte de régulation est adaptée à calculer de plus un volume d'eau chaude mitigée à 40°C V40 défini par [Math. 33] où V401 est le volume d'eau chaude mitigée à 40°C pour un premier volume (V1) d’eau défini dans la direction longitudinale entre l’extrémité basse et la première sonde de température, V402 est le volume d'eau chaude mitigée à 40°C pour un deuxième volume (V2) d’eau défini dans la direction longitudinale entre la première sonde de température et la deuxième sonde de température, V403 est le volume d'eau chaude mitigée à 40°C pour un troisième volume (V3) d’eau défini dans la direction longitudinale entre la deuxième sonde de température et l’extrémité haute, et où V401 est obtenu par la formule : [Math. 34] , avec Tfroid une température de référence, où V402 est obtenu par la formule : [Math. 35] où [Math. 36] , en ne prenant en compte que les supérieurs à 40°C, et où n est un nombre arbitraire supérieur à 2, et où V40 3 est obtenu par la formule : [Math. 37] . Dispositif selon la revendication 1, comprenant de plus une deuxième sonde de température (33) dans le volume V , la carte de régulation étant aussi connectée à la deuxième sonde de température, la température moyenne Tmoy du volume d’eau étant calculée par la carte de régulation en fonction de données reçues par la première sonde de température et la deuxième sonde de température, la deuxième sonde de température se situant selon la direction longitudinale à une deuxième hauteur (H2’) à partir de l’extrémité basse telle qu’ un volume d’eau entre l’extrémité basse et la première hauteur représente entre 35% et 55% du volume du chauffe-eau, de préférence entre 40% et 50% du volume du chauffe-eau, de préférence encore entre 42% et 47% du volume du chauffe-eau, et de manière encore plus préférée 45% du volume du chauffe-eau, Dispositif selon la revendication 5, comprenant de plus une troisième sonde de température ( 35 ) dans le volume V, la température moyenne Tmoy du volume d’eau étant calculée par la carte de régulation en fonction de données reçues par la première sonde de température, la deuxième sonde de température et la troisième sonde de température, la troisième sonde de température se situant selon la direction longitudinale à une troisième hauteur (H3 ’ ) à partir de l’extrémité basse telle qu’un volume d’eau entre l’extrémité basse et la troisième hauteur représente environ entre 75% et 85% du volume du chauffe-eau, de préférence entre 78% et 82% du volume du chauffe-eau, et de préférence encore 80% du volume du chauffe-eau. Dispositif de chauffage la revendication 6, dans lequel un premier volume (V1) est un volume d’eau du chauffe-eau défini dans la direction longitudinale entre l’extrémité basse et la première sonde de température, un deuxième volume (V2) est un volume d’eau du chauffe-eau défini dans la direction longitudinale entre la première sonde de température et la deuxième sonde de température, un troisième volume (V3) est un volume d’eau du chauffe-eau défini dans la direction longitudinale entre la deuxième sonde de température et la troisième sonde de température, un quatrième volume (V4) est un volume d’eau du chauffe-eau défini dans la direction longitudinale entre la troisième sonde de température et l’extrémité haute, et la température moyenne du chauffe-eau Tmoy est définie par [Math. 38] où est le premier volume, est le deuxième volume, est le troisième volume, est le quatrième volume, T1 la température détectée par la première sonde, T2 la température détectée par la deuxième sonde, et T3 la température détectée par la troisième sonde. Dispositif de chauffage selon l’une quelconque des revendications 6 à 7, dans lequel la carte de régulation est adaptée à calculer de plus un volume d'eau chaude mitigée à 40°C V40 défini par [Math. 39] où V401 est le volume d'eau chaude mitigée à 40°C pour un premier volume (V1) d’eau défini dans la direction longitudinale entre l’extrémité basse et la première sonde de température, V402 est le volume d'eau chaude mitigée à 40°C pour un deuxième volume (V2) d’eau défini dans la direction longitudinale entre la première sonde de température et la deuxième sonde de température, V403 est le volume d'eau chaude mitigée à 40°C pour un troisième volume (V3) d’eau défini dans la direction longitudinale entre la deuxième sonde de température et la troisième sonde de température, et V404 est le volume d'eau chaude mitigée à 40°C pour un quatrième volume (V4) est un volume d’eau du chauffe-eau défini dans la direction longitudinale entre la troisième sonde de température et l’extrémité haute, et où V401 est obtenu par la formule : [Math. 40] , avec Tfroid une température de référence, où V402 est obtenu par la formule : [Math. 41] où [Math. 42] , en ne prenant en compte que les supérieurs à 40°C, et où n est un nombre arbitraire supérieur à 2, où V403 est obtenu par la formule : [Math. 43] , où [Math. 44] , en ne prenant en compte que les supérieurs à 40°C, et où n est un nombre arbitraire supérieur à 2, et où V404 est obtenu par la formule : [Math. 45] Dispositif de chauffage selon la revendication 4 ou 8, dans lequel la température d’eau froide est le minimum entre une température la plus froide détectée par la sonde de température sur les vingt jours précédents le moment du calcul du volume d'eau chaude mitigée à 40°C V40, et 25°C. Dispositif de chauffage selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le volume du chauffe-eau est compris entre 100 et 300 litres. Dispositif de chauffage selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel l’organe de chauffe est l’unique organe de chauffe. Dispositif de chauffage selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant de plus : - un système d’énergie renouvelable, notamment photovoltaïque (22) connecté à la carte de régulation et/ou ou un réseau électrique (2 3 ) , et - un gestionnaire d’énergie ( 15 ) connecté à la carte de régulation et au système d’énergie renouvelable et/ou au réseau électrique, le gestionnaire d’énergie étant adapté à communiquer à la carte de régulation une puissance de chauffe à commander à l’organe de chauffe afin de stocker au moins une partie d’un surplus d’énergie sous forme d’eau chaude disponible dans le chauffe-eau lorsqu’un surplus d’énergie produite par le système photovoltaïque et non consommée est disponible, la puissance de chauffe étant dépendante de la température moyenne Tmoy du chauffe-eau calculée par la carte de régulation. Dispositif de chauffage selon la revendication 12, dans lequel la carte de régulation régule l’organe de chauffe en fonction d’une consigne de température, la consigne de température ayant une valeur de base T1 , et une valeur de surplus T2 supérieure ou égale à la valeur de base T1, lorsque pour un jour j un surplus d’énergie produit par le système photovoltaïque est disponible l’organe de calcul et de régulation est adapté à déterminer la consigne de température du jour j de telle sorte que : lorsqu’une prédiction de l’énergie Epvj+1 produite par le système photovoltaïque le jour suivant j+1 est supérieure à la prédiction des consommations en énergie du local ce jour-là, la consigne de température pour le jour même j est fixée à la valeur de base T1, et lorsqu’une prédiction de l’énergie produite par le système photovoltaïque le jour suivant j+1 est inférieure à la prédiction des consommations en énergie ce jour-là, la consigne de température pour le jour même j est fixée à la valeur de surplus T2 de sorte à chauffer l’eau contenue dans le chauffe-eau grâce au surplus d’énergie produit par le système photovoltaïque disponible le jour j. Dispositif de chauffage selon la revendication 13, dans lequel la prédiction des consommations en énergie du local pour le jour j+1 est égale à une énergie de soutirage Sj+1 prédite pour le jour j+1 additionnée à une énergie de déperdition D( Tj ) du chauffe-eau à la température de consigne appliquée le jour j, et/ou l’énergie de soutirage Sj+1 prédite pour le jour j+1 prend en compte un historique des consommations du local, et/ou la prédiction de l’énergie Epvj+1 produite par le système photovoltaïque le jour suivant j+1 est calculée en fonction de prévisions météorologiques reçues d’un serveur distant du dispositif. Dispositif de chauffage d’eau selon la revendication 14, dans lequel la valeur de surplus T2 est déterminée comme étant la valeur minimisant la fonction suivante [Math. 46] où m est la masse de l’eau, Sj est l’énergie de soutirage prélevée le jour j du chauffe-eau, Sj+1 est l’énergie de soutirage estimée prélevée le jour j+1 du chauffe-eau, Epvj+1 est l’énergie produite par le système photovoltaïque le jour suivant j+1, D(T1) est l’énergie de déperdition du chauffe-eau à la température de base T1, D(T2) est l’énergie de déperdition du chauffe-eau à la température de surplus T2, Cp est la capacité thermique de l’eau, et C1 et C2 deux coefficients prédéfinis selon un profil d’optimisation. Dispositif de chauffage d’eau selon la revendication 15, dans lequel le coefficient C1 est représentatif d’une efficacité de transformation de l’énergie provenant du système photovoltaïque, et le coefficient C2 est représentatif d’une efficacité de transformation de l’énergie provenant du système électrique conventionnel, par exemple C1 = 1 et C2 = 2.5 ou 2.1, ou le coefficient C1 est représentatif d’un coût de l’énergie provenant du système photovoltaïque, et le coefficient C2 est représentatif d’un coût de l’énergie provenant du système électrique conventionnel, par exemple C1 = 0 et C2 = 0.15 coefficient C1 est représentatif d’un bilan carbone pour une énergie renouvelable et le coefficient C2 est représentatif d’un bilan carbone pour une énergie provenant du système électrique conventionnel, par exemple C1 = 45 ou 11 et C2 = 60.