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FR2794926A1 - Procede et systeme de gestion de l'energie electrique fournie a un ensemble d'elements de chauffage electrique - Google Patents

Procede et systeme de gestion de l'energie electrique fournie a un ensemble d'elements de chauffage electrique Download PDF

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Abstract

Procédé pour gérer l'énergie électrique fournie à un ensemble d'éléments de chauffage électrique (R1-R8) alimentés à partir d'une source d'alimentation électrique (N). Ce procédé comprend une séquence d'alimentation cyclique dans laquelle chaque élément de chauffage électrique (R1-R8) est successivement connecté l'un après l'autre à la source d'alimentation électrique (N) selon un ordre de répartition prédéterminé. Utilisation pour des installations de chauffage domestiques ou professionnelles

Description

" Procédé et système de gestion de l'énergie électrique fournie à un ensemble d'éléments de chauffage électrique " DESCRIPTION La présente invention concerne un procédé de gestion de l'énergie électrique fournie à un ensemble d'éléments de chauffage électrique alimentés à partir d'une source d'alimentation électrique. Elle vise également un système de gestion d'énergie électrique mettant en oeuvre ce procédé.
Les installations de chauffage électrique dans une habitation ou dans un immeuble posent fréquemment des problèmes de gestion de l'énergie électrique fournie à l'ensemble des éléments de chauffage électrique constituant l'installation de chauffage. En effet, la puissance installée d'une habitation est souvent dimensionnée au plus juste par rapport à la puissance totale absorbée lorsque l'ensemble des éléments de chauffage électrique est en fonctionnement. I1 est alors difficile de mettre en marche d'autres équipements consommateurs d'énergie électrique tels qu'une machine à laver ou un sèche-linge, sans dépasser les possibilités maximales de fourniture d'énergie électrique de l'installation électrique de l'habitation ou de l'immeuble.
Par ailleurs, une mauvaise répartition de l'énergie électrique convertie en chaleur dans les différentes pièces d'une habitation contribue à une sensation d'inconfort et à une surconsommation d'énergie électrique.
Il existe déjà des systèmes de gestion d'énergie mettant en oeuvre des techniques de délestage/relestage d'équipements électriques en fonction d'indicateurs de consommation et/ou d'informations tarifaires fournies sur le réseau. Ces systèmes de gestion d'énergie sont en général d'utilisation et de programmation complexe, et ne sont pas spécifiquement dédiés à la gestion d'une installation de chauffage électrique.
Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un procédé de gestion de l'énergie électrique, qui procure une répartition plus régulière de l'énergie électrique fournie aux différents éléments de chauffage électrique, tout en étant de mise en #uvre simple et économique.
On atteint les objectifs précités avec un procédé de gestion de l'énergie électrique fournie à un ensemble d'éléments de chauffage électrique alimentés à partir d'une source d'alimentation électrique, caractérisé en ce qu'il comprend une séquence d'alimentation cyclique dans laquelle chaque élément de chauffage électrique est successivement connecté l'un après l'autre à la source d'alimentation électrique selon un ordre de répartition prédéterminé.
Ainsi, avec le procédé de gestion d'énergie selon l'invention, il devient possible d'alimenter un ensemble d'éléments de chauffage électrique à partir d'une source d'énergie présentant une puissance nominale inférieure à la puissance installée de l'ensemble de ces éléments de chauffage électrique, puisqu'à tout instant, seul un élément de chauffage est connecté à la source d'alimentation électrique. On obtient ainsi, toutes proportions gardées, un effet de propagation d'énergie au sein d'un circuit d'éléments de chauffage qui peut être considéré comme équivalent à une circulation d'eau chaude dans un circuit de chauffage central. Ceci contribue à une meilleure répartition de l'énergie convertie sous forme de chaleur dans les différentes pièces d'une habitation ou d'un local. De préférence, chaque transition de l'alimentation d'un élément de chauffage électrique vers l'alimentation de l'élément de chauffage électrique suivant dans l'ordre de répartition prédéterminé est conditionnée à la satisfaction de conditions de transition.
On peut avantageusement prévoir qu'une condition de transition de base consiste en l'écoulement d'un délai de temporisation réglable. On obtient alors un procédé de gestion d'énergie à répartition cyclique de fréquence réglable. A titre d'exemple non limitatif, une fréquence de répartition cyclique de 4 Hz peut être utilisée.
En pratique, la fréquence de répartition cyclique correspondant à l'écoulement du délai de temporisation réglable entre deux étapes d'alimentation successives peut être déterminée en fonction de l'inertie thermique des éléments de chauffage électrique.
Pour une mise en ceuvre de la présente invention dans un ensemble d'éléments de chauffage électrique comprenant au moins un élément de chauffage électrique pourvu d'un dispositif thermostatique pour commander l'alimentation dudit élément de chauffage électrique, on peut avantageusement prévoir que les conditions de transition comprennent la détection d'un arrêt de l'alimentation dudit élément de chauffage électrique.
Dans certaines configurations particulières d'installations de chauffage électrique, le procédé de gestion selon l'invention peut en outre comprendre une séquence d'alimentation prioritaire d'un élément de chauffage électrique. I1 peut s'agir par exemple d'une chambre d'enfant que l'on souhaite chauffer plus rapidement que les autres pièces d'une habitation.
Plus généralement, le procédé de gestion d'énergie peut en outre inclure une séquence d'alimentation cyclique d'un sous-ensemble d'éléments de chauffage électrique désignés comme prioritaires. En effet, le concept de répartition à la base de ce procédé de gestion d'énergie permet de nombreuses déclinaisons et variantes de réalisation.
Suivant un autre aspect de l'invention, il est proposé un système pour gérer l'énergie électrique fournie à un ensemble d'éléments de chauffage électrique alimentés à partir d'une source d'alimentation électrique, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour connecter sélectivement chaque élément de chauffage électrique l'un après l'autre à la source d'alimentation électrique selon un ordre de répartition prédéterminé.
Les moyens de connexion sélective peuvent avantageusement comprendre des moyens pour déterminer des instants de transition d'alimentation entre deux éléments de chauffage électrique successifs.
Pour l'alimentation d'au moins un élément de chauffage électrique pourvu d'un dispositif thermostatique de commande d'alimentation électrique, les moyens de connexion sélective comprennent en outre des moyens pour détecter un état d'arrêt de l'alimentation d'un élément de chauffage électrique commandé par le dispositif thermostatique de commande.
Ces moyens de détection d'un état d'arrêt d'alimentation d'un élément de chauffage électrique comprennent des moyens pour détecter l'annulation du courant d'alimentation dudit élément de chauffage électrique.
Le système de gestion d'énergie selon l'invention peut en outre comprendre des moyens pour gérer une séquence d'alimentation prioritaire d'un élément de chauffage électrique, ou encore des moyens pour gérer une séquence d'alimentation cyclique d'un sous-ensemble d'éléments de chauffage électrique désignés comme prioritaires. L'ensemble des moyens de commande et de gestion précités peut être avantageusement implémenté sous la forme d'un automate pour générer des instants de transition d'alimentation entre deux éléments de chauffage électrique successifs.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après. Aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs:
- la figure 1 est un schéma synoptique d'une installation de chauffage électrique équipé d'un système de gestion d'énergie selon l'invention ; et
- la figure 2 est un organigramme illustrant un exemple de mise en #uvre du procédé de gestion d'énergie selon l'invention.
on va maintenant décrire, en référence à la figure 1, un exemple de mise en #uvre d'un système de gestion d'énergie selon l'invention dans une installation de chauffage électrique d'une habitation, en référence à la figure 1.
Le système S de gestion d'énergie selon l'invention est disposé entre une ligne d'alimentation secteur L et un ensemble d'éléments de chauffage électrique Rl-R8 constituant une installation de chauffage I, par exemple du type à convection, disposés dans les différentes pièces d'une habitation. La ligne d'alimentation secteur est classiquement reliée à un réseau d'alimentation N à travers un équipement de disjonction et de comptage d'énergie D. Le système de gestion d'énergie S comprend un ensemble C de relais de puissance affectés chacun à un élément de chauffage et disposés entre la ligne d'alimentation secteur L et les lignes d'alimentation respectives des éléments de chauffage. Cet ensemble de relais C est commandé par un automate A équipé d'un circuit horloge H et d'organes de commande et de réglage P. Le système de gestion d'énergie S peut également être pourvu en option de capteurs de courant DA disposés en aval du bloc C de relais et utilisés pour fournir à l'automate A des informations sur l'arrêt d'alimentation.
On va maintenant décrire, en référence aux figures 1 et 2, un exemple de fonctionnement d'un système de gestion d'énergie selon l'invention, avec prise en compte des commandes thermostatiques des éléments de chauffage électrique. Le système de gestion d'énergie est ici mis en #uvre dans une installation de chauffage comprenant huit convecteurs. Après une séquence initiale de mise en service,
d'initialisation de l'automate et de prise en compte des consignes de réglage du système de gestion d'énergie, une première séquence d'alimentation 10000000 est exécutée, provoquant la commande du relais Cl d'alimentation du convecteur R1. Une séquence de test CT est alors initiée avec une détection d'annulation du courant d'alimentation dans ce convecteur du fait du coupure thermostatique et une détection d'expiration du délai OT correspondant à la durée élémentaire d'alimentation d'un convecteur. I1 est à noter que ce délai OT est réglable par l'utilisateur du système de gestion d'énergie. En cas de détection d'annulation du courant d'alimentation, l'automate commute directement dans la séquence de commande suivante 01000000 sans attendre l'expiration du délai AT. En absence de détection d'annulation du courant, l'expiration du délai AT provoque la commutation dans la séquence précitée 01000000 qui provoque la commande du second relais de puissance C2 pour alimenter le second convecteur R2. Les opérations précitées sont exécutées indéfiniment de manière cyclique, pour chacun des convecteurs R1-R8. Le réglage des paramètres de commande du système de gestion d'énergie peut être effectué lors de la mise en place du système, en fonction du nombre de convecteurs, de leurs caractéristiques techniques (inertie thermique, puissance) et de leur agencement au sein des pièces de l'habitation.
Le réglage de la durée élémentaire d'alimentation, et par conséquent de la fréquence de répartition, peut être effectué lors de l'installation, mais également être modifié en fonction des conditions climatiques et du mode d'utilisation des pièces chauffées.
L'alimentation d'un ou plusieurs des convecteurs peut être forcée en fonction de besoins ou d'utilisations spécifiques, par exemple au moyen d'un boîtier de micro- interrupteurs DIP accessible au niveau de l'automate. En outre, certains convecteurs peuvent être retirés de l'ensemble des convecteurs pilotés par le système de gestion d'énergie, et sont alors commandés manuellement. Dans les cas précités, la répartition cyclique de l'énergie est effectuée sur les convecteurs restants.
Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, les éléments de chauffage peuvent être d'un autre type qu'à convection, par exemple du type à accumulation de chaleur ou à infrarouge. L'automate de répartition peut être réalisé à partir de bien d'autres technologies que celles décrites, par exemple à partir d'équipements dérivés d'automates industriels ou encore autour d'un microcontrôleur ou même d'un micro-ordinateur. Les séquences de répartition peuvent être plus complexes que celle qui vient d'être décrite et inclure par exemple des sous-séquences de répartition ou même concerner des groupes d'éléments de chauffage considérés globalement dans le procédé de gestion d'énergie. Par ailleurs, on pourrait aussi prévoir que la propagation de la fourniture d'énergie ne concerne pas un seul élément de chauffage à la fois mais puisse impliquer à tout instant un nombre prédéterminé d'éléments de chauffage, et qu'à chaque transition, un des éléments de chauffage du groupe en cours d'alimentation soit déconnecté tandis qu'un nouvel élément de chauffage soit connecté et rejoigne le groupe d'éléments en cours d'alimentation.
Par ailleurs, le procédé de gestion d'énergie selon l'invention est complètement compatible avec d'autres procédés de gestion utilisant des informations tarifaires transmises par courants porteurs du type EJP ou autre. I1 peut également être associé à des procédés de délestage- relestage mettant en #uvre des techniques d'estimation de consommation d'énergie et avec des procédés de régulation de température.

Claims (15)

REVENDICATIONS
1. Procédé pour gérer l'énergie électrique fournie à un ensemble d'éléments de chauffage électrique (R1-R8) alimentés à partir d'une source d'alimentation électrique (N), caractérisé en ce qu'il comprend une séquence d'alimentation cyclique dans laquelle chaque élément de chauffage électrique (Rl-R8) est successivement connecté l'un après l'autre à la source d'alimentation électrique (N) selon un ordre de répartition prédéterminé.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque transition de l'alimentation d'un élément de chauffage électrique vers l'alimentation de l'élément de chauffage électrique suivant dans l'ordre de répartition prédéterminé est conditionnée à la satisfaction de conditions de transition (CT).
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les conditions de transition comprennent l'écoulement d'une délai de temporisation réglable (AT).
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la fréquence de répartition cyclique correspondant à l'écoulement du délai de temporisation réglable entre deux étapes d'alimentation successives est déterminée en fonction de l'inertie thermique des éléments de chauffage électrique (R1-R8).
5. Procédé selon l'une des revendications 2 à 4, mis en #uvre dans un ensemble d'éléments de chauffage électrique (Rl-R8) comprenant au moins un élément de chauffage électrique pourvu d'un dispositif thermostatique pour commander l'alimentation dudit élément de chauffage électrique (R1-R8), caractérisé en ce que les conditions de transition (CT) comprennent la détection d'un arrêt de l'alimentation dudit élément de chauffage électrique (R1- R8) .
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une séquence d'alimentation prioritaire d'un élément de chauffage électrique.
7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une séquence d'alimentation cyclique d'un sous-ensemble d'éléments de chauffage électrique désignés comme prioritaires.
8. Système (S) pour gérer l'énergie électrique fournie à un ensemble d'éléments de chauffage électrique (Rl-R8) alimentés à partir d'une source d'alimentation électrique (N), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (C, A) pour connecter sélectivement chaque élément de chauffage électrique (R1-R8) l'un après l'autre à la source d'alimentation électrique (N) selon un ordre de répartition prédéterminé.
9. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de connexion sélective comprennent des moyens (A) pour déterminer des instants de transition d'alimentation entre deux éléments de chauffage électrique successifs.
10. Système selon la revendication 9, mis en oeuvre pour l'alimentation d'au moins un élément de chauffage électrique (R1-R8) pourvu d'un dispositif thermostatique de commande d'alimentation électrique, caractérisé en ce que les moyens de connexion sélective comprennent en outre des moyens DA) pour détecter un état d'arrêt de l'alimentation d'un élément de chauffage électrique commandé par le dispositif thermostatique de commande.
11. Système (S) selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens de détection d'un état d'arrêt d'alimentation d'un élément de chauffage électrique comprennent des moyens pour détecter l'annulation du courant d'alimentation dudit élément de chauffage électrique.
12. Système selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour gérer une séquence d'alimentation prioritaire d'un élément de chauffage électrique.
13. Système selon l'une quelconque des revendications 8 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour gérer une séquence d'alimentation cyclique d'un sous- ensemble d'éléments de chauffage électrique désignés comme prioritaires.
14. Système (S) selon l'une quelconque des revendications 8 à 13, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un automate (A) pour générer des ordres de transition d'alimentation entre deux éléments de chauffage électrique successifs dans l'ordre de répartition.
15. Système selon l'une quelconque des revendications 8 à 14, caractérisé en ce qu'il est agencé pour coopérer avec un système de délestage /relestage prévu pour recevoir et traiter des informations tarifaires transmises sur le réseau secteur.
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