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WO 2018/096290 PCT/FR2017/053243
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Appareil de chauffage de type radiateur électrique incluant un convertisseur
de
tension
La présente invention concerne un appareil de chauffage de type
radiateur électrique, comprenant un boitier logeant un organe de chauffe
produisant
un premier flux de calories lorsqu'une entrée de l'organe de chauffe est
alimentée par
une tension électrique.
L'invention concerne aussi une installation électrique comprenant une
source d'alimentation électrique et au moins un tel appareil de chauffage.
Classiquement, la source d'alimentation électrique à laquelle l'appareil
de chauffage est raccordé délivre une tension électrique alternative et tous
les
composants de l'appareil de chauffage sont adaptés en conséquence.
Classiquement,
cette source d'alimentation est constituée par le réseau électrique local.
Dans certains appareils de chauffage, il est également connu d'intégrer
un parc de batteries associé à l'organe de chauffe. Ce parc de batteries
permet de
stocker de l'énergie utilisée par l'appareil de chauffage, en vue d'espacer la
consommation d'électricité dans le temps.
Toutefois, ces appareils de chauffage connus ne donnent pas encore une
entière satisfaction.
En effet, ils confèrent une très grande limitation quant à la nature de la
source d'alimentation électrique, excluant les possibilités de fonctionnement
via une
source d'énergie électrique délivrant une tension électrique continue telle
qu'un
équipement photovoltaïque, une pile à combustible, une supercapacité ou une
batterie à base de cellules électrochimiques, sauf à engendrer des pertes de
rendement qui sont rédhibitoires.
Il est rappelé que la conversion d'une tension continue en une tension
alternative et la conversion inverse induisent des pertes de rendement très
conséquentes.
Or, il est connu que la tendance actuelle favorise les énergies
renouvelables qui, la plupart du temps, délivrent une tension électrique
continue.
La présente invention vise à résoudre tout ou partie des inconvénients
listés ci-dessus.
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Dans ce contexte, il existe un besoin de fournir un appareil de chauffage
simple, économique, fiable, ayant un rendement élevé et dont l'utilisation
dans le
cadre de sources d'alimentation en énergie électrique continue est nettement
facilitée tout en améliorant les rendements globaux.
A cet effet, il est proposé un appareil de chauffage de type radiateur
électrique, comprenant un boitier logeant un organe de chauffe produisant un
premier flux de calories lorsqu'une entrée de l'organe de chauffe est
alimentée par
une tension électrique continue, l'appareil de chauffage comprenant un
convertisseur
de tension implanté dans le boitier et comprenant une entrée munie d'éléments
de
raccordement pour raccorder le convertisseur de tension à une source
d'alimentation
électrique et une sortie délivrant une tension électrique continue apte à
alimenter
directement ou indirectement l'entrée de l'organe de chauffe, une unité de
gestion
logée dans le boitier et pilotant au moins l'organe de chauffe et un élément
de
caractérisation permettant de caractériser l'état de charge du dispositif de
stockage
d'énergie électrique et des éléments de transmission permettant d'adresser la
valeur
déterminée par l'élément de caractérisation à une entrée de l'unité de
gestion.
Selon un mode de réalisation particulier, le convertisseur de tension est
configure de sorte à pouvoir délivrer, à sa sortie, ladite tension électrique
continue
par conversion d'une tension électrique continue appliquée à l'entrée du
convertisseur de tension par la source d'alimentation électrique lorsque le
convertisseur de tension est raccordé à celle-ci.
Selon un autre mode de réalisation particulier, le convertisseur de
tension est configure de sorte à pouvoir délivrer, à sa sortie, ladite tension
électrique
continue par conversion d'une tension électrique alternative appliquée à
l'entrée du
convertisseur de tension par la source d'alimentation électrique lorsque le
convertisseur de tension est raccordé à celle-ci.
Selon encore un autre mode de réalisation particulier, l'appareil de
chauffage comprend un dispositif de stockage d'énergie électrique fonctionnant
sous
un courant électrique continu, ayant une entrée destinée à être alimentée par
un
courant continu et une sortie délivrant un courant continu, le dispositif de
stockage
d'énergie électrique comprenant une batterie à base d'un assemblage de
cellules
électrochimiques et/ou un supercondensateur et/ou une pile à combustible.
Selon encore un autre mode de réalisation particulier, l'appareil de
chauffage comprend :
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- des premiers éléments de liaison pour relier la sortie du convertisseur
de
tension avec l'entrée de l'organe de chauffe et aptes à appliquer la tension
électrique continue délivrée en sortie du convertisseur de tension à l'entrée
de
l'organe de chauffe,
- des deuxièmes
éléments de liaison pour relier la sortie du convertisseur de
tension avec l'entrée du dispositif de stockage d'énergie électrique et aptes
à
appliquer la tension électrique continue délivrée en sortie du convertisseur
de
tension à l'entrée du dispositif de stockage d'énergie électrique,
- des troisièmes éléments de liaison pour relier la sortie du dispositif de
stockage d'énergie électrique avec l'entrée de l'organe de chauffe et aptes à
appliquer le courant continu délivré par la sortie du dispositif de stockage
d'énergie électrique à l'entrée de l'organe de chauffe,
- des éléments de commutation pour faire varier les premiers éléments de
liaison entre une configuration de circuit ouvert ou de circuit fermé, pour
faire
varier les deuxièmes éléments de liaison entre une configuration de circuit
ouvert ou de circuit fermé, et pour faire varier les troisièmes éléments de
liaison entre une configuration de circuit ouvert ou de circuit fermé.
Selon encore un autre mode de réalisation particulier, l'unité de gestion
pilote au moins les éléments de commutation.
Selon encore un autre mode de réalisation particulier, l'appareil de
chauffage comprend un capteur de mesure de la température à l'extérieur du
boitier
et des éléments de transmission permettant d'adresser la valeur déterminée par
le
capteur de mesure à une entrée de l'unité de gestion.
Selon encore un autre mode de réalisation particulier, l'unité de gestion
assure un pilotage des éléments de commutation selon un algorithme de
stratégie
prédéterminé enregistré dans une mémoire de l'unité de gestion, en fonction de
la
valeur déterminée par le capteur de mesure et adressée à l'entrée de l'unité
de
gestion et en fonction de la valeur déterminée par l'élément de
caractérisation et
adressée à l'entrée de l'unité de gestion.
Selon encore un autre mode de réalisation particulier, l'unité de gestion
fait varier l'appareil de chauffage, par pilotage des éléments de commutation,
entre
un premier mode de fonctionnement où les premiers éléments de liaison et/ou
les
troisièmes éléments de liaison occupent une configuration de circuit ouvert et
un
deuxième mode de fonctionnement où les premiers éléments de liaison et/ou les
troisièmes éléments de liaison occupent une configuration de circuit fermé, le
premier
mode de fonctionnement étant occupé si la différence entre la valeur
déterminée par
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le capteur de mesure et une température de consigne connue de l'unité de
gestion est
supérieure à un premier écart prédéterminé strictement positif et le deuxième
mode
de fonctionnement étant occupé si la différence entre la valeur déterminée par
le
capteur de mesure et la température de consigne connue de l'unité de gestion
est
inférieure à un deuxième écart prédéterminé négatif ou nul.
Selon encore un autre mode de réalisation particulier, l'unité de gestion
fait varier l'appareil de chauffage, par pilotage des éléments de commutation,
entre
un troisième mode de fonctionnement où les deuxièmes éléments de liaison
occupent
une configuration de circuit fermé et un quatrième mode de fonctionnement où
les
deuxièmes éléments de liaison occupent une configuration de circuit ouvert, le
troisième mode de fonctionnement étant occupé si la valeur déterminée par
l'élément de caractérisation est inférieure ou égale à un premier seuil
prédéterminé
connu de l'unité de gestion et le quatrième mode de fonctionnement étant
occupé
dès que la valeur déterminée par l'élément de caractérisation est supérieure
ou égale
à un deuxième seuil prédéterminé connu de l'unité de gestion et strictement
supérieur au premier seuil prédéterminé.
Selon encore un autre mode de réalisation particulier, l'unité de gestion
fait occuper à l'appareil de chauffage, par pilotage des éléments de
commutation, un
cinquième mode de fonctionnement où les troisièmes éléments de liaison
occupent
une configuration de circuit fermé si la valeur déterminée par l'élément de
caractérisation est supérieure ou égale à un troisième seuil prédéterminé
connu de
l'unité de gestion.
Selon encore un autre mode de réalisation particulier, l'unité de gestion
assure un pilotage du convertisseur de tension tel que la tension électrique
continue
délivrée à la sortie du convertisseur de tension varie en fonction de la
puissance à
délivrer par l'organe de chauffe calculée par l'unité de gestion.
Selon encore un autre mode de réalisation particulier, le convertisseur de
tension comprend des dissipateurs thermiques produisant un deuxième flux de
calories avec les calories générées par le convertisseur de tension et le
deuxième flux
.. est mélangé avec le premier flux de calories généré par l'organe de
chauffe.
Il est également proposé une installation électrique comprenant une
source d'alimentation électrique et au moins un tel appareil de chauffage dont
les
éléments de raccordement de l'entrée du convertisseur de tension sont
raccordés à la
source d'alimentation électrique, dans laquelle la source d'alimentation
électrique
délivre une tension électrique continue et comprend tout ou partie des
éléments
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suivants : des panneaux photovoltaïques, une pile à combustible, une
supercapacité,
une batterie à base d'un assemblage de cellules électrochimiques.
L'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit de modes
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particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non
limitatifs et
représentés sur les dessins annexés, dans lesquels :
La Figure 1 est une vue schématique des composants d'un exemple
d'appareil de chauffage selon l'invention.
Les Figures 2 et 3 illustrent deux exemples de réalisation de l'appareil de
chauffage de la Figure 1.
En référence aux Figures 1 à 3 annexées telles que présentées
sommairement ci-dessus, l'invention concerne essentiellement un appareil de
chauffage 10 de type radiateur électrique, comprenant un boitier 11 logeant un
organe de chauffe 12 produisant un premier flux de calories F1 lorsqu'une
entrée 121
de l'organe de chauffe 12 est alimentée par une tension électrique continue.
L'organe de chauffe 12 peut notamment comprendre au moins un corps
rayonnant et/ou au moins un dispositif de chauffage par fluide caloporteur.
L'invention concerne aussi une installation électrique comprenant une
source d'alimentation électrique 13 et au moins un tel appareil de chauffage
10.
Comme il le sera compris d'après les explications qui suivront, la source
d'alimentation électrique 13 peut être du type délivrant une tension
électrique
alternative, ou, encore plus avantageusement, être du type délivrant une
tension
électrique continue.
L'appareil de chauffage 10 comprend un convertisseur de tension 14
implanté dans le boitier 11 et comprenant une entrée 141 munie d'éléments de
raccordement permettant de raccorder électriquement le convertisseur de
tension 14
à la source d'alimentation électrique 13 et une sortie 142 délivrant une
tension
électrique continue apte à alimenter directement ou indirectement l'entrée 121
de
l'organe de chauffe 12. Le convertisseur de tension 14 permet de transformer
le
courant d'entrée en provenance de la source 13 en un courant de sortie continu
directement utilisable sous cette forme par les composants que le
convertisseur de
tension 14 est destiné à alimenter en énergie.
La nature du convertisseur de tension 14 est directement liée à celle de
la source d'alimentation électrique 13 à laquelle il est destiné à être
raccordé.
Notamment, le convertisseur de tension 14 peut être configure de sorte à
pouvoir
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délivrer, à sa sortie 142, la tension électrique continue par conversion d'une
tension
électrique continue appliquée à l'entrée 141 du convertisseur de tension 14
par la
source d'alimentation électrique 13 lorsque le convertisseur de tension 14 est
raccordé à celle-ci. Ainsi, si la source d'alimentation électrique 13 est du
type délivrant
une tension électrique continue, alors le convertisseur de tension 14 pourra
être de
type DC/DC. Alternativement, il reste toutefois envisagé que le convertisseur
de
tension 14 soit configure de sorte à pouvoir délivrer, à sa sortie 142, la
tension
électrique continue par conversion d'une tension électrique alternative
appliquée à
l'entrée 141 du convertisseur de tension 14 par la source d'alimentation
électrique 13
lorsque le convertisseur de tension 14 est raccordé à celle-ci. Ainsi, si la
source
d'alimentation électrique 13 est du type délivrant une tension électrique
alternative,
alors le convertisseur de tension 14 pourra être de type AC/DC.
Le convertisseur de tension 14 peut par exemple comprendre une
alimentation à découpage ou plusieurs alimentations à découpage en parallèle,
ou
plus simplement au moins un hacheur, afin de permettre la conversion d'un
courant
alternatif en un courant continu directement exploitable par les composants
que la
sortie 142 du convertisseur de tension 14 est destinée à alimenter en énergie
électrique.
Selon un mode de réalisation avantageux, l'appareil de chauffage 10
comprend un dispositif de stockage d'énergie électrique 15 fonctionnant sous
un
courant électrique continu, ayant une entrée 151 destinée à être alimentée par
un
courant continu et une sortie 152 délivrant un autre courant continu. Le
dispositif de
stockage 15 permet de stocker de l'énergie utilisée par l'appareil de
chauffage 10, en
vue d'espacer la consommation d'électricité dans le temps. Il permet en
particulier de
stocker de l'énergie électrique lorsque celle-ci est disponible, notamment
lorsque son
coût d'obtention est jugé économique.
A titre d'exemple, le dispositif de stockage d'énergie électrique 15
comprend une batterie à base d'un assemblage de cellules électrochimiques
et/ou un
supercondensateur et/ou une pile à combustible.
Par ailleurs, afin de pouvoir réaliser une alimentation directe de l'organe
de chauffe 12 en énergie électrique par la sortie 142 du convertisseur de
tension 14,
l'appareil de chauffage 10 comprend des premiers éléments de liaison 16 pour
relier
la sortie 142 du convertisseur de tension 14 avec l'entrée 121 de l'organe de
chauffe
12 et aptes à appliquer la tension électrique continue délivrée en sortie 142
du
convertisseur de tension 14 à l'entrée 121 de l'organe de chauffe 12.
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En parallèle, afin de pouvoir réaliser une alimentation indirecte de
l'organe de chauffe 12 en énergie électrique par la sortie 142 du
convertisseur de
tension 14, l'appareil de chauffage 10 comprend des deuxièmes éléments de
liaison
17 pour relier la sortie 142 du convertisseur de tension 14 avec l'entrée 151
du
dispositif de stockage d'énergie électrique 15 et aptes à appliquer la tension
électrique continue délivrée en sortie 142 du convertisseur de tension 14 à
l'entrée
151 du dispositif de stockage d'énergie électrique 15. En complément,
l'appareil de
chauffage 10 comprend des troisièmes éléments de liaison 18 pour relier la
sortie 152
du dispositif de stockage d'énergie électrique 15 avec l'entrée 121 de
l'organe de
chauffe 12 et aptes à appliquer le courant continu délivré par la sortie 152
du
dispositif de stockage d'énergie électrique 15 à l'entrée 121 de l'organe de
chauffe 12.
La nature des premiers éléments de liaison 16, des deuxièmes éléments
de liaison 17 et des troisième éléments de liaison 18 n'est pas limitative en
soi dès lors
qu'elle leur permet d'être adaptés aux fonctions qui leur sont attribuées
présentées
ci-avant.
En outre, l'appareil de chauffage 10 comprend des éléments de
commutation (non représentés en tant que tels) pour faire varier les premiers
éléments de liaison 16 entre une configuration de circuit ouvert ou de circuit
fermé,
pour faire varier les deuxièmes éléments de liaison 17 entre une configuration
de
circuit ouvert ou de circuit fermé, et pour faire varier les troisièmes
éléments de
liaison 18 entre une configuration de circuit ouvert ou de circuit fermé.
L'appareil de chauffage 10 comprend également une unité de gestion 19
logée dans le boitier 11 et pilotant l'organe de chauffe 12 via les liaisons
de
commande 20 (filaires ou non). L'unité de gestion 19 peut également assurer le
pilotage des éléments de commutation évoqués au paragraphe précédent.
L'unité de gestion 19 peut également assurer le pilotage du convertisseur
de tension 14 via les liaisons de commande 21 (filaires ou non) et/ou le
pilotage du
dispositif de stockage d'énergie électrique 15 via les liaisons de commande 22
(filaires
ou non).
Notamment, l'unité de gestion 19 assure un pilotage du convertisseur de
tension 14 tel que la tension électrique continue délivrée à la sortie 142 du
convertisseur de tension 14 varie en fonction de la puissance à délivrer par
l'organe de
chauffe 12 calculée par l'unité de gestion 19. En particulier, une telle
stratégie de
pilotage sera envisagée et facilitée lorsque le convertisseur de tension 14
comprend
une pluralité d'alimentation à découpage en parallèle. Il est donc possible de
varier la
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puissance délivrée par l'organe de chauffe 12 de manière simple et économique,
sans
avoir recours à une solution électronique complexe.
Ainsi, la tension continue délivrée par le convertisseur de tension 14 est
dépendante de la tension nécessaire à l'organe de chauffe 12 ou au dispositif
de
stockage 15.
L'utilisation d'un convertisseur de tension 14 de type alimentation à
découpage ou hacheur permet en outre d'éviter la redondance entre les
fournitures
en courant continu des différentes composants électroniques incorporés dans
l'appareil de chauffage 10 (carte métier, capteurs, affichage, etc....). Au
contraire, le
convertisseur de tension 14 permet d'alimenter en courant continu l'ensemble
des
composants électroniques. Il en résulte une simplicité de conception, un coût
limité,
une meilleure robustesse.
Il va de soi que la sortie 142 du convertisseur de tension 14 est
également reliée à une entrée de l'unité de gestion 19 afin d'en assurer
l'alimentation
en énergie électrique.
Comme cela est représenté sur la Figure 1, l'appareil de chauffage 10
comprend aussi un capteur de mesure 23 apte à mesurer la température à
l'extérieur
du boitier 11 et des éléments de transmission 24 permettant d'adresser la
valeur
déterminée par le capteur de mesure 23 à une entrée 191 de l'unité de gestion
19.
L'appareil de chauffage 10 comprend également un élément de
caractérisation 25 permettant de caractériser l'état de charge du dispositif
de
stockage d'énergie électrique 15 et des éléments de transmission 26 permettant
d'adresser la valeur déterminée par l'élément de caractérisation 25 à une
entrée 192
de l'unité de gestion 19.
Préférentiellement, l'unité de gestion 19 assure un pilotage des éléments
de commutation selon un algorithme de stratégie prédéterminé enregistré dans
une
mémoire de l'unité de gestion 19, en fonction de la valeur déterminée par le
capteur
de mesure 23 et adressée à l'entrée 191 de l'unité de gestion 191 via les
premiers
éléments de transmission 24 et en fonction de la valeur déterminée par
l'élément de
caractérisation 25 et adressée à l'entrée 192 de l'unité de gestion 19 via les
deuxièmes
éléments de transmission 26.
L'algorithme de stratégie permet de choisir les meilleures conditions pour
choisir le fonctionnement de l'organe de chauffe 12, la charge directe du
dispositif de
stockage 15 en courant continu ou la décharge du dispositif de stockage 15 à
travers
l'organe de chauffe 12 adapté au courant continu.
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Selon un mode de réalisation préférentiel, l'unité de gestion 19 fait varier
l'appareil de chauffage 10, par pilotage des éléments de commutation, entre :
- un premier mode de fonctionnement où les premiers éléments de liaison
16 et/ou les troisièmes éléments de liaison 18 occupent une configuration de
circuit
ouvert, le premier mode de fonctionnement étant occupé si la différence entre
la
valeur déterminée par le capteur de mesure 23 et une température de consigne
connue de l'unité de gestion 19 est supérieure à un premier écart prédéterminé
strictement positif,
- et un deuxième mode de fonctionnement où les premiers éléments de
liaison 16 et/ou les troisièmes éléments de liaison 18 occupent une
configuration de
circuit fermé, le deuxième mode de fonctionnement étant occupé si la
différence
entre la valeur déterminée par le capteur de mesure 23 et la température de
consigne
connue de l'unité de gestion 19 est inférieure à un deuxième écart
prédéterminé
négatif ou nul.
La valeur du premier écart prédéterminé est typiquement comprise
entre 1 et 3 , par exemple égal à 2 . Ainsi dans ce dernier exemple, le
premier mode
de fonctionnement est adopté si la température mesurée par le capteur de
température 23 est supérieure d'au moins deux degrés au-delà de la température
de
consigne, ce qui a pour effet d'arrêter le fonctionnement de l'organe de
chauffe 12.
La valeur du deuxième écart prédéterminé est typiquement comprise
entre -1 et 0, par exemple égale à 0. Ainsi dans ce dernier exemple, le
deuxième mode
de fonctionnement est adopté si la température mesurée par le capteur de
température 23 est inférieure ou égale à la température de consigne, ce qui a
pour
effet de débuter la chauffe de la pièce par l'organe de chauffe 12.
Par ailleurs, en parallèle de ces stratégies de pilotage déjà décrites en
relation avec les premier et deuxième modes de fonctionnement, l'unité de
gestion 19
fait varier l'appareil de chauffage 10, par pilotage des éléments de
commutation,
entre :
- un troisième mode de fonctionnement où les deuxièmes éléments de
liaison 17 occupent une configuration de circuit fermé, le troisième mode de
fonctionnement étant occupé si la valeur déterminée par l'élément de
caractérisation
25 est inférieure ou égale à un premier seuil prédéterminé connu de l'unité de
gestion
19,
- et un quatrième mode de fonctionnement où les deuxièmes éléments de
liaison 17 occupent une configuration de circuit ouvert, le quatrième mode de
fonctionnement étant occupé dès que la valeur déterminée par l'élément de
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caractérisation 25 est supérieure ou égale à un deuxième seuil prédéterminé
connu de
l'unité de gestion 19 et strictement supérieur au premier seuil prédéterminé.
En parallèle de ces stratégies de pilotage déjà décrites en relation avec
les premier, deuxième, troisième et quatrième modes de fonctionnement, l'unité
de
5 gestion 19 fait occuper à l'appareil de chauffage 10, par pilotage des
éléments de
commutation, un cinquième mode de fonctionnement où les troisièmes éléments de
liaison 18 occupent une configuration de circuit fermé si la valeur déterminée
par
l'élément de caractérisation 25 est supérieure ou égale à un troisième seuil
prédéterminé connu de l'unité de gestion 19. Notamment, le troisième seuil
10 prédéterminé est compris entre le premier seuil prédéterminé et le deuxième
seuil
prédéterminé.
Typiquement, le premier seuil prédéterminé est égal à 0,15 par exemple.
Ainsi, le troisième mode de fonctionnement est adopté si l'état de charge du
dispositif
de stockage 15 est inférieur à 15%, ce qui a pour effet de faire débuter la
charge du
dispositif de stockage 15 afin d'éviter une décharge excessive susceptible de
dégrader
le dispositif de stockage 15. Alternativement ou en combinaison avec ce qui
précède,
l'adoption du troisième mode de fonctionnement peut éventuellement être
conditionnée à la présence d'une énergie peu chère à partir de la source 13.
Le deuxième seuil prédéterminé est quant à lui typiquement supérieur à
0,9, par exemple égal à 0,95. Ainsi, le quatrième mode de fonctionnement est
adopté
si l'état de charge du dispositif de stockage 15 est supérieur à 95%, ce qui a
pour effet
d'arrêter la charge du dispositif de stockage 15 afin d'éviter une charge
excessive et
une usure prématurée.
Le troisième seuil prédéterminé est quant à lui compris typiquement
entre 0,4 et 0,6, par exemple égal à 0,5. Ainsi, le cinquième mode de
fonctionnement
est adopté si l'état de charge du dispositif de stockage 15 est supérieur à
50% par
exemple, ce qui a pour effet de débuter l'alimentation électrique de l'organe
de
chauffe 12 à partir du dispositif de stockage 15. Alternativement ou en
combinaison
avec ce qui précède, l'adoption du cinquième mode de fonctionnement peut
éventuellement être conditionnée à l'absence d'une énergie peu chère à partir
de la
source 13.
Il doit bien être compris par le lecteur que l'utilisation des termes
premier mode de fonctionnement , deuxième mode de fonctionnement ,
troisième mode de fonctionnement , quatrième mode de fonctionnement> et
cinquième mode de fonctionnement> ne confère à ceux-ci aucune propriété de
priorité de l'un par rapport à l'autre et aucune propriété d'exclusion de l'un
par
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rapport à l'autre. Au contraire, il est tout à fait possible de combiner
différents modes
de fonctionnement entre eux.
Le terme état de charge évoque une grandeur totalement connue de
l'Homme du Métier, connue sous l'appellation state of charge> selon la
terminologie anglo-saxonne appropriée. Il existe de très nombreuses manières
pour
évaluer cet état de charge, n'apportant ici aucune limitation.
Avantageusement, le convertisseur de tension 14 comprend des
dissipateurs thermiques produisant un deuxième flux de calories F2 avec les
calories
générées par le convertisseur de tension 14. L'organisation interne de
l'appareil de
chauffage 10 est telle que le deuxième flux F2 est mélangé avec le premier
flux de
calories F1 généré par l'organe de chauffe 12. Le deuxième flux F2 sert à la
fois à un
préchauffage rapide des autres composants et permet, de part son mélange avec
le
premier flux F1, d'optimiser le rendement énergétique de l'appareil électrique
10 en
évitant que les calories produites par le convertisseur de tension 14 ne
soient perdues
voire gênantes. Autrement dit, la chaleur dégagée par le convertisseur de
tension 14
pour la transformation du courant d'entrée en courant continu est utilisée
pour le
chauffage des composants et la génération de chaleur par l'appareil 10 pour
éviter les
pertes de rendement.
Au sein de l'installation électrique maintenant, les éléments de
raccordement de l'entrée 141 du convertisseur de tension 14 sont raccordés à
la
source d'alimentation électrique 13. Très préférentiellement, la source
d'alimentation
électrique 13 délivre une tension électrique continue et comprend tout ou
partie des
éléments suivants : des panneaux photovoltaïques, une pile à combustible, une
supercapacité, une batterie à base d'un assemblage de cellules
électrochimiques. Cela
permet d'optimiser le rendement général de l'appareil de chauffage 10 et de
l'installation électrique en évitant les pertes dues classiquement aux
conversions d'un
courant alternatif à un courant continu. En outre, l'appareil de chauffage 10
est
directement utilisable par alimentation à partir d'une source de courant
continu, qui
est une tendance actuelle notamment en raison du développement de la part des
énergies renouvelables.
En référence aux Figures 2 et 3 maintenant, le boitier 11 peut
comprendre une partie arrière 111 comprenant des moyens de fixation 18
permettant
de fixer le boitier 11 à une paroi, par exemple une paroi verticale telle
qu'un mur, et
un garde corps avant 112 permettant le rayonnement des flux F1 et F2 vers
l'extérieur
du boitier 11. Dans la variante de la Figure 2, la partie arrière 111 présente
une
épaisseur sensiblement égale à l'épaisseur totale du boitier 11 et le garde
corps avant
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112 vient fermer le boitier 11 au niveau du contour périphérique avant de la
partie
arrière 111. Dans la variante de la Figure 3, la partie arrière 111 présente
une
épaisseur inférieure à l'épaisseur totale du boitier 11 et le boitier 11
comprend aussi
une partie avant 113 supportant le garde corps avant 112 dans sa zone avant et
venant, dans sa zone arrière, fermer le boitier 11 au niveau du contour
périphérique
avant de la partie arrière 111.
Au sein du boitier 11, le dispositif de stockage 15 est situé au-dessus du
convertisseur de tension 14 et ce premier ensemble est décalé vers l'arrière
par
rapport à un deuxième ensemble formé par l'organe de chauffe 12 et l'unité de
gestion 19 disposés côte-à-côte. Une paroi isolante thermiquement 27 sépare le
premier ensemble et le deuxième ensemble, suivant l'épaisseur du boitier 11,
uniquement au niveau du dispositif de stockage 15. Au contraire, la paroi
isolante 27
n'est pas aménagée entre le convertisseur de tension 14 et le deuxième
ensemble. Il
en résulte que les calories générées par le convertisseur de tension 14 durant
la
conversion de tension viennent se mélanger avec les calories générées par
l'organe de
chauffe 12 et permettent à froid de préchauffer au moins l'unité de gestion
19, le
dispositif de stockage 15 et l'organe de chauffe 12.
Le fait de prévoir un appareil de chauffage 10 fonctionnant avec un
courant continu et incorporant le convertisseur de tension 14 permet de
choisir la
tension en amont et à l'intérieur de l'appareil de chauffage 10. Avec les
solutions
connues à ce jour, il n'y a pas de possibilité d'utiliser et de contrôler
directement une
source de tension continue. Au contraire, l'appareil de chauffage 10 permet de
contrôler le type d'électricité et de choisir la nature de la source
d'alimentation 13 et
le type d'organe de chauffe 12 et conséquemment permet de participer à
l'intégration
des sources d'énergies renouvelables sur le réseau électrique en évitant les
pertes de
transformation en courant alternatif. En effet, l'appareil de chauffage 10
permet
d'être directement utilisable par alimentation via une source de tension
continue,
sans besoin de conversion en courant alternatif, évitant les pertes qui en
résulteraient.
Le passage de la tension d'entrée alternative ou continue en une tension
continue via le convertisseur de tension 14, typiquement limitée entre 12 et
60 V,
permet de limiter les problématiques de sécurité pour les personnes de manière
efficace.
Outre les avantages qui ont été exposés précédemment, la solution objet
de l'invention est simple, économique, fiable, présente un rendement élevé et
son
CA 03044349 2019-05-17
WO 2018/096290 PCT/FR2017/053243
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utilisation dans le cadre de sources d'alimentation en énergie électrique
continue est
nettement facilitée tout en améliorant les rendements globaux.
Cette solution peut être intégrée au sein des réseaux intelligents dits
smart grids pour permettre un stockage en conditions optimales des énergies
de
sources de tension continue sur le réseau électrique.
Avantageusement, l'unité de gestion 19 de l'appareil de chauffage 10
peut être commandé subséquemment aux événements du réseau domestique ou du
réseau national pour compenser les cas suivants rencontrés en smart grids
:
production en surplus par rapport à la demande, demande en surplus par rapport
à la
production et soutirage de puissance réactive.
En cas de production supérieure à la demande, le dispositif de stockage
peut consommer de l'énergie sur le réseau domestique ou national en vue de son
stockage local.
En cas de demande supérieure à la production, le dispositif de stockage
15 15 peut fournir de l'énergie au réseau domestique ou national.
En cas de soutirage de puissance réactive, le dispositif de stockage 15
peut être utilisé, avec les paramètres de tension et de phase adéquats, pour
augmenter le facteur de puissance et/ou réduire la pollution harmonique du
réseau.
Par exemple, les sources d'énergie solaire, les piles à combustible, les
supercapacités et les batteries électrochimiques sont des sources de tension
continue
qui pourront être une source d'énergie connectée à l'appareil de chauffage 10
et ces
sources ayant des niveaux de tension continue élevés, le convertisseur de
tension 14
de type DC/DC permettra une utilisation dans l'appareil de chauffage 10 dans
des
conditions optimales. Avantageusement, cette solution pourra être intégrée au
sein
des habitations à énergies positives pour permettre un stockage in situ des
énergies
renouvelables issues de la production de l'habitation à énergie positive.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation
représentés et décrits ci-avant, mais en couvre au contraire toutes les
variantes.
