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SYSTEME CLIMATIQUE CONNECTÉ
L'invention concerne un système climatique connecté. L'invention relève à la
fois
du génie climatique, de l'informatique décisionnelle et de l'informatique
inférentielle,
couramment qualifiée par le terme Big Data , visant à déterminer et à
prédire des
comportements à partir d'une masse de données, dans le but d'optimiser le
fonctionnement d'un système ou pour analyser son environnement.
Le terme système climatique désigne l'ensemble des dispositifs et leurs
procédés de mise en oeuvre permettant, au prix d'une consommation énergétique,
de
modifier localement une ambiance climatique, plus particulièrement, mais non
exclusivement, la température et l'hygrométrie. De manière non exhaustive, les
dispositifs intervenant dans un système climatique comprennent, les
dispositifs de
chauffage, par rayonnement ou par convection, les dispositifs de climatisation
réversibles ou non, les dispositifs de ventilation contrôlée et les moyens de
production
d'eau chaude sanitaire.
Dans tous les pays industrialisés, la consommation énergétique des systèmes
climatiques représente la plus grosse part de la consommation d'énergie
finale,
avoisinant généralement près de 40 "Yo de la consommation énergétique totale
du pays.
De nombreux dispositifs intervenant dans un système climatique sont des
dispositifs consommant de l'énergie électrique et qui, de manière générale,
transforment
cette énergie électrique en chaleur, soit par chauffage direct du milieu,
comme dans le
cas d'un convecteur électrique, d'un panneau radiant ou d'un chauffe-eau, ou
encore
par un transfert de chaleur, comme dans le cas d'une pompe à chaleur ou d'un
dispositif de climatisation.
Ces appareils climatiques, notamment électriques, sont capables de stocker de
l'énergie en utilisant l'inertie thermique du milieu ou en utilisant des
moyens
d'accumulation internes à l'appareil climatique, par exemple, en utilisant le
changement
de phase d'une substance, et lesdits appareils climatiques sont capables de
restituer,
selon certains modes de réalisation, l'énergie ainsi stockée. Ainsi, de tels
appareils
climatiques constituent des moyens de lissage de la consommation énergétique
particulièrement utiles dans la gestion pour réguler la production et la
consommation
d'une énergie non stockable, comme l'énergie électrique, et plus
particulièrement dans
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le cadre des énergies renouvelables comme l'éolien ou le photovoltaïque.
Selon un premier modèle, majoritairement utilisé à ce jour pour lisser les
consommations, l'opérateur énergétique met en place des plages tarifaires
avantageuses et des plages tarifaires pénalisantes, voire des délestages, pour
contrer
les tendances de consommation naturelles des consommateurs et lisser leur
consommation énergétique. Les appareils climatiques récents, comme les
radiateurs
électriques, comportent des moyens permettant d'optimiser leur fonctionnement
pour
préserver le confort de l'utilisateur et sa consommation énergétique, en
présence de
délestages ou de tarifs d'effacement.
Parallèlement, l'opérateur énergétique utilise différentes technologies de
stockage
de l'énergie, principalement par pompage d'eau, par compression de gaz ou
encore des
batteries d'accumulateurs. Ces technologies, stockent l'énergie électrique
sous une
autre forme d'énergie potentielle, mécanique ou chimique, laquelle doit être
retransformée en énergie électrique avant de pouvoir être réinjectée sur le
réseau. Ces
modes de régulation sont pilotés selon des consommations macroscopiques de
l'énergie, lesquelles sont prévues à partir de données également
macroscopiques,
comme la météorologie et les comportements des populations, et par un système
de
marché, d'achat et de vente de l'énergie entre les opérateurs interconnectés
par le
réseau. Ce modèle est parfaitement adapté à la production d'énergie en masse,
et non
aléatoire, par des centrales hydrauliques, thermiques ou nucléaires.
Cependant, avec
la multiplication des sources d'énergies renouvelables, influencées par des
phénomènes à l'échelle locale, comme les parcs éoliens, les unités
photovoltaïques ou
la microgénération, dont le potentiel de production instantané n'est pas
déterminable,
ce type de modèle est potentiellement pris en défaut et conduit, dans certains
cas, à
des prix de vente négatifs de l'énergie et à des fluctuations très importantes
de ce prix
de vente sur des durées qui ne sont pas en rapport avec la réactivité du
système de
régulation.
Le stockage et la régulation de la consommation d'énergie à l'échelle du
terminal
de consommation, offrent des solutions à ce problème. Ainsi, délester pendant
quelques secondes ou quelques minutes un chauffage électrique ou un appareil
de
climatisation n'a pas de conséquence perceptible pour l'utilisateur final.
Mais lorsque
ce délestage est réalisé sur un grand nombre d'appareils, la chute de
consommation
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est suffisante pour contribuer à l'effacement d'un pic de consommation ou pour
acheter
l'énergie à une période de production à coût réduit et la revendre à une
période de
production à coût plus élevé. De même, le stockage de l'énergie électrique
sous forme
thermique dans un appareil climatique permet de restituer directement cette
énergie
thermique sans passer par la réinjection d'énergie électrique dans le réseau.
Ce mode
de régulation est réalisable localement, à l'échelle d'une région, d'un
département, d'un
village ou d'un quartier. Cependant, les modèles de consommation à cette
échelle
beaucoup plus fine doivent prendre en compte des facteurs d'influence plus
complexes
à prédire que le comportement macroscopique des populations. Ainsi,
l'anticipation des
comportements et de la consommation énergétique nécessite une approche à
l'échelle
du foyer.
Le document US 2001/046792 décrit un système climatique comportant un ou
plusieurs thermostats connectés à un réseau local, ledit réseau local
comprenant un
ordinateur connecté à internet.
L'invention vise à résoudre ce problème de l'art antérieur et concerne à cette
fin
un système climatique comprenant :
a. un appareil climatique ;
b. un réseau local, notamment sans fil, comprenant un ordinateur relié à un
moyen d'accès au réseau internet;
c.
l'appareil climatique comportant des moyens, dits moyens communicants,
apte à émettre sur ledit réseau local une information relative au
fonctionnement dudit appareil climatique ;
d. un terminal personnel ;
système climatique dans lequel les moyens communicants de l'appareil
climatique sont aptes à dialoguer avec le terminal personnel et à relayer les
signaux du terminal personnel sur le réseau local.
Ainsi, le système climatique objet de l'invention permet de recueillir des
données
sur les conditions de fonctionnement des appareils climatiques d'un lieu
correspondant
à l'étendue du réseau local, c'est-à-dire plus communément un foyer, voir de
discriminer
une information ou un comportement relatif à chaque pièce du foyer dans
laquelle un
appareil climatique est installé, et de transmettre des informations tirées de
ces
données via internet à destination d'un service de régulation de la
consommation
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énergétique ou tout autre service. Le système objet de l'invention ne
nécessite pas que
les appareils climatiques disposent d'une adresse IP statique et les moyens
d'émission
sont adaptables sur une installation existante dont ils bénéficient de
l'alimentation
électrique. La nature des données transmises via internet est déterminée par
l'ordinateur. Ainsi, l'appareil climatique du système objet de l'invention est
apte à relayer
l'information d'un terminal personnel, tel un téléphone cellulaire, ou encore
à émettre
des informations à destination de ce terminal afin de renseigner le possesseur
dudit
terminal sur le mode de fonctionnement du système, et plus généralement, pour
interagir avec le possesseur dudit terminal alors que les moyens communicants
permettent de réaliser un pilotage du système par ledit terminal personnel.
Ainsi, le
système objet de l'invention tire avantage, d'une part, de la présence dans la
quasi-
totalité des pièces d'une habitation d'un appareil climatique pour relayer les
signaux du
terminal personnel et dialoguer avec celui-ci. L'ordinateur du réseau local
étant relié à
internet, les fonctions du système sont partagées entre l'appareil climatique
et ses
moyens de pilotage et d'automatisme propre, l'ordinateur local, une autorité
utilisatrice
connecté à l'ordinateur via internet et éventuellement le terminal personnel.
Ainsi, ces
fonctions sont évolutives et adaptables à différents besoins. Ainsi, les
appareils
climatiques du système climatique objet de l'invention, outre leur fonction
climatique
primaire, constituent des relais entre l'utilisateur, muni de son terminal
personnel, et un
système beaucoup plus vaste, via le réseau internet, les fonctions étant
distribuées
entre ces trois systèmes.
Le terme d'ordinateur est ici utilisé selon un sens large et il s'agit d'un
dispositif
comprenant un processeur des ports d'entrée et de sortie et des interfaces
avec le
réseau local et les moyens d'accès au réseau internet, ainsi que des moyens de
mémoire.
L'invention est avantageusement mise en oeuvre selon les modes de réalisation
exposés ci-après, lesquels sont à considérer individuellement et selon toute
combinaison techniquement opérante.
Avantageusement, l'appareil climatique comporte un capteur pour la mesure d'un
paramètre relatif à l'environnement dudit appareil et les moyens communicants
dudit
appareil sont aptes à émettre une information relative au mesurande apprécié
par ledit
capteur. Ainsi, le système objet de l'invention utilise comme support les
appareils
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climatiques installés dans quasiment toutes les pièces d'un local pour capter
des
éléments relatifs à l'environnement climatique ou plus généralement à
l'ambiance dans
ce local. Ces informations permettent d'obtenir une image fine de
l'utilisation dudit local.
Avantageusement, l'appareil climatique comprend des moyens de détection de
5 présence et les moyens communicants dudit appareil sont aptes à émettre une
information relative à l'état desdits moyens de détection. Comme précédemment,
le
système objet de l'invention utilise les appareils climatiques présents dans
un local
comme support pour réaliser la détection de l'occupation des parties de ce
local. Ces
données sont avantageusement utilisables pour affiner les conditions
d'occupation dudit
local mais aussi à des fins de sécurité par exemple.
Selon un mode de réalisation avantageux, les moyens communicants du système
objet de l'invention sont aptes à recevoir des informations du réseau local.
Ainsi, le
système objet de l'invention permet de recueillir localement, c'est-à-dire à
proximité des
appareils climatiques des informations complexes issues de terminaux connectés
et
d'ajuster son réglage en fonction de ces informations ou utiliser ces
informations pour
affiner l'analyse de la consommation.
Selon un mode de réalisation particulier du système objet de l'invention,
l'appareil
climatique comporte :
e. des moyens pour le pilotage de son fonctionnement, aptes à
échanger
des informations avec l'ordinateur.
Ainsi, l'appareil climatique est apte à piloter en partie ou en totalité son
fonctionnement, à piloter ou analyser le fonctionnement d'un autre appareil
climatique
connecté au réseau, à interagir directement avec le terminal personnel ou
encore à
interpréter une situation issue des capteurs qu'il supporte et à émettre une
information
sur le réseau fonction de cette situation.
Avantageusement, l'ordinateur du système objet de l'invention comporte en
mémoire une information de localisation de l'appareil climatique.
Ainsi, le système prend en compte cette localisation dans la gestion des
différentes fonctions.
Selon un mode de réalisation avantageux du système objet de l'invention,
l'ordinateur est intégré dans l'appareil climatique. Ainsi, l'intégration d'un
tel appareil
climatique dans un local permet de rendre communicant le système climatique
dudit
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local, la communication entre les appareils dudit système climatique étant
réalisée selon
des moyens connus de l'art antérieur, par exemple par un fil pilote ou par des
signaux
portés par le réseau d'alimentation électrique.
Avantageusement, le système climatique objet de l'invention selon ce dernier
mode de réalisation comporte une pluralité d'appareils climatiques comprenant
un
logement pour la connexion d'une cassette de pilotage, l'un des appareils de
la pluralité
comprenant une cassette de pilotage apte à réaliser les fonctions de
l'ordinateur et les
autres appareils de la pluralité comprenant une cassette apte à réaliser les
fonctions
des moyens communicants. Ainsi, chaque appareil de la pluralité est
configurable pour
rendre ledit système communicant. Ce mode de réalisation permet de faire
évoluer le
système climatique objet de l'invention entre un mode de fonctionnement
autonome et
un mode de fonctionnement communicant.
L'invention concerne également un procédé pour la collecte et la transmission
de
données énergétiques mettant en oeuvre un système climatique selon l'invention
et un
destinataire, dit autorité utilisatrice, lequel procédé comprend les étapes
consistant à:
i. obtenir, par l'intermédiaire du réseau local, une donnée sur le
fonctionnement de l'appareil climatique ;
ii. enregistrer, au niveau de l'ordinateur, ladite donnée en mémoire;
iii. combiner les données enregistrées afin de définir un profil de
consommation énergétique ;
iv. transmettre ledit profil sur internet à destination de l'autorité
utilisatrice ;
y. émettre depuis l'autorité utilisatrice une requête déclenchant
les étapes
iii) et iv), ladite requête comportant des informations sur le mode de
combinaison des donnés de l'étape iii) utilisé pour définir le profil transmis
à l'étape iv).
Ainsi, ainsi le procédé objet de l'invention tire avantage des informations
issues
du système objet de l'invention pour établir un profil de comportement du
consommateur final. Ce profil est avantageusement utilisé par l'autorité
utilisatrice,
notamment, mais pas exclusivement, pour établir un modèle et une prévision de
la
consommation énergétique. Plus particulièrement, mes informations de profil
comportemental de l'utilisateur du système climatique objet d l'invention sont
transmises
à l'autorité utilisatrice au moment où celle-ci en a besoin ce qui permet
d'obtenir une
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image fine du comportement dudit utilisateur.
Avantageusement, la requête émise à l'étape y) comporte des informations sur
le
mode de combinaison des donnés de l'étape iii) utilisé pour définir le profil
transmis à
l'étape iv). Ainsi, les informations transmises par l'ordinateur à l'autorité
utilisatrice sont
directement adaptées à l'utilisation visée par ladite autorité utilisatrice.
Selon un mode de particulier de mise en oeuvre, l'étape i) comprend les étapes
consistant à :
- réaliser une pluralité de modifications du fonctionnement de l'appareil
climatique ;
- mesurer l'évolution du paramètre climatique modifié lors de ces
modifications de
fonctionnement de l'appareil ;
- calculer la constante de temps de modification de du paramètre climatique
piloté
par l'appareil climatique.
Ainsi, les moyens de mesure de l'appareil climatique du système objet de
l'invention sont avantageusement utilisés pour obtenir des informations sur
l'environnement de l'appareil et la réponse de cet environnement, afin de les
intégrer
dans le pilotage dudit système.
L'invention concerne également un procédé pour la mise en oeuvre d'un système
objet de l'invention selon un mode de réalisation comprenant un terminal
personnel
connecté au réseau, lequel procédé est avantageusement combinable avec le
procédé
précédent selon l'un quelconque de ses modes de réalisation et qui comprend
les
étapes consistant à :
u. obtenir l'identifiant du terminal personnel ;
y. obtenir des informations sur l'utilisateur du terminal
personnel ;
w. détecter la proximité du terminal personnel avec l'appareil climatique
du
système ;
x. transmettre l'information de détection sur le réseau personnel ;
y. modifier le fonctionnement de l'appareil climatique en fonction des
informations reçues à l'étape y).
Ainsi, cette mise en oeuvre du système objet de l'invention est apte à
détecter la
présence et la position d'une personne ou plus généralement d'un porteur d'un
terminal
personnel. Cette information est utilisable pour le pilotage du système objet
de
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l'invention ou pour l'établissement d'un profil de consommation et plus
particulièrement,
le fonctionnement de l'appareil climatique et du système objet de l'invention
sont
modifiés en fonction du profil de l'utilisateur.
Selon un mode de réalisation particulier de ce procédé, celui-ci comprend
entre
les étapes w) et x) une étape consistant à:
z. obtenir la géolocalisation du terminal personnel et utiliser
cette information
pour géolocaliser l'appareil climatique
Ainsi, les capacités de géolocalisation du terminal personnel sont
avantageusement utilisées pour localiser l'appareil climatique et cette
localisation est
utilisée pour optimiser le fonctionnement du système climatique objet de
l'invention.
Le système objet de l'invention étant apte à dialoguer, par l'intermédiaire de
l'ordinateur, avec une autorité utilisatrice, ladite autorité est en mesure de
proposer des
services en fonction des informations échangées et d'étendre l'utilité du
système
climatique au-delà de son utilisation primaire de chauffage ou de
climatisation.
Ainsi, selon un exemple d'utilisation, un système objet de l'invention dont
l'appareil
climatique comporte un capteur apte à évaluer un paramètre relatif à la
qualité de l'air,
est utilisé pour la surveillance et l'ajustement de la qualité de l'air d'un
local.
Selon un autre exemple, le capteur est apte à détecter une présence, et le
système objet de l'invention est utilisé pour la détection d'une intrusion
dans un local.
L'invention est exposée ci-après selon ses modes de réalisation préférés,
nullement limitatifs, et en référence aux figures 1 à 4 dans lesquelles :
- la figure 1 illustre selon une représentation schématique un exemple de
réalisation du système climatique objet de l'invention ;
- la figure 2 est un logigramme d'un exemple de procédé de mise en oeuvre
du
système climatique objet de l'invention ;
- la figure 3 est un logigramme d'un autre exemple de procédé de mise en
oeuvre
du système climatique objet de l'invention ;
- et la figure 4 illustre un exemple de réalisation du système objet de
l'invention
dans lequel l'ordinateur est intégré à l'un des appareils climatique.
Figure 1, selon un exemple de réalisation, le système objet de l'invention
comprend un appareil (110, 140) climatique. Selon cet exemple particulier,
ledit appareil
est un radiateur électrique (110) ou un chauffe-eau (140). Alternativement ou
de
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manière complémentaire le système objet de l'invention comprend un appareil
climatique tel qu'une climatisation, réversible ou non, une ventilation
mécanique
contrôlée simple ou double flux ou un poêle à combustible ou une chaudière à
cogénération sans que cette liste ne soit exhaustive. Généralement, plusieurs
types
d'appareil climatique sont présents dans le système objet de l'invention.
Selon cet
exemple de réalisation, ledit radiateur électrique comprend une sonde de
température
(non représentée) pilotant un thermostat, et un capteur (111) additionnel, par
exemple
un capteur de présence, un capteur d'hygrométrie, un capteur de dioxyde de
carbone
(CO2), un détecteur de mouvement ou encore un capteur de fumée. L'appareil
climatique est connecté au réseau électrique et comporte des moyens (115) de
connexion à un ordinateur (130) par un réseau local notamment sans fil, de
type WLAN,
ou un réseau personnel de type WPAN. Selon un exemple de réalisation, ce lien
au
réseau est réalisé par un émetteur-récepteur selon le protocole WiFiO, les
moyens de
connexion étant alimentés par l'alimentation électrique de l'appareil. Selon
d'autres
modes de réalisation, le réseau local est un réseau filaire, utilisant par
exemple des
courants porteurs sur le réseau de distribution électrique du bâtiment ou
encore un bus
KNX .
De manière complémentaire, l'appareil climatique comprend des moyens (non
représentés) de connexion à un réseau personnel, par exemple sous la forme
d'un
émetteur selon les normes ZigBee0 KNXO ou Bluetooth0. Ainsi, selon cet exemple
de
réalisation l'appareil climatique est apte à être connecté, via ce réseau
personnel, à un
terminal personnel (120) permettant ce type de connexion, par exemple un
téléphone
cellulaire ou une tablette PC. Ainsi, l'appareil climatique est apte à relayer
sur le réseau
local les informations échangées avec ledit terminal (120) personnel. Selon un
autre
monde de réalisation, le terminal personnel est un badge comprenant une
étiquette
électronique à radiofréquence et l'appareil climatique (110) comporte des
moyens pour
lire ladite étiquette lorsque celle-ci est à proximité dudit appareil. Un
ordinateur (130) est
connecté au réseau local et à internet, par exemple via un routeur (135).
Alternativement le routeur (135) et l'ordinateur sont le même appareil. La
connexion par
internet est ainsi réalisée par un réseau filaire, par un réseau de téléphonie
mobile ou
encore par l'intermédiaire d'un réseau cellulaire spécifique pour objets
connectés de
type SIGFOX .
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Ainsi, les appareils (110, 140) climatiques du système objet de l'invention ne
sont
visibles que dans le réseau local, et seul l'ordinateur dispose d'une adresse
IP dans le
réseau internet. L'ensemble de ce système est installé dans un même foyer ou
un
même bâtiment. Ledit ordinateur (130) est apte à adresser des données et à
dialoguer,
5 via le réseau internet avec un ou plusieurs serveurs (151, 152) dits
autorités
utilisatrices . Lesdites autorités utilisatrices (151, 152) utilisent les
données formatées
et calculées qui leur sont transmises par l'ordinateur (130). Ces données
permettent
d'établir un profil du foyer ou du bâtiment équipé du système objet de
l'invention, et
selon les informations recueillies, un profil des habitants du foyer ou des
usagers du
10 bâtiment.
Selon un mode de réalisation, l'ordinateur du réseau local accède à des
informations d'un composant domotique autre qu'un appareil climatique, par
exemple
un interrupteur, une commande de volets roulant, un détecteur de fumée, ou
encore un
anémomètre, ledit composant étant directement connecté audit réseau local, par
exemple au moyen du bus KNX, ou encore que ce composant domotique est connecté
audit réseau local via un réseau, dit personnel, établi avec l'appareil
climatique.
Selon un exemple simple de réalisation, l'appareil climatique est un
convecteur
électrique comprenant une résistance électrique, un thermostat et des moyens
pour
contrôler les cycles d'alimentation de ladite résistance en fonction du
réglage du
thermostat. Ce type d'équipement est très répandu dans un grand nombre de
foyers.
Le système objet de l'invention est adaptable à une installation existante, en
équipant
un tel appareil climatique d'un module d'émission (115) apte à diffuser sur le
réseau les
instants pendant lesquels la résistance de l'appareil est alimentée
électriquement et les
instants pendant lesquels ladite résistance n'est pas alimentée. L'ordinateur
(130)
calcule aisément à partir de ces données et de la puissance de l'appareil
enregistrée
dans sa mémoire, l'énergie utilisée pour le chauffage et les plages horaires
durant
lesquelles cette énergie est dissipée. Ces données, envoyées à destination de
l'autorité
utilisatrice (151, 152), permettent, lorsqu'elles sont associées à d'autres
données, par
exemple la température extérieure à l'emplacement du foyer, de déterminer, en
période
de chauffe, l'occupation du foyer et ainsi, par exemple de différencier une
résidence
secondaire d'une résidence principale, ou encore de classer le foyer en
fonction de sa
performance énergétique réelle.
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La plupart des appareils climatiques comportent de plus des capteurs et des
moyens de pilotage avancés, permettant d'adapter les conditions de
fonctionnement de
l'appareil en fonction de son environnement ou des habitudes de l'usager.
Ainsi, la
plupart des radiateurs électriques comportent une sonde de température pour la
régulation en boucle fermée de leur fonctionnement en fonction d'une
température
visée. A titre d'exemple, le document FR 2 982 346 décrit un appareil
climatique, apte
à adapter ses conditions de fonctionnement en fonction de l'utilisation
effective de la
pièce d'habitation dans laquelle il est installé, et qui comporte :
- un détecteur de présence, de bruit et de vibration ;
- des capteurs environnementaux tels que l'hygrométrie ou le taux de dioxyde
de
carbone, la présence de polluants ou un capteur de luminosité ;
- un détecteur d'ouverture de fenêtre ou de porte.
La transmission de ces informations à l'ordinateur et leur traitement selon un
modèle approprié permettent de dresser un profil de l'habitation équipée d'un
tel
système et de ses occupants. La précision du profil ainsi obtenu permet à
l'autorité
utilisatrice (151, 152), au moyen d'un modèle approprié, d'anticiper la
consommation
énergétique du foyer, au besoin pièce par pièce, et de réaliser un stockage
diffus
d'énergie électrique sous la forme de chaleur. L'appareil climatique (110)
n'est pas
connecté directement à ladite autorité utilisatrice, seul l'ordinateur (130)
est connecté
à internet. Ainsi, la nature, la fréquence et la quantité des informations
transmises à
l'autorité utilisatrice sont déterminées par cet ordinateur, qui comprend le
pare-feu et les
sécurités nécessaires pour protéger la vie privée des utilisateurs.
Figure 2, selon un exemple de réalisation du procédé de mise en oeuvre du
système objet de l'invention, au cours d'une étape (210) d'interrogation,
l'ordinateur, par
l'intermédiaire du réseau local, interroge l'appareil (110) ou les appareils
climatiques
connectés au réseau local afin d'obtenir des données. A la réception de la
requête,
selon une étape d'émission (215) l'appareil (110) climatique émet des
informations sur
le réseau local à destination de l'ordinateur (130). Comme il est décrit ci-
avant, ces
informations transmises consistent en des informations sur le fonctionnement
de
l'appareil, mais également des informations délivrées par les capteurs de
l'appareil
climatique ou encore des informations résultant d'un prétraitement réalisé par
les
moyens de programmation et de pilotage dudit appareil climatique (110). Chaque
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appareil climatique est identifié sur le réseau local, par exemple, au moyen
de l'adresse
MAC, ou adresse physique, de son émetteur. Lorsque l'émetteur ne comporte pas
d'adresse MAC, l'appareil climatique est identifié sur le réseau par un
protocole de
dialogue initial avec l'ordinateur. Ainsi, l'ordinateur est en mesure
d'identifier la source
de ces données et comprend avantageusement en mémoire les caractéristiques de
l'appareil, comme sa nature : radiateur, chauffe-eau, climatiseur.., sa
puissance, sa
position dans le bâtiment et tout paramètre utile. Selon une étape
d'enregistrement
(220), l'ordinateur trie les données ainsi reçues, notamment en fonction de la
date et
l'heure de réception, et les enregistre dans une mémoire (225). Au cours d'une
étape
de requête (230) l'autorité utilisatrice (151) adresse une requête à
l'ordinateur (130).
Selon un exemple de réalisation, ladite requête comprend à la fois une demande
de
transmission de données et un protocole de traitement de ces données avant
transmission. L'autorité utilisatrice (151) et l'ordinateur (130) sont reliés
par internet et
l'ordinateur (130) dispose d'une adresse IP. A la réception de cette requête,
au cours
d'une étape de traitement (240), l'ordinateur (130) reprend les données
stockées en
mémoire (225) et leur applique le protocole de traitement qui lui a été
transmis par
l'autorité utilisatrice (151). Selon une étape (250) de réponse, l'ordinateur
(130)
transmet par internet le résultat du traitement appliqué et les données
requises à
l'autorité utilisatrice (151) qui les récupèrent au cours d'une étape de
réception (260).
Selon un exemple de réalisation du système objet de l'invention, l'ordinateur
(130)
est apte à piloter l'appareil (110) climatique. Soit en adressant directement,
par le
réseau local, une instruction audit appareil climatique, soit en adressant une
instruction
à un moyen de pilotage apte à adresser un ordre à l'appareil climatique, par
exemple
par l'intermédiaire d'un fil pilote, ou par des signaux portés par le réseau
d'alimentation
électrique.
Ainsi, selon ce mode de réalisation du système objet de l'invention, au cours
d'une
étape d'analyse (270), l'autorité utilisatrice (151) analyse les données
transmises par
l'ordinateur (130) et plus généralement par les systèmes climatiques qui lui
sont
connectés et émet, par internet, une instruction à destination de l'ordinateur
(130). A la
réception de cette instruction, l'ordinateur (130) émet (280) un ordre de
fonctionnement
à destination de l'appareil climatique (110) ou des appareils climatiques
constituant le
système climatique dont fait partie cet ordinateur. Ce mode de mise en oeuvre
du
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procédé et du dispositif objets de l'invention, permet à l'autorité
utilisatrice d'adresser
des instructions de consommation plus complexes qu'un simple effacement. Par
exemple, une telle instruction consiste à limiter la puissance de chauffage ou
de
climatisation du foyer à un seuil défini pendant une durée définie. La gestion
des
appareils climatiques du système pour y parvenir est réalisée par l'ordinateur
(130), et
non par l'autorité utilisatrice, ordinateur qui, selon le mode de réalisation
du système
climatique objet de l'invention, réalise cette gestion par un dialogue avec
les moyens de
programmation et de pilotage individuels des appareils climatiques.
Les protocoles d'échange entre l'autorité utilisatrice et l'ordinateur sont
ici décrits
de manière simplifiée mais comprennent, conformément à l'état de l'art, toutes
les
étapes d'identifications et d'authentification appropriées.
Les échanges entre l'autorité utilisatrice et le système objet de l'invention
ne sont
pas limités à une utilisation visant au lissage de la consommation
énergétique. Ainsi,
les profils transmis sont utilisables à des fins commerciales et publicitaires
par l'autorité
utilisatrice. En effet, plus particulièrement lorsque les appareils
climatiques du système
objet de l'invention sont dotés de moyens et de capteurs avancés, le procédé
objet de
l'invention permet de dresser un profil des usagers du système en dehors de
leur temps
de connexion sur internet ou sur les réseaux sociaux, et ainsi, par exemple,
de cibler
des opérations promotionnelles. Ceci est d'autant plus avantageux que les
appareils
climatiques sont présents dans la quasi-totalité des pièces du bâtiment, qu'il
est
possible de déployer facilement le système objet de l'invention sur toute
installation
climatique existante, par l'intégration de modules d'émission sur les
appareils
climatiques, que le système est en mesure de transmettre des données de
manière
continue et que les usagers du système tirent des bénéfices de son
installation,
notamment en matière d'économie d'énergie et de confort. A ce titre,
l'ordinateur du
système objet de l'invention est connecté par internet à plusieurs autorités
utilisatrices
aptes à fournir différents services et exploitant diverses informations.
Lesdits services
incluent la sécurité des biens et des personnes, la santé ou l'optimisation du
confort
sans que cette liste ne soit exhaustive.
Selon un autre aspect du système objet de l'invention, celui-ci est apte à
accepter
la connexion d'un terminal personnel. Selon un exemple de réalisation,
l'appareil
climatique comporte des moyens de connexion au réseau local comprenant
l'ordinateur
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par exemple un émetteur-récepteur selon le protocole WiFiC), ou encore
filaire,
notamment par courant porteur utilisant le réseau d'alimentation électrique
d'alimentation de l'appareil climatique. Ledit appareil climatique comprend
également
des moyens de connexion de proximité, par exemple par le protocole Bluetooth0,
ZigBee0, par infrarouge ou encore par une antenne apte à détecter une
étiquette à
radio fréquence de type RFID. Ainsi, lorsqu'un terminal personnel, comme un
téléphone
cellulaire ou un badge équipé d'une étiquette électronique d'identification se
trouve à
proximité de l'appareil climatique et que l'utilisateur dudit terminal a
autorisé sa
connexion, l'appareil climatique est apte à détecter la présence de cet
appareil, à
échanger des informations avec ledit appareil et à relayer ces informations
sur le réseau
local.
Figure 3, selon un exemple de mise en oeuvre de ce mode de réalisation du
système climatique objet de l'invention, au cours d'une étape (310) de
connexion, le
terminal personnel (120) se trouvant à proximité de l'appareil (110)
climatique se
connecte audit appareil. Le terminal personnel (120) possède un identifiant
qui est ainsi
communiqué à l'appareil climatique. A la réception de cette connexion
l'appareil (110)
climatique transmet (320) sur le réseau local l'information de connexion et
l'identifiant
du terminal personnel à destination de l'ordinateur (130). Selon une première
variante
de réalisation, l'identifiant dudit terminal personnel est enregistré dans
l'ordinateur (130)
et est associé à des préférences de l'utilisateur, enregistrées dans la
mémoire dudit
ordinateur. A titre d'exemple non limitatif, ces préférences concernent des
températures
d'ambiance en fonction de la pièce occupée par l'utilisateur (bureau, salon,
chambre à
coucher) et en fonction de l'heure de la journée. A la réception de
l'identifiant du
terminal personnel (120) et par la connaissance de l'appareil (110) climatique
à
proximité duquel se trouve ledit terminal, l'ordinateur (130) traite ces
informations et
adresse à l'appareil climatique une consigne de fonctionnement adaptée à ces
préférences. Selon une deuxième variante de réalisation, l'usager possesseur
du
terminal personnel (120) est abonné, en tant qu'utilisateur, à un service
spécifique
auprès d'une autorité utilisatrice (152). Le propriétaire du logement, par
exemple un
hôtel, dans lequel le système climatique objet de l'invention est installé,
est également
abonné à ce service, en tant que fournisseur, auprès de ladite autorité
utilisatrice (152).
Ainsi, selon cette variante de mise en oeuvre, lors de l'étape (330) de
traitement de
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l'information, l'ordinateur (130) adresse par internet à l'autorité
utilisatrice l'information
de détection de la présence du terminal personnel. A la réception de cette
information,
l'autorité utilisatrice communique (340) à l'ordinateur (130) les préférences
de
l'utilisateur. A la réception de ces préférences l'ordinateur les traite (350)
et les traduit
5 en consignes en fonction des spécificités techniques du système
climatique avant de
les transmettre à l'appareil (110) climatique, lequel ajuste (360) son
fonctionnement en
fonction de la consigne. Ce mode de mise en oeuvre permet à un usager abonné
au
service proposé par l'autorité utilisatrice, de retrouver une ambiance
climatique similaire
dans tous les lieux également abonnés audit service.
10 La capacité de détecter la proximité de l'appareil climatique et d'un
terminal
personnel est avantageusement utilisée en combinaison avec d'autres capteurs
de
l'appareil climatique, comme un capteur de présence, pour assurer la
surveillance d'une
personne âgée ou à capacité réduite, en mettant notamment à profit le fait que
les
appareils climatiques sont distribués dans toutes les pièces d'un logement et
que leur
15 position dans ces pièces leur offre généralement une visibilité
importante. Selon un
exemple de réalisation, la personne porte un badge équipé d'une étiquette à
radio
fréquence. Les informations de détection de l'étiquette par les appareils
climatiques,
associées à d'autres informations, comme celles issues des capteurs de
mouvement,
des capteurs d'ouverture de fenêtre, de température ou de production d'eau
chaude
sanitaire, sont adressées à l'ordinateur et combinées pour détecter un
comportement
suspect ou à risque. Par exemple, en période de canicule, l'absence
d'ouverture de
fenêtre, une température élevée, une position fixe du badge dans le logement
et
l'absence de détection de mouvement dans plusieurs pièces du logement sont
susceptibles de générer une alarme transmise sur internet vers une autorité
utilisatrice,
qui intervient en conséquence.
La détection de proximité du terminal personnel, ou les informations délivrées
par
le capteur de présence, ou encore une combinaison de ces deux informations
sont
avantageusement utilisées pour détecter les périodes d'inoccupation des locaux
dans
lesquels l'appareil climatique est installé, notamment par apprentissage. A
cette fin et
à titre d'exemple, les informations délivrées par le capteur de présence et le
capteur de
détection de proximité du terminal personnel sont enregistrées et horodatées
dans la
mémoire de l'ordinateur. Les informations acquises sur une période de temps
définie
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sont analysées d'un point de vue statistique pour déterminer les périodes
d'occupation
et d'inoccupation des locaux. Les modèles statistiques permettant d'analyser
ces
données sont chargés depuis internet ou les données sont exportées vers
l'autorité
utilisatrice qui traite lesdites données et communique à l'ordinateur le
résultat de ce
traitement sous la forme de plages horaires d'occupation ou d'inoccupation.
Avantageusement, lorsque l'appareil climatique en est pourvu, les informations
issues
des capteurs d'hygrométrie et de CO2 sont également utilisées à cette fin.
Selon un autre exemple de mise en oeuvre, le système objet de l'invention est
apte
à assurer la gestion de la qualité de l'air d'un bâtiment. Par exemple la
maîtrise du taux
d'humidité dans l'air dans un logement ou un bâtiment comprenant plusieurs
étages est
complexe et se traduit fréquemment par une accumulation de l'humidité dans les
étages
supérieurs en période de chauffe et dans les étages inférieurs en été. La
combinaison
des données issues des capteurs des appareils climatiques du système objet de
l'invention permet à l'ordinateur d'adapter le fonctionnement du chauffage et
de la
ventilation mécanique, par exemple, de sorte à limiter ces phénomènes. De
plus, la
connexion de l'ordinateur à une autorité utilisatrice permet de récupérer des
informations météorologiques et de réguler le fonctionnement du système en
conséquence.
Selon un autre exemple de mise en oeuvre, le système objet de l'invention
permet
à son usager, par abonnement à une autorité utilisatrice, de gérer ses
périodes
d'absence. Ainsi, selon un exemple de mise en oeuvre, le chauffe-eau est
progressivement coupé en début de période d'absence et progressivement remis
en
fonction avant la fin de la période d'absence, l'habitation est maintenue hors
gel et
progressivement remise à température avant le retour des occupants. Dans le
cas où
les appareils climatiques du système équipant le logement sont pourvus de
capteurs de
présence ou de mouvement, le système permet en outre de détecter une intrusion
dans
les locaux en période d'absence des usagers. Cette détection d'intrusion, est
complémentaire à un système d'alarme classique. La présence d'appareils
climatiques
dans de nombreuses pièces et leur capacité à mesurer plusieurs paramètres de
l'environnement leur permet de détecter des situations suspectes, notamment de
détecter une ouverture de fenêtre ou de porte par une variation de température
et de
détecter une présence dans la pièce. En présence d'une telle situation
suspecte,
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l'ordinateur du système climatique, selon des exemples de mise en oeuvre,
dialogue
directement, via un bus domotique, avec le système d'alarme existant ou
déclenche lui-
même une alarme, par exemple en adressant un message de détection d'activité
anormale vers l'autorité utilisatrice.
Selon un principe similaire, le système climatique objet de l'invention
utilise les
capteurs d'environnement et plus généralement les capacités de dialogue des
appareils
climatiques du système pour détecter et générer des alertes techniques, seul
ou en
coopération avec d'autres systèmes de sécurité, telles qu'une alerte incendie,
une fuite
de gaz, une fuite d'eau ou encore une coupure d'électricité, sans que ces
exemples ne
soient exhaustifs.
Figure 4, selon un mode de réalisation particulier du système objet de
l'invention,
ledit système comporte une pluralité (410, 411) d'appareils climatiques.
Lesdits
appareils climatiques sont pourvus d'un logement apte à recevoir une cassette
(415,
430) dite cassette de pilotage. Selon un exemple de réalisation, ladite
cassette de
pilotage comprend des modules électroniques pour le pilotage de l'appareil
seul et un
fonctionnement autonome de celui-ci. Selon un autre exemple de réalisation, la
cassette
(415) de pilotage comporte des modules électroniques pour le fonctionnement de
l'appareil dans un réseau d'appareils climatiques et l'échange d'informations
entre ces
appareils. Par exemple, ladite cassette (415) de pilotage comprend des modules
électroniques, par exemple sous la forme de circuits logiques programmables,
pour le
pilotage de l'appareil (411) dans lequel elle est insérée, et des modules
électroniques
pour émettre et recevoir des informations à destination et en provenance des
autres
appareils climatiques, sur un réseau filaire ou sur un réseau sans fil. Un tel
système
climatique est apte à fonctionner de manière coordonnée entre les différents
appareils
le constituant. Avantageusement, l'un des appareils (410) dudit système
climatique
comporte une cassette (430) de pilotage comprenant un ordinateur apte à se
connecter
à internet. Ainsi l'insertion de ce type de cassette dans l'un des appareils
climatiques
du système climatique selon ce mode de réalisation permet de rendre ce système
climatique communicant.
Selon un autre exemple de mise en oeuvre du dispositif objet de l'invention,
une
localisation des appareils climatiques dans le local où ils sont utilisés est
renseignée au
niveau de l'ordinateur. Selon des exemples de réalisation, ladite localisation
consiste
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en une simple information relative à la nature de la pièce dans laquelle
l'appareil
climatique est installé, par exemple : chambre , séjour , cuisine ,
salle de
bains , éventuellement associée au volume ou à la surface de ladite pièce.
Ces
informations sont entrées dans la mémoire de l'ordinateur soit au moyen du
terminal
personnel, soit directement dans l'ordinateur, par exemple au moment de
l'installation
dudit système climatique. Selon un mode de mise en oeuvre complémentaire ou
alternatif, ces informations sont associées à un positionnement de l'appareil
climatique
sur un plan du local. Ce positionnement est réalisé, par exemple, par pointage
sur ledit
plan par l'utilisateur ou l'installateur. Selon encore un autre mode de
réalisation,
alternatif ou complémentaire des précédents, l'appareil climatique est
géolocalisé. Selon
un exemple de réalisation, ladite géolocalisation est obtenue par
l'intermédiaire du
terminal personnel lorsque celui-ci est pourvu de moyens de géolocalisation
comme un
GPS, ou encore, par l'intermédiaire des bornes WiFi avoisinantes. Ainsi, dans
le cas
le plus complet, l'ordinateur dispose pour chaque appareil climatique d'une
installation,
d'informations relatives à sa nature et sa puissance, d'informations par
rapport au
volume soumis à son influence, d'informations sur sa position par rapport au
plan du
local, notamment la proximité d'ouvertures, et d'informations sur sa position
relative,
notamment sa distance, par rapport aux autres appareils climatiques de
l'installation.
L'information de localisation de l'appareil climatique est avantageusement
utilisée dans
les fonctions de détection, telles que la détection de présence et la
détection d'intrusion,
ainsi que dans les fonctions de pilotage climatique.
Selon un mode de mise oeuvre indépendant ou complémentaire des précédents,
du système objet de l'invention, celui-ci comporte une étape consistant à
déterminer le
comportement dynamique du bâtiment dans lequel ledit système est installé par
auto-
apprentissage sur une période d'observation et calcul. Selon un exemple de
mise en
oeuvre adapté à un chauffage par convection ou part rayonnement, des montées
en
température sont appliquées en contrôlant la puissance de chauffage et
comparée à
l'évolution de la température mesurée par la sonde de température de
l'appareil
climatique. Ces informations, éventuellement combinées et affinées avec les
informations de géolocalisation sont utilisées pour évaluer la réponse du
local dans
lequel l'appareil climatique est placé en fonction du paramètre climatique
piloté. Par
suite, cette information permet de gérer au mieux les périodes de veille dans
lesquelles
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l'ambiance climatique est maintenue dans des conditions dites d'attente,
correspondant
au pilotage de l'appareil selon une consigne réduire, et les périodes dites de
confort,
correspondant à des conditions dans lesquelles la pièce comprenant l'appareil
climatique est occupée et où l'appareil est piloté selon une consigne de
confort, en
anticipant les transitions entre ces périodes en fonction de la constante de
temps du
local considéré vis-à-vis du paramètre climatique piloté.
Ainsi, selon un exemple d'application cette information relative à la
constante de
temps du local est utilisée pour la mise en oeuvre d'un procédé de pilotage
comportant
les étapes consistant à :
- déterminer le comportement dynamique du bâtiment ;
- en déduire en fonction des caractéristiques de l'appareil climatique, de
son
environnement et des conditions climatiques un temps de remontée en
température ;
- acquérir depuis les moyens de mémoire de l'ordinateur les plages
d'inoccupation
des locaux ;
- programmer les périodes de consigne réduite en fonction des plages
d'inoccupation, du temps de remontée en température et des périodes de
fonctionnement imposé à température réduite.
- calculer la valeur de la consigne réduite en fonction des conditions et
d'informations prédictives, obtenues par l'intermédiaire d'internet ;
- détecter une inoccupation du local supérieure à un seuil déterminé et
réduire la
consigne réduite de sorte à limiter la consommation énergétique en cas
d'inoccupation prolongée.
Les informations prédictives, sont, selon un exemple de réalisation, tirées de
données et d'algorithmes collectés et mis en oeuvre par l'autorité
utilisatrice. Ainsi, les
informations permettant de prévoir les périodes d'occupation ou d'inoccupation
comprennent par exemple la météorologie ou encore des informations relatives
au trafic
routier. A cette fin, afin de définir une probabilité d'occupation du bâtiment
et selon un
exemple de réalisation, une application est installée sur le téléphone mobile
de
l'utilisateur du foyer, laquelle application échange avec l'autorité
utilisatrice, la position
dudit téléphone mobile. La distance entre l'utilisateur et son logement est
adressée par
l'autorité utilisatrice à l'ordinateur du système climatique, ou, de manière
plus
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avantageuse, une probabilité d'arrivée de l'utilisateur dans son logement à
des temps
définis, par exemple :
- probabilité d'arrivée dans au plus 15 minutes : 0,2;
- probabilité d'arrivée dans au plus 30 minutes : 0,5;
5 - probabilité d'arrivée dans au plus 60 minutes : 0,95.
La consigne de température est ajustée en fonction de cette probabilité et de
la
constante de temps du bâtiment, éventuellement de manière différenciée entre
chaque
pièce du logement en fonction de l'heure.
En combinant le principe de fonctionnement présenté ci-avant avec les
10 informations de localisation de l'appareil climatique, le système objet
de l'invention est
utilisé pour mettre en oeuvre un profil de délestage, dit intelligent,
permettant de
conserver à tout moment la puissance consommée au-dessous d'un seuil défini
tout en
assurant un confort optimal pour l'utilisateur. Ainsi, la puissance consommée
est connue
à tout moment par une mesure réalisée sur le compteur selon des méthodes
connues
15 de l'art antérieur. Via le réseau local l'ordinateur reçoit à tout
moment des informations
relatives aux allures de fonctionnement des appareils climatiques de
l'installation ainsi
que des informations sur leur environnement, notamment sur l'occupation ou la
présence dans les pièces dans lesquelles lesdits appareils climatiques sont
installés.
A titre d'exemple non limitatif, en cas de dépassement de la consommation
20 maximale visée, le choix des appareils à délester est effectué par
l'ordinateur selon
l'ordre de priorité et les règles suivantes :
- la sonde de température de l'appareil climatique mesure une température
ambiante supérieure à une valeur seuil, par exemple 21 C, ladite valeur seuil
pouvant être différenciée selon la pièce du logement considérée ;
- la pièce est inoccupée et l'appareil climatique est en mode économique c'est-
à-
dire avec une consigne réduite ;
- la pièce est inoccupée et l'appareil climatique est en mode confort ;
- la pièce est occupée et l'appareil climatique est en mode éco ;
- la pièce est occupée, et l'appareil climatique est en mode confort ;
- l'appareil climatique est en mode hors gel;
- lorsque deux appareils climatiques ont le même niveau de priorité,
l'appareil dont
l'écart entre sa température de consigne et la température ambiante du local
est
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le plus faible est sélectionné en priorité ;
- si l'appareil climatique délesté est dans une pièce ou il y a plusieurs
appareils
dont la puissance appelée est égale ou supérieure à celle de l'appareil
délesté,
l'ordinateur pilote une rotation de l'ordre de délestage entre les différents
appareils répondant au critère dans la pièce.
La description ci-avant et les exemples de réalisation montrent que
l'invention
atteint les objectifs visés, en particulier elle permet d'ouvrir des
fonctionnements
complexes, interactifs et évolutifs à un système climatique, y compris dans le
cas d'une
installation existante et ainsi d'optimiser le fonctionnement de ce système en
vue
d'économiser l'énergie et de lisser la consommation énergétique. Le système
climatique
et le procédé objets de l'invention permettent d'analyser les comportements
des
usagers et d'anticiper les conditions de consommation à une échelle locale,
tout en
conservant, à tout moment, la capacité de fonctionnement autonome du système
climatique.
