DOMAINE TECHNIQUE GENERAL
[0001] La présente invention concerne un procédé d'estimation d'un profil de température
dans un système de type chauffe-eau.
ETAT DE L'ART
[0002] Le « mix énergétique » désigne la répartition des différentes sources consommées
pour la production d'énergie électrique. Ce mix énergétique, en constante évolution,
voit la progression constante des Energies Renouvelables, ce qui entraîne un besoin
accru en flexibilités du système.
[0003] Ces dernières, représentées essentiellement par l'éolien et le photovoltaïque, ne
permettent en effet pas une production constante et régulée au contraire d'une centrale
nucléaire, d'où des problèmes de variabilité et de prévisibilité de la production
associée. Cela fait que les aléas de très court terme vont fortement augmenter.
[0004] D'autre part, des problèmes locaux de qualité de fourniture électrique vont être
amplifiés du fait d'une répartition géographique inhomogène des installations, avec
par exemple plutôt du photovoltaïque dans le Sud et de l'éolien dans le Nord.
[0005] Il apparait essentiel de trouver des solutions de pilotage de la charge associée
en vue de maitriser l'aléa lié aux Energies Renouvelables.
[0006] Il a par exemple été proposé la charge de batteries stationnaires pour faciliter
l'insertion massive de panneaux photovoltaïques (démonstrateur « NiceGrid »). Toutefois,
les coûts d'investissement élevés ne permettent pas d'envisager un déploiement à grande
échelle de cette solution alternative. Il est également prévu d'agir sur la puissance
réactive fournie par les panneaux photovoltaïque pour ajuster la tension. Cependant,
cette dernière piste ne répond pas aux enjeux de maîtrise de l'aléa éolien.
[0007] Alternativement au stockage via batteries, il est possible de stocker l'énergie thermiquement.
Avec près de 12 millions d'unités installées en France dont plus de 80% sont asservies
au signal tarifaire Heures Pleines/Heures creuses (HP/HC), le parc de Chauffe-Eau
Joule (CEJ) à accumulation résidentiel - utilisé aujourd'hui pour le lissage journalier
de la courbe de charge - est susceptible de répondre à ces nouveaux enjeux.
[0008] La Demanderesse a à ce tire déposé plusieurs demandes de brevet telles que
FR1363229,
FR1363237,
FR1452022 ou
FR1453375, proposant des solutions très satisfaisantes permettant d'utiliser la capacité de
stockage des chauffe-eau joule pour réguler l'énergie électrique d'origine renouvelable
de façon efficace, intelligente, et adaptable à n'importe quel chauffe-eau existant
sans modifications lourdes, et sans couplage direct.
[0009] On constate toutefois que les systèmes décrits dans ces demandes utilisent comme
variable les données dites de « profil de température », i.e. des paramètres thermodynamiques
plus complexes qu'une simple valeur de température, notamment les quantités d'énergie
stockées/stockable dans les réservoirs de ces chauffe-eau.
[0010] Ces énergies peuvent s'estimer sous forme de capacité calorifique de l'eau (4185
J. kg-1.
K-1) à partir de la température et du volume du réservoir, mais cela revient à modéliser
un réservoir par un volume d'eau de température uniforme, ce qui est en pratique faux
et constitue une forte approximation.
[0011] Une estimation plus précise du profil de température permettrait un contrôle plus
précis du parc de chauffe-eau et donc une optimisation de la consommation énergétique
et une meilleure adaptation par rapport à la variabilité des productions à l'échelle
locale pour satisfaire les contraintes sur le réseau, sans porter préjudice au confort
de l'utilisateur.
[0012] Ainsi, la demande
WO2012164102 propose un ballon divisé en plusieurs « couches » chacune équipée d'un capteur de
température. A partir de deux consignes de températures et des mesures de ces capteurs,
il est possible de calculer des « variables d'intérêt » telles que la capacité énergétique
restante du ballon ou l'énergie minimale à apporter pour que l'eau soit uniforme à
la première consigne de température.
[0013] Un tel système s'avère efficient mais il est « intrusif ». Cela signifie qu'il nécessite
une modification physique du ballon (introduction d'une pluralité de capteurs à des
emplacements prédéterminés) et n'est applicable en pratique qu'à des nouveaux chauffe-eau.
[0014] Au contraire, il serait souhaitable d'utiliser au mieux les équipements existants
sans modification sensible.
PRESENTATION DE L'INVENTION
[0015] L'invention propose de pallier ces inconvénients en proposant selon un premier aspect
un procédé d'estimation d'un profil de température d'un réservoir d'eau, le réservoir
d'eau s'étendant selon un axe sensiblement vertical et présentant :
- un échange thermique avec un dispositif de chauffage de l'eau du réservoir associé
à une première hauteur le long dudit axe vertical, le dispositif comprenant un moyen
de chauffage alimenté par un réseau électrique ;
- une entrée d'eau associée à une deuxième hauteur le long dudit axe vertical ; et
- une sortie d'eau associée à une troisième hauteur le long dudit axe vertical ;
L'entrée d'eau et/ou la sortie d'eau étant équipée d'un capteur de débit mesurant
un débit d'eau soutirée ;
Le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend la mise en oeuvre par des moyens
de traitement de données connectés audit capteur de débit, d'étapes de :
- (a) A partir d'un profil initial de température du réservoir selon ledit axe vertical,
détermination d'un profil final de température, en fonction d'un système d'équations
aux dérivées partielles de convection-diffusion dont les termes dépendent au moins
de données représentatives de la consommation énergétique dudit moyen de chauffage
du dispositif, de mesures de débit d'eau soutirée, et des premières, deuxième et troisième
hauteurs.
[0016] Le procédé selon l'invention est avantageusement complété par les caractéristiques
suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible
:
- ledit système d'équations aux dérivées partielles de convection-diffusion comprend
une première équation modélisant le soutirage d'eau dans le réservoir à la troisième
hauteur et les effets de mélanges associés, et une deuxième équation modélisant l'échauffement
de l'eau par le moyen de chauffage du dispositif ;
- la première équation comprend un terme de pertes thermiques en fonction d'une température
ambiante prédéterminée et un terme de convection linéaire, et la deuxième équation
comprend un terme de convection non linéaire modélisant la convection naturelle induite
par le moyen de chauffage du dispositif et un terme de redistribution de l'énergie
de l'échauffement vers le profil de température ;
- le procédé comprend récursivement la répétition de l'étape (a) de sorte que le profil
final de température selon ledit axe vertical est utilisé comme profil initial de
température à l'itération suivante ;
- l'étape (a) comprend, si le débit d'eau soutiré depuis l'itération précédente est
non nul, la détermination d'un volume d'eau soutirée en fonction des débits mesurés,
la première équation comprenant un terme représentant l'ajout dudit volume d'eau soutirée
au réservoir à la deuxième hauteur à une température d'eau froide prédéterminée ;
- l'étape (a) comprend, si la consommation énergétique dudit moyen de chauffage du dispositif
depuis l'itération précédente est non nulle, la détermination d'un apport thermique
en fonction de la consommation énergétique dudit moyen de chauffage du dispositif,
la deuxième équation comprenant un terme représentant l'application dudit apport thermique
au réservoir à la première hauteur ;
- le réservoir présente au moins une sonde de température configurée pour émettre un
signal représentatif de la température d'une partie de l'eau du réservoir, l'étape
(b) comprenant la vérification des températures finales des parties en fonction dudit
signal émis par la sonde ;
- le procédé comprend une étape (b) d'estimation d'une grandeur thermique du réservoir
d'eau en fonction du profil final de température du réservoir ;
- ladite grandeur thermique est choisie parmi une température moyenne de l'eau du réservoir,
une température minimale de l'eau du réservoir, une température maximale de l'eau
du réservoir, une quantité d'énergie stockée dans le réservoir, une quantité d'énergie
encore stockable dans le réservoir, un équivalent volume d'eau disponible à une température
donnée, un temps de chauffe nécessaire, et des combinaisons de ces grandeurs ;
- le procédé comprend une étape (c) de contrôle dudit dispositif de chauffage par un
module de contrôle en fonction de ladite grandeur thermique déterminée ;
- l'étape (c) comprend la réception de données descriptives d'un état du réseau électrique
par le module de traitement de données, la détermination d'une consigne en fonction
de ladite grandeur thermique déterminée et des de données descriptives d'un état du
réseau électrique, et l'émission de ladite consigne à destination du module de contrôle
de sorte à modifier une capacité énergétique du réservoir d'eau ;
- l'échange thermique avec le dispositif de chauffage de l'eau du réservoir est associé
à un intervalle de hauteur le long dudit axe vertical.
[0017] Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un ensemble d'estimation d'un profil
de température adapté pour un réservoir d'eau s'étendant selon un axe sensiblement
vertical et présentant :
- un échange thermique avec un dispositif de chauffage de l'eau du réservoir associé
à une première hauteur le long dudit axe vertical, le dispositif comprenant un moyen
de chauffage alimenté par un réseau électrique ;
- une entrée d'eau associée à une deuxième hauteur le long dudit axe vertical ; et
- une sortie d'eau associée à une troisième hauteur le long dudit axe vertical ;
[0018] L'ensemble étant caractérisé en ce qu'il comprend :
- Au moins un capteur de débit mesurant un débit d'eau soutirée au niveau de l'entrée
d'eau et/ou de la sortie d'eau ;
- des moyens de traitement de données connectés audit capteur de débit, configurés pour
mettre en oeuvre un module de détermination d'un profil final de température du réservoir
selon ledit axe vertical à partir d'un profil initial de température, en fonction
d'un système d'équations aux dérivées partielles de convection-diffusion dont les
termes dépendent au moins de données représentatives de la consommation énergétique
dudit moyen de chauffage du dispositif, de mesures de débit d'eau soutirée, et des
premières, deuxième et troisième hauteurs.
[0019] Selon d'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives :
- l'ensemble est soit adapté pour être connecté à un compteur électrique via lequel
le moyen de chauffage du dispositif est alimenté par le réseau électrique, soit comprenant
un élément de mesure de la consommation électrique dudit moyen de chauffage du dispositif.
[0020] Selon un troisième aspect, l'invention concerne un système de chauffe-eau comprenant
un réservoir d'eau, un dispositif comprenant un moyen de chauffage alimenté par un
réseau électrique, un module de contrôle dudit dispositif, et un ensemble d'estimation
d'un profil de température selon le deuxième aspect de l'invention, adapté pour le
réservoir.
[0021] Selon un quatrième et un cinquième aspects, l'invention concerne un produit programme
d'ordinateur comprenant des instructions de code pour l'exécution d'un procédé selon
le premier aspect d'estimation d'un profil de température, lorsque ledit programme
est exécuté sur un ordinateur ; et un moyen de stockage lisible par un équipement
informatique sur lequel un produit programme d'ordinateur comprend des instructions
de code pour l'exécution d'un procédé selon le premier aspect de l'invention d'estimation
d'un profil de température.
PRESENTATION DES FIGURES
[0022] D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description
qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en
regard des dessins annexés sur lesquels :
- les figures 1a-1e sont des schémas de cinq modes de réalisation préférés d'un système
pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention ;
- la figure 2 est un schéma représentant la modélisation d'un réservoir d'eau utilisée
dans le procédé selon l'invention.
DESCRIPTION DETAILLEE
Architecture générale
[0023] La
figure 1a représente l'architecture générale d'une possibilité de mode de réalisation d'un
système 1 pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Ce système est typiquement
un chauffe-eau, en particulier Chauffe-Eau Joule (CEJ) domestique, bien que l'invention
ne soit pas limitée à ces derniers. 44% des habitats en sont équipés. Alternativement,
le système 1 peut être un chauffe-eau thermodynamique.
[0024] Le système 1 comprend ainsi :
- un réservoir d'eau 10 (communément appelé « ballon » d'eau chaude) ;
- un dispositif de chauffage 11 de l'eau du réservoir 10, le dispositif 11 comprenant
un moyen de chauffage alimenté par un réseau électrique 2 ;
- éventuellement une sonde de température 20 configurée pour émettre un signal représentatif
de la température de l'eau du réservoir 10, mais comme l'on verra il est envisageable
que le système 1 ne comprenne aucune sonde 20 ;
- de façon préférée un module de contrôle 12 dudit dispositif de chauffage 11 ;
- une entrée d'eau E et une sortie d'eau S, dont on verra les positions plus loin ;
- au moins un capteur de débit 21, 22 équipant l'entrée E et/ou la sortie S, de sorte
à mesure un débit d'eau soutirée, c'est-à-dire le débit d'eau sortant du réservoir
10 pour être distribuée, par exemple via un robinet ouvert. On comprendra que le réservoir
10 est toujours plein (d'un volume total constant V, typiquement quelques dizaines
de litres, en particulier 50 à 150L suivant la taille de l'habitation) et donc que
toute l'eau soutirée du réservoir 10 est simultanément remplacée par de l'eau fraîche,
de sorte que le débit d'entrée est égal au débit de sortie. En général, un seul débitmètre
22 placé sur la sortie S suffit.
[0025] Le moyen de chauffage électrique du dispositif de chauffage 11 est généralement une
résistance, d'où le chauffage de l'eau par effet joule. Alternativement, il peut s'agir
par exemple d'une pompe à chaleur complète dont la source chaude est en échange thermique
avec l'eau du réservoir 10 (et la source froide en échange thermique par exemple avec
l'air extérieur), de sorte à permettre un chauffage de l'eau avec une efficacité supérieure
à 100%. C'est ce que l'on appelle un chauffe-eau thermodynamique.
[0026] De façon préférée, le dispositif 11 est intégralement électrique (il ne comprend
ainsi que des moyens de chauffage alimentés par le réseau 2, et pas de brûleurs à
gaz par exemple). L'énergie de chauffage fournie à l'eau est alors entièrement d'origine
électrique. Le système n'est toutefois pas limité à cette configuration et le dispositif
11 peut alternativement comprendre en outre un moyen de chauffage alternatif (non-électrique)
tel qu'un brûleur, un échangeur avec un collecteur solaire, etc.
[0027] Le réseau 2 est un réseau à grande échelle qui relie une pluralité de sources électriques.
Comme expliqué précédemment, il s'agit à la fois d'énergie d'origine non-renouvelable
(nucléaire et/ou fossile) et d'origine renouvelable (solaire, éolien, etc.). L'énergie
d'origine renouvelable présente des problèmes de variabilité et de prévisibilité,
alors que l'énergie d'origine non-renouvelable est d'une meilleure disponibilité.
[0028] Dans l'hypothèse où l'utilisateur du système 1 comprend une source personnelle d'énergie
renouvelable (par exemple des panneaux photovoltaïques de toit) on comprend que le
réseau 2 englobe à la fois le réseau électrique global et le réseau électrique local
de l'utilisateur (en d'autres termes que les centrales distantes et les panneaux solaires
locaux peuvent aussi bien l'un que l'autre alimenter le dispositif de chauffage 11).
[0029] Le système 1 est régulé en température. Pour cela il comprend généralement comme
expliqué une ou plusieurs sondes de température 20 et un module de contrôle 12 du
dispositif de chauffage 11. La ou les sondes 20 envoient en permanence ou par intermittence
un signal représentatif de la température de l'eau du réservoir 10. Comme l'on verra,
le présent procédé permet éventuellement de fournir par exemple une température moyenne
de l'eau du réservoir 10 (en d'autres termes la température n'est plus mesurée mais
estimée), ce qui remplace la ou les sondes 20 qui ne sont donc pas indispensables.
[0030] Le module de contrôle 12 est typiquement une carte électronique qui déclenche ou
non le chauffage en fonction de la température de l'eau et de nombreux autres paramètres
éventuels (programmation, saison, plages horaires, heures creuses/heures pleines,
usages habituels de l'utilisateur, etc.).
[0031] De façon générale un chauffe-eau Joule comprend le plus souvent deux températures
de seuil (dont la valeur peut varier selon le moment et des réglages personnels) :
une première température de seuil qui est la température « minimale » et une deuxième
température de seuil qui est la température « maximale » (le premier seuil est inférieur
au deuxième seuil). Ces deux seuils sont quelques degrés autour (par exemple +/- 4°C)
d'une température de « confort » qui est la température moyenne souhaitée, réglée
par l'utilisateur (l'intervalle 50-65°C est courant).
[0032] Le module de contrôle 12 est ainsi configuré pour activer le dispositif de chauffage
11 lorsque la température (mesurée ou estimée) est inférieure au premier seuil prédéfini,
et/ou configuré pour désactiver le dispositif de chauffage 11 lorsque cette température
supérieure au deuxième seuil prédéfini.
[0033] Ainsi, tant que le dispositif de chauffage 11 est arrêté et que l'on est entre les
deux seuils rien ne se passe. Si la température baisse (avec le temps ou parce que
l'utilisateur tire de l'eau chaude) et passe en dessous du premier seuil, le dispositif
de chauffage 11 est activité, et ce jusqu'à atteindre le deuxième seuil (température
maximale, supérieure au premier seuil). La température se remet ensuite à baisser,
etc. En d'autres termes il y a une alternance de phases de « refroidissement » pendant
lesquelles la température descend du deuxième seuil au premier seuil (voir au-delà
si l'utilisateur continue d'utiliser de l'eau chaude), et de phases de « chauffe »
pendant lesquelles la température monte sous l'effet du dispositif 11 allumé d'une
température inférieure ou égale au premier seuil jusqu'au deuxième seuil.
[0034] Comme expliqué avant, cette configuration peut dépendre d'autres paramètres, et il
peut y avoir plus de deux seuils, éventuellement mobiles, par exemple de façon à optimiser
la consommation d'énergie pendant les heures creuses (les chauffe-eaux sont souvent
prévus pour remonter l'eau en température préférentiellement au petit matin, de sorte
à maximiser l'utilisation des heures creuses et avoir de l'eau chaude en quantité
au moment de se doucher).
[0035] En pratique, les premier et deuxième seuils sont souvent la conséquence d'un phénomène
d'hystérésis autour d'une valeur médiane, qui définit ces deux seuils. L'écart induit
est alors d'environ 3°C.
[0036] La présente invention n'est limitée à aucune configuration en particulier.
Modélisation du réservoir
[0037] En référence à la figure 2, le réservoir d'eau 10 s'étend selon un axe longitudinal
sensiblement vertical (les ballons des chauffe-eau sont généralement sensiblement
cylindriques). En particulier, on considèrera un réservoir 10 « linéaire », c'est-à-dire
constitué d'une base translatée le long dudit axe longitudinal.
[0038] Le présent procédé propose d'estimer un profil de température du réservoir 10, i.e.
d'estimer la température en fonction d'une coordonnée le long dudit axe. Ainsi, on
suppose qu'à une hauteur donnée (i.e. au sein d'un plan donné orthogonal audit axe)
la température est uniforme : le profil de température est unidimensionnel. Pour reformuler
encore, cela signifie que la température dans le réservoir 10 dépend dans le modèle
choisi uniquement de la hauteur le long dudit axe. Le profil de température s'exprimer
donc sous la forme d'une fonction
T(h), où
h est dans l'intervalle
[0, hmax] où
hmax correspond à la hauteur du réservoir 10. On note qu'on peut utiliser des coordonnées
normées,
i.e. h ∈ [0;1].
[0039] De façon générale, l'objectif est d'obtenir une connaissance spatiale de la température
au sein du réservoir, à partir duquel il va être possible d'estimer de façon fiable
et précise d'autres grandeurs.
[0040] En effet, une mesure ponctuelle de la température par une sonde 20 n'est représentative
que d'une température locale, la température moyenne réelle pouvant être bien différente.
Le présent procédé permet ainsi de diminuer sensiblement les approximations nécessaires
dans les chauffe-eau existants.
[0041] On obtient ainsi un résultat égal voire encore plus fiable que celui qu'on aurait
pu obtenir en multipliant les sondes 20 au sein du réservoir 10. Ainsi, comme l'on
verra plus loin, le présent procédé s'adapte parfaitement à un chauffe-eau existant
sans modifications intrusives.
[0042] Comme l'on verra, ce profil de température permet avantageusement d'estimer une grandeur
thermique du réservoir 10. Cette grandeur thermique peut être de nombreux types et
peut être par exemple choisie parmi une température moyenne de l'eau du réservoir
10, une température minimale de l'eau du réservoir 10, une température maximale de
l'eau du réservoir 10, une quantité d'énergie stockée dans le réservoir 10, une quantité
d'énergie encore stockable dans le réservoir 10, et des combinaisons de ces grandeurs
(ou tout grandeur dérivant directement d'une de ces grandeurs ou d'une de leur combinaisons).
[0043] La grandeur peut encore être un indicateur d'eau chaude disponible (ou indicateur
de confort) : par exemple l'équivalent volume d'eau chaude à 40°C (ou une autre température
donnée) disponible pour le consommateur, i.e. volume correspondant au mélange de l'eau
au-dessus de 40°C dans le ballon mélangé avec de l'eau froide pour obtenir une eau
à 40°C (alternativement, l'énergie contenue dans l'eau chaude du ballon de température
supérieure à 40°C comparée à de l'eau froide du réseau), et plus généralement tout
indicateur de la quantité d'eau chaude disponible pour le consommateur, qui peut être
défini à l'aide du profil de température et de valeurs représentant les exigences
de confort du consommateur.
[0044] La grandeur peut encore être un temps de chauffe nécessaire pour que la chauffe ait
un effet sur l'indicateur de confort précédemment défini. Cette variable provient
du fait que la chauffe du ballon se fait par le bas du ballon, et n'affecte les couches
d'eau chaude du ballon situées en haut du ballon que tardivement.
[0045] Dans le présent modèle, le réservoir 10 présente :
- un échange thermique avec le dispositif 11 de chauffage de l'eau du réservoir 10 associé
à une première hauteur h1 le long dudit axe vertical ;
- une entrée d'eau E associée à une deuxième hauteur h2 le long dudit axe vertical ;
et
- une sortie d'eau S associée à une troisième hauteur h3 le long dudit axe vertical.
[0046] En d'autres termes on définit trois hauteurs caractéristiques du réservoir. On note
que pour chacun des éléments la hauteur associée peut être la hauteur moyenne (par
exemple la hauteur du centre de la conduite pour l'entrée d'eau E).
[0047] En pratique, l'entrée E est au fond du réservoir, h2 est donc proche de zéro, le
moyen de chauffe est en position médiane, et la sortie d'eau est au sommet, i.e. h3
proche de hmax (c'est-à-dire h3 proche de 1 si l'on est en échelle normée). On note
par ailleurs que le dispositif 11 n'est pas forcément ponctuel et peut présenter plusieurs
hauteurs, voire une certaine longueur, i.e. s'étendre entre deux valeurs h1
i et h1
f. En effet, le dispositif 11 peut comprendre une résistance s'étendant verticalement,
voire un « manteau chauffant » (i.e. un échangeur enveloppant le réservoir, en particulier
dans le cas d'un chauffe-eau thermodynamique).
[0048] Une source s'étendant entre deux valeurs h1
i et h1
f peut ainsi être soit approximée par une source ponctuelle de hauteur (h1
i + h1
f)/2, ou considérée telle quelle pour un résultat plus précis. Dans la suite de la
présente demande, on prendra l'exemple simplifié d'une source ponctuelle associée
à une unique valeur h1, mais l'homme du métier comprendra que la source peut être
associée à plus d'une valeur de hauteur et en particulier être définie par un intervalle
[h1
i ; h1
f], et il saura adapter l'invention à un tel cas.
[0049] On comprendra en outre bien qu'il s'agit d'un modèle de stratification en couche
de l'eau du réservoir 10, la température n'étant en pratique pas exactement unidimensionnelle,
mais comme on va le montrer ce modèle de ballon stratifié reproduit de façon très
réaliste le comportement thermodynamique de l'eau et permet d'obtenir de façon simple
et rapide une estimation excellente des grandeurs thermiques susmentionnées.
Moyens de traitement
[0050] Le présent procédé est mis en oeuvre par des moyens de traitement de données 30 qui
peuvent prendre des formes diverses. Il importe seulement que ces moyens 30 soient
d'une part connectés au capteur de débit 21, 22, et d'autre part adaptés pour recevoir
des données représentatives d'une consommation électrique du dispositif de chauffage
11. On comprendra que ces dernières peuvent être les données représentatives d'une
consommation électrique de tout le chauffe-eau, il suffit que des données permettent
de recalculer l'énergie effectivement transmise à l'eau du réservoir 10 lors de la
chauffe.
[0051] Dans un premier mode de réalisation conforme à la figure 1a, les moyens de traitement
30 sont ceux d'un module dédié connecté au module de contrôle 12 et à un élément 23
de mesure de la consommation électrique du chauffe-eau. Il s'agit par exemple d'un
tore d'intensité autour du câble d'alimentation du système 1, et de façon préférée
le dispositif décrit dans la demande
FR1550869. On note que le module 30 peut être connecté (via des moyens de connexion réseau
tels que le Wi-Fi, une liaison Ethernet, le CPL, etc.) à un boitier 31 qui est un
équipement d'accès à internet 3 de type « box » d'un fournisseur d'accès à Internet
pour la fourniture de données générales utiles à la mise en oeuvre du présent procédé
qui seront décrit plus loin. Il s'agit typiquement d'un mode de réalisation dans lequel
on vient équiper un chauffe-eau existant.
[0052] Dans un second mode de réalisation, ces moyens 30 sont intégrés au module de contrôle
12 du chauffe-eau. Dans ce mode, comme le dispositif 11 est alimenté en courant via
le module 12, sa consommation est automatiquement disponible. En référence à la
figure 1b, qui représente un tel cas, il s'agit typiquement d'un chauffe-eau neuf prévu dès
l'origine pour mettre en oeuvre le présent procédé. Comme l'on voit un tel chauffe-eau
peut ne pas comprendre de sonde de température 20.
[0053] Dans un troisième mode de réalisation (représenté par la
figure 1c), les moyens 30 sont ceux d'un boitier dédié connecté tel qu'un compteur électrique
intelligent 32 (par exemple LINKY) via lequel le moyen de chauffage du dispositif
11 est alimenté, et disposant d'un émetteur Télé-Information Client (TIC) intégré
ou non. Un tel compteur 32 dispose directement des informations de consommation du
dispositif de chauffage 11.
[0054] Dans un quatrième mode de réalisation représenté par la
figure 1d, les moyens 30 sont ceux du boitier 31 pour l'accès à internet de type « box » d'un
fournisseur d'accès à Internet. Dans l'exemple représenté, le boitier 31 reçoit du
module de contrôle 12 les données de consommation.
[0055] Dans un cinquième mode de réalisation représenté par la
figure 1e, les moyens 30 sont ceux d'un serveur du réseau internet 3. En d'autres termes les
données (de consommation ou de débit) sont émises (par exemple par le boitier 31 s'il
est configuré pour les centraliser) dans une requête d'obtention de la grandeur thermique.
[0056] On comprendra que les cinq modes représentés par les figures 1a-1e constituent cinq
exemples non limitatifs et combinables. Par exemple, n'importe lequel de ces exemples
peut utiliser un dispositif 11 pour la mesure de la consommation du système 1.
Calcul récursif
[0057] Le présent procédé propose un schéma récursif de calcul. Ainsi, à partir d'un profil
initial de température T(h)
i, l'étape (a) va consister à déterminer au moins profil final de température T(h)
f, selon les données de consommation et/ou de débit, grâce à un système d'équations
aux dérivées partielles de convection-diffusion.
[0058] Avantageusement, le procédé comprend la répétition de l'étape (a) de sorte que le
profil final de température T(h)
f selon ledit axe vertical est utilisé comme profil initial de température T(h)
i à l'itération suivante, et ainsi de suite.
[0059] Le modèle est basé sur le calcul du profil de température à l'aide d'un système de
deux équations aux dérivées partielles de convection-diffusion avec terme source dont
les paramètres dépendent du débit, de la puissance injectée, et de paramètres du réservoir
10 (notamment des données géométriques telles que la section du réservoir). Un échauffement
local de la température est également modélisé comme une fonction de la hauteur. La
dynamique de ces deux profils est régie par un système d'équations aux dérivées partielles,
qui peut être éventuellement aux conditions de bord mouvantes.
[0060] La base de ce système est une première équation de convection-diffusion classique,
modélisant le soutirage d'eau dans le ballon et les effets de mélanges associés. Une
deuxième équation avec différents termes est ajoutée pour modéliser les autres phénomènes
: Un terme source d'énergie modélisant la résistance, un terme de convection non-linéaire
modélisant la convection naturelle induite par le réchauffement et un terme de redistribution
de l'énergie de l'échauffement vers le profil de température. En d'autres termes,
la première équation modélise le soutirage d'eau dans le réservoir 10 à la troisième
hauteur h3 et les effets de mélanges associés, et la deuxième équation modélisant
l'échauffement de l'eau par le moyen de chauffage du dispositif 11.
[0061] En bref, ce modèle, à une équation de convection-diffusion, ajoute une équation modélisant
l'échauffement de l'eau du à la résistance, sa remontée et la réinjection de l'énergie
dans le profil de température initiale. Un avantage de ce modèle est que la position
et le fonctionnement de l'élément chauffant (valeur de h1 ou de l'intervalle [h1
i ; h1
f]) peuvent être modifiés sans altérer la validité du modèle.
[0062] De plus ce modèle est universel, et permet comme l'on verra plus loin de gérer tous
les cas de fonctionnement du chauffe-eau, y compris lors de soutirage et/ou de chauffe
de l'eau.
[0063] En d'autres termes, les moyens 30 calculent l'évolution de la température en fonction
de l'injection du volume
v d'eau froide à une température
Te, des transferts thermiques entre des « couches élémentaires » consécutives (éventuellement
fonction de données géométriques telles que la section du réservoir, i.e. la surface
d'échange entre deux couches consécutives), des pertes statiques (échange avec le
milieu ambiance à une température
Ta) et de l'injection de puissance via les moyens de chauffe.
[0064] La température d'eau froide Te et la température ambiante Ta (celle du local chauffé
ou non dans lequel est installé le réservoir) peuvent être mesurées, estimées à partir
de données météo (historiques ou temps réel), prédéfinies (issues de simulations numériques
préalables) ou fixées. Elles peuvent être reçues via le réseau internet 3.
[0065] De façon préférée, les termes des équations aux dérivées partielles de convection-diffusion
sont subordonnés à des comportements de soutirage et/ou de chauffe au cours du temps,
qui sont avantageusement détectés pendant l'étape (a).
[0066] Plus précisément, si l'utilisateur a soutiré de l'eau depuis l'instant précédent
étudié, est déterminé un volume d'eau soutirée en fonction des débits mesurés, ledit
volume d'eau soutirée étant ajouté à la deuxième hauteur h2 à la température d'eau
froide prédéterminée Te. En d'autres termes la première équation comprend un terme
représentant l'ajout dudit volume d'eau soutirée au réservoir 10 à la deuxième hauteur
h2 à la température d'eau froide prédéterminée Te.
[0067] En outre, si le ballon a chauffé depuis l'instant précédent étudié (i.e. si le dispositif
de chauffe 11 a été activé), est déterminé un apport thermique en fonction de la consommation
énergétique dudit moyen de chauffage du dispositif, ledit apport thermique étant appliqué
à la première hauteur h1 (le cas échéant sur l'intervalle [h1
i ; h1
f]).. En d'autres termes, la deuxième équation comprend un terme représentant l'application
dudit apport thermique au réservoir 10 à la première hauteur h1 ou l'intervalle [h1
i ;h1
f].
[0068] Ce modèle physique permet aux moyens 30 de déterminer le profil final de température
T(h)
f.
[0069] Le réservoir 10 peut présenter au moins une sonde de température 20 configurée pour
émettre un signal représentatif de la température de l'eau du réservoir 10 à une hauteur
donnée (cas typique d'un chauffe-eau modifié). L'étape (a) comprend alors préférentiellement
un contrôle (i.e. une vérification) du profil final de température T(h)
f en fonction dudit signal émis par la sonde 20. Plus particulièrement, les moyens
30 comparent T(h
sonde) avec la température mesurée. S'il y a trop d'écart (il est normal qu'il y ait un
écart car le modèle par strates est théorique), le profil final de température T(h)
f sont modifiées et le modèle est adapté. De façon particulièrement préférée, les moyens
30 mettent en oeuvre un apprentissage à partir desdites mesures de températures de
sorte à améliorer la qualité du modèle.
Calcul de la grandeur thermique et utilisation
[0070] Dans une étape (b) optionnelle (qui peut avoir lieu soit à chaque cycle, soit sur
demande de l'utilisateur ou d'une application intéressée par cette grandeur physique),
les moyens 30 estiment comme expliqué une gradeur thermique du réservoir d'eau 10
en fonction du profil final de température T(h)
f.
[0071] Par exemple, si la grandeur thermique est l'énergie totale, celle-ci est proportionnelle
à

[0072] L'homme du métier saura calculer la valeur de la grandeur thermique de son choix
à partir du profil de température obtenu.
[0073] La valeur estimée peut être juste transmise à l'utilisateur (par exemple affichée
sur des moyens d'interface) ou stockée (par exemple envoyée via le réseau 3 pour statistiques),
mais également exploitée dans le fonctionnement du chauffe-eau.
[0074] En particulier, le procédé comprend avantageusement une étape (c) de contrôle dudit
dispositif de chauffage 11 par le module de contrôle 12 en fonction de ladite grandeur
thermique déterminée. Ce peut être un contrôle simple visant à obtenir une température
de confort, en particulier dans un chauffe-eau du type de celui de la figure 1 b.
La grandeur thermique peut en effet remplacer toute mesure de température tout en
permettant un contrôle précis.
[0075] De façon préférée, l'étape (c) comprend la réception de données descriptives d'un
état du réseau électrique 2 par le module de traitement de données 30, la détermination
d'une consigne en fonction de ladite grandeur thermique déterminée et des de données
descriptives d'un état du réseau électrique 2, et l'émission de ladite consigne à
destination du module de contrôle 12 de sorte à modifier une capacité énergétique
du réservoir d'eau 10. L'idée est d'altérer la régulation normale de la température
du réservoir 10 et de provoquer des surchauffes/sous-chauffes. Ceci est particulièrement
facile à gérer si la grandeur thermique estimée est une quantité d'énergie stockée
par le réservoir 10 ou une grandeur qui en découle, par exemple la capacité énergétique
restante du réservoir 10, i.e. la quantité d'énergie encore stockable.
[0076] Le présent procédé permet ainsi d'utiliser les chauffe-eau installés pour gérer la
production électrique d'origine renouvelable, et ce facilement et efficacement : l'émission
de consigne adaptées permet en effet d'augmenter ou de diminuer sur commande la consommation
de ces chauffe-eau et de jouer sur l'énergie stockée en tant qu'eau chaude. La capacité
énergétique devient modulable. Plusieurs TWh sont ainsi disponibles à l'échelle du
territoire français par exemple.
[0077] Ceci permet par exemple de privilégier la consommation électrique tant que le photovoltaïque
est largement disponible, et de limiter la consommation électrique ou se rabattre
sur d'autres énergie (par exemple via des moyens de chauffage alternatifs tels des
bruleurs si le dispositif 11 en comprend).
[0078] L'obtention de la consigne est réalisée en fonction de données descriptives d'un
état dudit réseau électrique 2. Ces données désignent de façon générale toutes les
informations sur la charge du réseau 2, le taux d'énergie d'origine renouvelable,
les prévisions de variation de ce taux, de la production/consommation en général,
etc.
[0079] Ces données peuvent être des données génériques obtenues localement, par exemple
d'origine météorologique, qui peuvent indiquer dans quelle mesure les moyens de production
d'énergie renouvelable vont être productifs, mais de façon préférée il s'agit de données
plus complexes fournies depuis le réseau internet 3 via le boitier 31, en particulier
en temps réel.
[0080] Dans un mode de réalisation comprenant un compteur électrique intelligent 32 (par
exemple LINKY) disposant d'un émetteur Télé-Information Client (TIC) intégré ou non,
les données utilisés peuvent notamment être les champs de la TIC tels que par exemple:
l'état binaire d'un ou plusieurs contact(s) virtuel(s), l'index tarifaire de la grille
fournisseur et/ou distributeur en cours, le prix de l'électricité, le préavis de pointe
mobile et/ou une ou plusieurs pointe(s) mobile(s), etc.
[0081] Selon un mode de réalisation préféré, les moyens 30 déterminent une consigne de puissance
(c'est-à-dire une valeur cible de puissance effective) en fonction des données descriptives
de l'état du réseau 2. Le module de contrôle 12 régule alors le dispositif 11 de chauffage
en puissance.
[0082] Un premier et/ou un deuxième type de fonctionnement peuvent être mis en oeuvre.
[0083] Le premier est le mode « suralimentation » (en d'autres termes « marche forcée »)
utilisé pour augmenter la consommation du chauffe-eau et donc la quantité d'énergie
stockée. Dans ce mode, les moyens 30 sont configurés pour émettre une consigne d'augmentation
de puissance (en d'autres termes une consigne de puissance augmentant la consommation
des moyens de chauffage du dispositif 11) lorsque les données descriptives d'un état
dudit réseau électrique 2 sont caractéristiques d'une surabondance actuelle et/ou
d'un déficit futur d'énergie d'origine renouvelable au sein dudit réseau électrique
2 (en d'autres termes si la production d'origine renouvelable est à la baisse à court
terme), de sorte à augmenter la capacité énergétique du réservoir d'eau 10.
[0084] Ce mode suralimentation est intéressant soit pour absorber une forte production de
photovoltaïque, soit pour prévenir une faible production. Grâce à la suralimentation,
l'effet du dispositif 10 est amplifié. Cela augmente donc la consommation immédiate,
mais retarde la consommation à venir (puisque plus d'énergie est stockée, le prochain
franchissement du premier seuil de température est retardé).
[0085] La valeur de la consigne de puissance peut être telle à consommer au maximum le surplus
d'énergie d'origine renouvelable sans toucher à l'énergie d'origine non renouvelable.
La valeur peut également être une valeur fixe, ou la valeur actuelle de consommation
plus un écart prédéterminé (par exemple +500W).
[0086] Il est à noter que ce mode suralimentation peut être complété de certaines options
: si les données déclenchant la suralimentation sont fournies par un compteur équipé
d'un module TIC, ce dernier peut augmenter temporairement et simultanément à l'enclenchement
du chauffe-eau la valeur de la puissance de coupure pour éviter tout risque de disjonction
en absence de délesteur ou de gestionnaire d'énergie. De plus, si le système de chauffage
de l'eau est asservi au signal tarifaire via un contact sec ou virtuel, ce dernier
devra être piloté de manière à permettre l'alimentation électrique de ce système en
dehors des plages normales autorisées si nécessaire. En outre, si les points de soutirage
d'eau chaude sanitaire (douche, robinets, etc.) en aval ne sont pas tous équipés de
mitigeur, l'ajout d'une vanne de mélange en sortie du réservoir 10 permet d'éviter
les risques de brûlure dus à la fourniture d'eau plus chaude.
[0087] Le deuxième mode est le mode « sous-alimentation » (en d'autres termes « marche réduite
») utilisé pour diminuer la consommation du chauffe-eau et donc la quantité d'énergie
stockée. Dans ce mode, les moyens 30 sont configurés pour émettre une consigne de
diminution de puissance (en d'autres termes une consigne de puissance diminuant la
consommation du moyen de chauffage du dispositif 11), lorsque les données descriptives
d'un état dudit réseau électrique 2 sont caractéristiques d'un déficit actuel et/ou
d'une surabondance future d'énergie d'origine renouvelable au sein dudit réseau électrique
2 (en d'autres termes si la production d'origine renouvelable est à la hausse à court
terme), de sorte à diminuer la capacité énergétique du réservoir d'eau 10.
[0088] Cela peut être très utile en prévision d'un pic de production d'énergie d'origine
renouvelable ou lors d'un pic de consommation. On évite ainsi de consommer de l'énergie
fossile alors que l'on sait que l'énergie renouvelable sera bientôt trop abondante.
Cette baisse volontaire de consommation est appelée effacement.
[0089] La consigne de baisse de puissance peut être calculée de sorte à minimiser une consommation
d'énergie d'origine non-renouvelable. L'idée est de ne pas (ou le moins possible)
soutirer d'énergie d'origine non-renouvelable au réseau 2. Ce peut être également
une valeur fixe, ou la valeur actuelle de consommation moins un écart prédéterminé
(par exemple -500W).
[0090] Il est à noter que les deux modes (marche réduite et marche forcée) peuvent cohabiter
et être mis en oeuvre à tour de rôle. Dans l'un comme dans l'autre, l'application
de la consigne de puissance peut être précédée et/ou suivie d'une rampe pour éviter
un effet rebond, en d'autres termes on augmente/diminue progressivement la consigne
de puissance (par exemple linéairement sur un intervalle de 30 minutes), au lieu de
basculer immédiatement.
[0091] Par ailleurs, l'activation de l'un ou l'autre des modes, le choix d'une consigne
de puissance fixe ou variable, les seuils de températures, etc., peuvent être contrôlés
par l'utilisateur via une interface adaptée.
[0092] Il est également à noter que la régulation en puissance ne peut pas se faire au détriment
du confort de l'utilisateur, et pour chacun des modes, le module de contrôle 12 peut
être configuré pour ignorer la consigne de puissance lorsque la grandeur thermique
estimée est représentative d'une potentielle dégradation du confort de l'utilisateur.
[0093] Il est à noter que le moyen 30 peut mettre en oeuvre un rôle d'élément de leurre
tel que décrit dans la demande
FR1363229.
Modification d'un chauffe-eau existant
[0094] Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un ensemble d'estimation d'un profil
de température adapté pour un réservoir d'eau 10 d'un chauffe-eau existant.
[0095] L'ensemble comprend :
- au moins un capteur de débit 21, 22 mesurant un débit d'eau soutirée au niveau de
l'entrée d'eau E et/ou de la sortie d'eau S ;
- des moyens de traitement de données 30 connectés audit capteur de débit 21, 22 ;
- le cas échéant un élément 23 de mesure de la consommation électrique dudit moyen de
chauffage du dispositif 11, également connecté aux moyens 30 (alternativement ils
sont connectés au compteur électrique 32).
[0096] Comme expliqué, chacun de ces éléments peut d'adapter sur un chauffe-eau existant
sans modifications substantielles, et en gardant la sonde de température. Dans le
cas où l'on souhaite mettre en oeuvre l'étape (c), il suffit de connecter les moyens
de traitement 30 au module de contrôle 12, par exemple via un câble Ethernet.
[0097] Les moyens de traitement de donnés 30 doivent être configurés pour mettre en oeuvre
un module de détermination d'un profil final de température T(h)
f du réservoir 10 selon ledit axe vertical à partir d'un profil initial de température
T(h)
i, en fonction d'au moins des données représentatives de la consommation énergétique
dudit moyen de chauffage du dispositif 11, des mesures de débit d'eau soutirée, et
les premières, deuxième et troisième hauteurs h1, h2, h3.
[0098] Ils peuvent comme expliqué également mettre un module d'estimation d'une grandeur
thermique du réservoir d'eau 10 en fonction du profil final de température T(h)
f.
[0099] L'invention concerne également le système 1 de chauffe-eau « modifié », c'est-à-dire
comprenant un réservoir d'eau 10, un dispositif 11 comprenant un moyen de chauffage
alimenté par un réseau électrique 2, un module de contrôle 12 dudit dispositif 11,
et un ensemble d'estimation d'un profil de température selon le deuxième aspect de
l'invention, adapté pour le réservoir 10.
[0100] L'invention concerne également le système 1 de chauffe-eau « neuf », c'est-à-dire
comprenant un réservoir d'eau 10, un dispositif 11 comprenant un moyen de chauffage
alimenté par un réseau électrique 2 et un module de contrôle 12 dudit dispositif 11,
le module de contrôle 12 comprenant des moyens de traitement de données 30 configurés
pour mettre en oeuvre le procédé d'estimation d'un profil de température du réservoir
10 selon le premier aspect de l'invention.
Produit programme d'ordinateur
[0101] Selon d'autres aspects, l'invention concerne un produit programme d'ordinateur comprenant
des instructions de code pour l'exécution (sur des moyens de traitement de donnés
30) d'un procédé selon le premier aspect de l'invention d'estimation d'un profil de
température d'un réservoir d'eau 10, ainsi que des moyens de stockage lisibles par
un équipement informatique (par exemple une mémoire du module de contrôle 12 si c'est
lui qui contient les moyens 30) sur lequel on trouve ce produit programme d'ordinateur.
1. Procédé d'estimation d'un profil de température d'un réservoir d'eau (10), le réservoir
d'eau (10) s'étendant selon un axe sensiblement vertical et présentant :
- un échange thermique avec un dispositif (11) de chauffage de l'eau du réservoir
(10) associé à une première hauteur (h1) le long dudit axe vertical, le dispositif
(11) comprenant un moyen de chauffage alimenté par un réseau électrique (2) ;
- une entrée d'eau (E) associée à une deuxième hauteur (h2) le long dudit axe vertical
; et
- une sortie d'eau (S) associée à une troisième hauteur (h3) le long dudit axe vertical
;
L'entrée d'eau (E) et/ou la sortie d'eau (S) étant équipée d'un capteur de débit (21,
22) mesurant un débit d'eau soutirée ;
Le procédé étant
caractérisé en ce qu'il comprend la mise en oeuvre par des moyens de traitement de données (30) connectés
audit capteur de débit (21, 22), d'étapes de :
(a) A partir d'un profil initial de température (T(h)i) du réservoir (10) selon ledit axe vertical, détermination d'un profil final de température
(T(h)f), en fonction d'un système d'équations aux dérivées partielles de convection-diffusion
dont les termes dépendent au moins de données représentatives de la consommation énergétique
dudit moyen de chauffage du dispositif (11), de mesures de débit d'eau soutirée, et
des premières, deuxième et troisième hauteurs (h1, h2, h3) ; ledit système d'équations
aux dérivées partielles de convection-diffusion comprenant une première équation modélisant
le soutirage d'eau dans le réservoir (10) à la troisième hauteur (h3) et les effets
de mélanges associés, et une deuxième équation modélisant l'échauffement de l'eau
par le moyen de chauffage du dispositif (11).
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la première équation comprend un terme
de pertes thermiques en fonction d'une température ambiante prédéterminée (Ta) et
un terme de convection linéaire, et la deuxième équation comprend un terme de convection
non linéaire modélisant la convection naturelle induite par le moyen de chauffage
du dispositif (11) et un terme de redistribution de l'énergie de l'échauffement vers
le profil de température (T(h)).
3. Procédé selon l'une des revendications 1 à 2, comprenant récursivement la répétition
de l'étape (a) de sorte que le profil final de température (T(h)f) selon ledit axe vertical est utilisé comme profil initial de température (T(h)i) à l'itération suivante.
4. Procédé selon les revendication 2 et 3 en combinaison, dans lequel l'étape (a) comprend,
si le débit d'eau soutiré depuis l'itération précédente est non nul, la détermination
d'un volume d'eau soutirée en fonction des débits mesurés, la première équation comprenant
un terme représentant l'ajout dudit volume d'eau soutirée au réservoir (10) à la deuxième
hauteur (h2) à une température d'eau froide prédéterminée (Te).
5. Procédé selon l'une des revendications 3 et 4 et la revendication 2 en combinaison,
dans lequel l'étape (a) comprend, si la consommation énergétique dudit moyen de chauffage
du dispositif (11) depuis l'itération précédente est non nulle, la détermination d'un
apport thermique en fonction de la consommation énergétique dudit moyen de chauffage
du dispositif (11), la deuxième équation comprenant un terme représentant l'application
dudit apport thermique au réservoir (10) à la première hauteur (h1).
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le réservoir (10) présente
au moins une sonde de température (20) configurée pour émettre un signal représentatif
de la température d'une partie (P1, P2, P3) de l'eau du réservoir (10), l'étape (a)
comprenant la vérification du profil final de température (T(h)f) en fonction dudit signal émis par la sonde (20).
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, comprenant une étape (b) d'estimation
d'une grandeur thermique du réservoir d'eau (10) en fonction du profil final de température
(T(h)f) du réservoir (10).
8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel ladite grandeur thermique est choisie
parmi une température moyenne de l'eau du réservoir (10), une température minimale
de l'eau du réservoir (10), une température maximale de l'eau du réservoir (10), une
quantité d'énergie stockée dans le réservoir (10), une quantité d'énergie encore stockable
dans le réservoir (10), un équivalent volume d'eau disponible à une température donnée,
un temps de chauffe nécessaire, et des combinaisons de ces grandeurs.
9. Procédé selon l'une des revendications 7 et 8, comprenant une étape (c) de contrôle
dudit dispositif de chauffage (11) par un module de contrôle (12) en fonction de ladite
grandeur thermique déterminée.
10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel l'étape (c) comprend la réception de
données descriptives d'un état du réseau électrique (2) par le module de traitement
de données (30), la détermination d'une consigne en fonction de ladite grandeur thermique
déterminée et des de données descriptives d'un état du réseau électrique (2), et l'émission
de ladite consigne à destination du module de contrôle (12) de sorte à modifier une
capacité énergétique du réservoir d'eau (10).
11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel l'échange thermique avec
le dispositif (11) de chauffage de l'eau du réservoir (10) est associé à un intervalle
de hauteur ([h1i ;h1f]) le long dudit axe vertical.
12. Ensemble d'estimation d'un profil de température adapté pour un réservoir d'eau (10)
s'étendant selon un axe sensiblement vertical et présentant :
- un échange thermique avec un dispositif (11) de chauffage de l'eau du réservoir
(10) associé à une première hauteur (h1) le long dudit axe vertical, le dispositif
(11) comprenant un moyen de chauffage alimenté par un réseau électrique (2) ;
- une entrée d'eau (E) associée à une deuxième hauteur (h2) le long dudit axe vertical
; et
- une sortie d'eau (S) associée à une troisième hauteur (h3) le long dudit axe vertical
;
L'ensemble étant
caractérisé en ce qu'il comprend :
- Au moins un capteur de débit (21, 22) mesurant un débit d'eau soutirée au niveau
de l'entrée d'eau (E) et/ou de la sortie d'eau (S) ;
- des moyens de traitement de données (30) connectés audit capteur de débit (21, 22),
configurés pour mettre en oeuvre un module de détermination d'un profil final de température
(T(h)f) du réservoir (10) selon ledit axe vertical à partir d'un profil initial de température
(T(h)i), en fonction d'un système d'équations aux dérivées partielles de convection-diffusion
dont les termes dépendent au moins de données représentatives de la consommation énergétique
dudit moyen de chauffage du dispositif (11), de mesures de débit d'eau soutirée, et
des premières, deuxième et troisième hauteurs (h1, h2, h3).
13. Système (1) de chauffe-eau comprenant un réservoir d'eau (10), un dispositif (11)
comprenant un moyen de chauffage alimenté par un réseau électrique (2), un module
de contrôle (12) dudit dispositif (11), et un ensemble d'estimation d'un profil de
température selon la revendication 12, adapté pour le réservoir (10).
14. Produit programme d'ordinateur comprenant des instructions de code pour l'exécution
d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 11 d'estimation d'un profil de température
d'un réservoir d'eau (10), lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
15. Moyen de stockage lisible par un équipement informatique sur lequel un produit programme
d'ordinateur comprend des instructions de code pour l'exécution d'un procédé selon
l'une des revendications 1 à 11 d'estimation d'un profil de température d'un réservoir
d'eau (10).