INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
En , au niveau du premier ensemble de stockage 10, le premier fluide caloporteur sort du premier échangeur thermique 12 par la sortie 122 connectée fluidiquement par une connexion fluidique 133 à une vanne 4. La vanne 4 est connectée fluidiquement à une connexion fluidique 134 connectée fluidiquement à la première connectique 171 de l'échangeur 17. Le fluide caloporteur ressort de l'échangeur 17 par une connexion fluidique 135 connectée à la deuxième connectique 172, sur laquelle est avantageusement agencée une vanne 5. Suivant ce sens de circulation, le fluide caloporteur issu du premier échangeur thermique apporte l'énergie thermique au premier module de stockage 14 par l'intermédiaire de l'échangeur thermique 17. Il y a dans ce cas une différence de température du fluide caloporteur entre la sortie 122 du premier échangeur thermique 12 et l'entrée 15 du premier volume de stockage 11. Plus préférentiellement, la température du premier fluide caloporteur en entrée du premier module de stockage 14, préférentiellement de l'échangeur thermique 17, est supérieure à la température du premier fluide caloporteur en sortie du premier module de stockage 14, préférentiellement de l'échangeur thermique 17. C'est une phase de stockage d'énergie thermique dans le module de stockage 14. Ce mode de circulation du fluide caloporteur dans le premier circuit fluidique 13 est mis en œuvre lorsque la température du fluide caloporteur en sortie 122 du premier échangeur thermique 12 est supérieure à une température supérieure de consigne pour le premier volume de stockage 11.
Au niveau du deuxième ensemble 20, le deuxième fluide caloporteur sort du deuxième échangeur thermique 22 par la sortie 222 connectée fluidiquement par une connexion fluidique 233 connectée fluidiquement à une vanne 7. La vanne 7 est connectée fluidiquement à une connexion fluidique 234 connectée fluidiquement à la première connectique 271 de l'échangeur 27. Le fluide caloporteur ressort de l'échangeur 27 par une connexion fluidique 235 connectée à la deuxième connectique 272 sur laquelle est agencée avantageusement une vanne 8. Suivant ce sens de circulation, le fluide récupère l'énergie thermique du deuxième module de stockage 24 par l'intermédiaire de l'échangeur 27. Il y a dans ce cas une différence de température du fluide caloporteur entre la sortie 222 du deuxième échangeur thermique 22 et l'entrée 25 du deuxième volume de stockage 21. Plus préférentiellement, la température du deuxième fluide caloporteur en entrée du deuxième module de stockage 24, préférentiellement de l'échangeur thermique 27, est inférieure à la température du deuxième fluide caloporteur en sortie du deuxième module de stockage 24, préférentiellement de l'échangeur thermique 27. C'est une phase de déstockage d'énergie thermique dans le module de stockage 24. Ce mode de circulation du fluide caloporteur dans le deuxième circuit fluidique 23 est mis en œuvre lorsque la température du fluide caloporteur en sortie 222 du deuxième échangeur thermique 22 est inférieure à une température inférieure de consigne du deuxième volume de stockage 21. C'est-à-dire, qu'il y a un surplus de puissance ou une baisse de la température au niveau du deuxième échangeur thermique 22. Ainsi pour ne pas impacter et modifier de manière trop importante le gradient de température dans le volume de stockage 21, le fluide caloporteur est réchauffé avant son entrée dans le deuxième volume de stockage 21 par récupération d'énergie thermique stockée dans le deuxième module de stockage 24.
En , au niveau du premier ensemble 10, le premier fluide caloporteur sort du premier échangeur thermique 12 par la connexion fluidique 133 connectée à la vanne 4. La vanne 4 est connectée fluidiquement à une connexion fluidique 136 connectée fluidiquement à la deuxième connectique 172 de l'échangeur thermique 17. Le fluide caloporteur ressort de l'échangeur thermique 17 par une connexion fluidique 137 connectée à la première connectique 172 de l'échangeur 17 et connectée fluidiquement à l'entrée 15 du premier volume de stockage 11. Une vanne 6 est avantageusement agencée sur la connexion fluidique 137. Préférentiellement, la connexion fluidique 136 est connectée fluidiquement à l'échangeur 17 au niveau d'une deuxième connectique 172 de l'échangeur 17 de sorte à assurer une circulation du fluide caloporteur dans l'échangeur thermique 17 inversée par rapport au mode de fonctionnement illustré à la . Cette inversion de sens de circulation dans l'échangeur thermique 17 permet le déstockage d'énergie thermique. Suivant ce sens de circulation, le premier fluide caloporteur issu du premier échangeur thermique 12 récupère de l'énergie thermique du premier module de stockage 14 par l'intermédiaire de l'échangeur thermique 17. Il y a dans ce cas une différence de température du fluide caloporteur entre la sortie 122 du premier échangeur thermique 12 et l'entrée 15 du premier volume de stockage 11. Plus préférentiellement, la température du premier fluide caloporteur en entrée du premier module de stockage 14, préférentiellement de l'échangeur thermique 17 est inférieure à la température du premier fluide caloporteur en sortie du premier module de stockage 14, préférentiellement de l'échangeur thermique 17. C'est une phase de déstockage l'énergie thermique depuis le module de stockage 14. Ce mode de circulation du fluide caloporteur dans le premier circuit fluidique 13 est mis en œuvre lorsque la température du fluide caloporteur en sortie 122 du premier échangeur 12 est inférieure à la température supérieure de consigne du premier volume de stockage 11.
Au niveau du deuxième ensemble 20, le deuxième fluide caloporteur sort du deuxième échangeur thermique 22 par la sortie 222 connectée fluidiquement par une connexion fluidique 233 connectée fluidiquement à une vanne 7. La vanne 7 est connectée fluidiquement à une connexion fluidique 236 connectée fluidiquement à la deuxième connectique 272 de l'échangeur 27. Le fluide caloporteur ressort de l'échangeur 27 par une connexion fluidique 237 connectée à la première connectique 271 sur laquelle est agencée avantageusement une vanne 9. Préférentiellement, la connexion fluidique 236 est connectée fluidiquement à l'échangeur 27 au niveau de la deuxième connectique 272 de l'échangeur 27 de sorte à assurer une circulation du fluide caloporteur dans l'échangeur thermique 27 inversée par rapport au mode de fonctionnement illustré à la . Cette inversion de sens de circulation dans l'échangeur thermique 27 permet le stockage d'énergie thermique. Suivant ce sens de circulation, le fluide caloporteur du deuxième échangeur thermique 23 fournit de l'énergie thermique au deuxième module de stockage 24 par l'intermédiaire de l'échangeur 27. Il y a dans ce cas différence de température du fluide caloporteur entre la sortie 222 du deuxième échangeur thermique 22 et l'entrée 25 du deuxième volume de stockage 21. Plus préférentiellement, la température du deuxième fluide caloporteur en entrée du deuxième module de stockage 24, préférentiellement de l'échangeur thermique 27, est supérieure à la température du deuxième fluide caloporteur en sortie du deuxième module de stockage 24, préférentiellement de l'échangeur thermique 27. C'est une phase de stockage d'énergie thermique depuis le module de stockage 24. Ce mode de circulation du fluide caloporteur dans le deuxième circuit fluidique 23 est mis en œuvre lorsque la température du fluide caloporteur en sortie 222 du deuxième échangeur thermique est supérieure à la température inférieure du deuxième volume de stockage 21. C'est-à-dire qu'il y a une baisse de puissance ou une augmentation de la température au niveau du deuxième échangeur thermique 22. Ainsi, pour ne pas impacter ni modifier de manière trop importante le gradient de température dans le volume de stockage, le fluide caloporteur est refroidi avant son entrée dans le deuxième volume de stockage 21 par le stockage d'énergie thermique dans le deuxième module de stockage 24.
Avantageusement, le matériau à changement de phase du premier module de stockage 14 est choisi pour avoir une température de fusion dans la gamme de température du premier fluide caloporteur circulant dans le premier circuit fluidique 13 notamment en sortie du premier échangeur thermique 12. À titre d'exemple, le MCP est choisi parmi un MCP de la famille des sels et eutectiques inorganiques tels que par exemple: LiF (Tfusion :850°C), Na2CO3 (Tfusion :854°C), KF( fusion :857°C).
Par exemple, une température de l'ordre de 850°C peut être envisagée en sortie du premier échangeur thermique 12.
Avantageusement, le matériau à changement de phase du deuxième module de stockage 24 est choisi pour avoir une température de fusion dans la gamme de température du deuxième fluide caloporteur circulant dans le deuxième circuit fluidique 23 notamment en sortie du deuxième échangeur thermique 22. À titre d'exemple, le MCP est choisi parmi un MCP de la famille des sels inorganique, tels que par exemple : ALSi12 (Tfusion :576°C), KCLO4 (Tfusion :527°C).
Par exemple, une température de l'ordre de 500°C peut être envisagée en sortie du deuxième échangeur thermique 22.
Le premier fluide caloporteur et le deuxième fluide caloporteur sont choisis parmi un liquide métallique tel que du plomb. À titre d'exemple préférés, le premier fluide caloporteur et le deuxième fluide caloporteur sont identiques.
Avantageusement, le système comprend une unité de commande configurée pour commander les différents éléments du système. Préférentiellement, l'unité de commande est configurée pour contrôler la circulation du fluide caloporteur dans le circuit fluidique 13, 23. L'unité de commande est configurée pour contrôler les vannes 4, 5 ,6, 7, 8, 9 des circuits fluidiques 13,23. L'unité de commande comprend avantageusement des capteurs de températures agencés dans le premier ensemble 10 et dans le deuxième ensemble 20 de sorte à contrôler les différences de températures et s'assurer de la circulation passive du fluide caloporteur dans les circuits fluidiques 13, 23. Avantageusement, l'unité de commande est configurée pour contrôler la circulation du fluide caloporteur dans le premier module de stockage 14 et dans le deuxième module de stockage 24 de sorte à lisser la température en entrée du premier et du deuxième volume de stockage 11, 21.
L'invention concerne également un procédé de stockage et de restitution d'énergie thermique dans le système tel que décrit ci-dessus.
DESCRIPTION DETAILLEE Dispositif explicatif Selon un premier aspect, en référence à la , l’invention concerne un dispositif explicatif 1 du fonctionnement d’un équipement 2. La schématise un système cyber-physique intelligent 100. Les liens entre tous les composants du schéma illustrent avec quels composants chaque composant interagit ou/et est connecté. La illustre trois dispositifs explicatifs 1 dans le système cyber-physique intelligent 100, le système cyber-physique intelligent 100 pouvant être assimilé à une maison intelligente 100. On comprend que le nombre de dispositifs explicatifs 1 d’un système cyber-physique intelligent n’est pas limité à trois. Le nombre de dispositifs explicatifs 1 d’un système cyber-physique intelligent peut être inférieur ou supérieur à trois. Un dispositif explicatif 1 est exclusif à un équipement 2 ou à un ensemble d’équipements 2 défini. Ceci présente l’avantage que la connaissance sur l’équipement 2 ou sur l’ensemble défini d’équipements 2 reste localisée. Lorsqu’un dispositif explicatif 1 est associé à un unique équipement 2, cela permet de faciliter la mise à jour du dispositif explicatif 1 en cas d’évolution ou de changement d’un équipement 2. En outre, en cas de panne ou de comportement défaillant, l’intervention à mettre en œuvre est plus ciblée et donc plus rapide et moins coûteuse. Par ailleurs, si un dispositif explicatif 1 est connecté à un ensemble d’équipements 2, l’avantage est de pouvoir limiter le nombre de dispositifs explicatifs 1 pour l’ensemble du système cyber-physique intelligent qui englobe l’ensemble des équipements 2 dont le fonctionnement doit être expliqué. Par « équipement », on entend tout matériel approprié à une activité particulière. Si l’on reprend l’exemple de la maison intelligente, un équipement 2 peut être une lampe qui a donc comme activité d’éclairer ou encore une fenêtre ou une porte ayant pour activités de s’ouvrir et de se fermer. Dans l’exemple d’une voiture intelligente, les équipements 2 peuvent être les roues, le volant ou encore les portières. Dans la suite de la demande, l’exemple de la maison intelligente sera maintes fois repris. On souligne que l’invention peut s’appliquer à tout système cyber-physique intelligent autre que la maison intelligente.
L’équipement 2 peut également être un appareil de contrôle. Par exemple, l’équipement 2 peut être l’appareil de contrôle qui gère un radiateur. Par « géré », on entend que le radiateur est contrôlé par l’appareil de contrôle de telle sorte que le radiateur soit programmé sur une température particulière. Aussi, l’équipement 2 peut être un appareil de contrôle non associé à un objet précis mais plutôt associé à un phénomène. Par exemple, l’équipement 2 peut être un appareil de contrôle de température qui gère la température d’une pièce en agissant sur différents objets comme une fenêtre ou un radiateur. Dans l’exemple illustré en , la maison intelligente 100 comprend trois équipement 2 chacun associé à un dispositif explicatif 1 : un radiateur 2a ou un appareil de contrôle de radiateur 2a, un contrôleur de température 2b et une fenêtre 2c ou un appareil de contrôle de fenêtre 2c. Un autre exemple peut être celui de l’appareil de contrôle de luminosité d’une pièce d’une maison intelligente.
Le dispositif explicatif 1 du fonctionnement d’un équipement 2 est connecté à un réseau 4 auquel peut également être connecté l’équipement 2 correspondant au dispositif. En d’autres termes, le dispositif explicatif 1 et son équipement 2 correspondant peuvent communiquer via le réseau 4 auquel ils sont tous deux connectés. Le réseau 4 peut être le réseau 4 Internet ou un réseau 4 local.
Au moins un capteur 6 est associé à l’équipement 2. En d’autres termes, au moins un état de chaque équipement 2 est détecté par un capteur 6. Le capteur 6 peut être intégré à l’équipement 2. Par exemple, dans le cadre d’un radiateur 2, un capteur thermique 6a peut être intégré au sein du radiateur. Dans l’exemple illustré en , chaque équipement 2 comprend un capteur 6 : un capteur 6a est associé au radiateur 2a, un capteur 6b est associé au contrôleur de température 2b et un capteur 6c est associé à la fenêtre 2c. Plusieurs capteurs 6 peuvent être associés à un équipement 2. Par exemple, pour une fenêtre ayant deux battants, il peut y avoir deux capteurs 6, chacun associé à détecter l’ouverture d’un battant de la fenêtre. À titre de second exemple, un radiateur peut comprendre plusieurs capteurs 6 : des capteurs 6 de consommation, de puissance chauffée, de la consigne de chauffage, de connexion au réseau 4, etc… Aussi, les capteurs 6 peuvent être des actionneurs/capteurs 6 combinés. Un capteur 6 n’est pas nécessairement associé à un unique équipement 2. En effet, un capteur 6 peut être associé à plusieurs équipements 2. Par exemple, un capteur 6 de température externe peut être associé à la fois à un appareil de contrôle de température ainsi qu’à un radiateur. De cette manière, le dispositif explicatif 1 de l’appareil de contrôle de température et le dispositif explicatif 1 du radiateur ont une connaissance directe de la température externe.
Par « capteur », on entend tout organe qui élabore, à partir d'une grandeur physique, une autre grandeur utilisable à des fins de mesure ou de commande. Les capteurs 6 peuvent élaborer des données qui représentent des états binaires des équipements 2. Par exemple, pour une fenêtre, un capteur peut déterminer l’état ouvert et l’état fermé. Aussi, les capteurs 6 peuvent élaborer des données numériques continues (par exemple, pour un radiateur, l’évolution de la température). Les capteurs 6 peuvent également détecter une commande qui correspond, par exemple, au passage d’un interrupteur d’une lampe sur le mode allumé. Les exemples fournis sont non limitatifs et les types de données élaborées par les capteurs ne sont évidemment pas limitées à ces exemples.
Dans un certain mode de réalisation, l’équipement 2 est lui-même un capteur 6. Ainsi, par « associé » dans « au moins un capteur 6 est associé à l’équipement 2 », la situation selon laquelle le capteur 6 est un équipement 2, et donc l’équipement 2 est un capteur 6, est comprise. Par exemple, l’équipement 2 peut être un capteur 6 de luminosité.
On comprend donc que les capteurs 6 élaborent des données qui sont communiquées par l’équipement 2 au dispositif explicatif 1 via le réseau 4. Ces données sont donc des données d’entrée du dispositif explicatif 1.
Dans un mode de réalisation préférentiel, les données d’entrée issues des capteurs 6 sont stockées dans une base de données 8 avant d’être communiquées au dispositif explicatif 1. Comme montré en , qui schématise le cheminement de données au sein du dispositif explicatif 1 ainsi qu’entre le dispositif explicatif 1 et l’extérieur, des données issues du capteur 6 sont stockées dans la base de données 8. La base de données 8 est de préférence à accès rapide. La base de données 8 peut être externe ou interne au dispositif explicatif 1. Dans les Figures 1 et 4 , la base de données 8 est externe au dispositif explicatif 1. Dans la , la base de données 8 est interne au dispositif explicatif 1. De préférence la base de données 8 est associée à un équipement 2. Ainsi, une base de données est préférentiellement exclusive à un équipement 2 et donc à un dispositif explicatif 1 comme illustré en . La base de données 8 permet d’enregistrer les données d’entrées de sorte à ce que celles-ci ne soient pas perdues. Si le dispositif explicatif 1 venait à tomber en panne, les données d’entrées issues des capteurs 6 seraient toujours accessibles dans la base de données 8.
Avantageusement, les données d’entrées issues de capteurs 6 enregistrées dans la base de données 8 sont associées à un champ qui renseigne un identifiant du capteur 6 qui a élaboré chaque donnée d’entrée. De façon non limitative, les données d’entrée peuvent également être associées à d’autres champs comme le type des données d’entrée ou la date à laquelle elles ont été acquises par le capteur 6.
Comme illustré en , les données d’entrée enregistrées dans la base de données 8 ne sont pas nécessairement issues de capteurs 6. En effet, les données d’entrée peuvent être issues d’un simulateur 32. Le simulateur 32 peut être un appareil externe au dispositif explicatif 1. Le simulateur 32 peut également être une unité d’un contrôleur central 3 coordonnant les dispositif explicatifs 1, cette unité comprenant une ou des fonctions de simulation. On comprendra que le simulateur 32 n’est pas nécessairement un appareil physique et peut simplement être une fonction ou un ensemble de fonctions de simulation qui permettent de générer des données de simulation. Le simulateur 32 met de préférence en œuvre des simulations suite à une requête du contrôleur central 3 coordonnant les dispositif explicatifs 1. Le contrôleur central 3 sera détaillé plus loin, dans la partie Système . Le simulateur 32 est capable de jouer des scénarios et de générer des données qui seraient similaires à des données d’entrées issues de capteurs. Par exemple, le simulateur 32 peut simuler une fermeture d’une fenêtre pour simuler une donnée de luminosité qui en découlerait. En outre, les données générées par le simulateur 32 permettent par exemple d’identifier des actions à mettre en œuvre en cas de conflit. Par exemple, si l’utilisateur 26 souhaite que la luminosité soit plus forte dans la pièce, deux options peuvent être possible : allumer la lumière ou ouvrir le volet. Une simulation d’allumage de la lumière peut être mise en œuvre par le simulateur 32 ce qui génère des données qui montrent que la luminosité augmenterait mais que la consommation électrique augmenterait, ce qui n’est pas du tout souhaité par l’utilisateur 26. En revanche, en simulant l’ouverture du volet, les données générées par le simulateur 32 montrent que la luminosité augmenterait sans augmenter la consommation électrique et sans entrainer des situations non souhaitées par l’utilisateur 26. Ainsi, le simulateur 32 permet aux équipement 2 du système cyber-physique 100 de mettre en œuvre des actions adaptées aux souhaits de l’utilisateur 26. Cette donnée d’entrée issue du simulateur 32 est similaire à une donnée d’entrée de luminosité qui serait directement issue d’un véritable capteur 6 de luminosité. Pour différencier une donnée d’entrée issue d’un capteur 6 d’une donnée d’entrée issue d’un simulateur 32 au sein de la base de données 8, les données d’entrée issues d’un simulateur 32 sont associées de préférence à un ou plusieurs indicateurs de simulation. Par exemple, les champs d’une donnée d’entrée issue d’un simulateur 32 comprennent à la fois un identifiant de capteur 6 et un identifiant de simulation. L’identifiant de capteur 6 correspond à l’identifiant du capteur 6 réel qui a été simulé. L’identifiant de la simulation correspond à l’identifiant de la simulation qui a été jouée pour obtenir la donnée d’entrée. De la même façon que pour la donnée d’entrée issue d’un véritable capteur 6, la donnée d’entrée issue du simulateur 32 enregistrée dans la base de données 8 peut être associée à d’autres champs que les deux champs énoncés.
En outre, les données d’entrée enregistrées dans la base de données 8 peuvent également être issues du dispositif explicatif 1 lui-même. En effet, comme illustré en , le dispositif explicatif 1 comprend de préférence une unité d’auto observation 10. La schématise l’architecture d’un dispositif explicatif 1 sans illustrer comment les différents composants du dispositif explicatif 1 interagissent/sont connectés entre eux. L’unité d’auto observation 10 observe l’état du dispositif explicatif 1 et enregistre des données relatives à l’état du dispositif explicatif 1 dans la base de données 8. Les observations de l’unité d’auto observation 10 sont multiples et correspondent par exemple à des communications du dispositif explicatif 1 avec l’extérieur. Plus précisément, ces communications peuvent consister en des requêtes issues d’un utilisateur 26, des requêtes issues d’un contrôleur central 3 ou encore d’autres dispositifs explicatifs 1. De plus, les observations de l’unité d’auto observation 10 peuvent être une panne du dispositif explicatif 1 ou des modifications, ajouts, ou retraits d’unités particulières internes au dispositif explicatif 1. Ainsi, comme illustré en , les données d’observation sont de préférence issues d’une interface de communication 22 qui récolte des données générées par le dispositif explicatif 1 pour les communiquer avec l’extérieur. Une partie des données communiquées par l’interface de communication 22, comme celles données à titre d’exemple ci-dessus, sont communiquée à l’unité d’auto observation 10. Les données d’observation de l’unité d’observation 10 sont enregistrées dans la base de données 8. Pour différencier une donnée d’entrée issue d’un capteur 6 d’une donnée d’entrée d’observation au sein de la base de données 8, les données d’entrée d’observation sont associées de préférence à un ou plusieurs indicateurs d’auto observation. Les données d’observation sont également des données d’entrées utilisées par le dispositif explicatif 1. On comprend donc que le dispositif explicatif 1 est capable de s’autoobserver et d’exploiter des données d’entrée le concernant.