FR3036778A1 - METHOD OF ESTIMATING A TEMPERATURE PROFILE OF A WATER TANK OF A WATER HEATER - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un 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 ; - 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 œuvre 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 hauteurs (h1, h2, h3).The invention relates to a method for estimating a temperature profile of a water tank (10), the water tank (10) extending along a substantially vertical axis and having: - a heat exchange with a device (11) for heating the water of the reservoir (10) associated with a first height (h1) along said vertical axis; - a water inlet (E) associated with a second height (h2) along said vertical axis; and - a water outlet (S) associated with a third height (h3) along said vertical axis; The water inlet (E) and / or the water outlet (S) being equipped with a flow sensor (21, 22) measuring a water flow drawn off; The method being characterized in that it comprises the implementation by data processing means (30) connected to said flow sensor (21, 22), of steps of: (a) From an initial profile of temperature (T (h) i) of the reservoir (10) along said vertical axis, determination of a final temperature profile (T (h) f), as a function of a system of partial differential convection equations- diffusion whose terms depend at least on data representative of the energy consumption of said device heating means (11), withdrawals of water flow measurements, and heights (h1, h2, h3).

Description

1 DOMAINE TECHNIQUE GENERAL La présente invention concerne un procédé d'estimation d'un profil 5 de température dans un système de type chauffe-eau. ETAT DE L'ART Le « mix énergétique » désigne la répartition des différentes 10 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. Ces dernières, représentées essentiellement par l'éolien et le 15 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. D'autre part, des problèmes locaux de qualité de fourniture 20 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. Il apparait essentiel de trouver des solutions de pilotage de la charge associée en vue de maitriser l'aléa lié aux Energies Renouvelables.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for estimating a temperature profile in a water heater type system. STATE OF THE ART The "energy mix" designates the distribution of the various sources consumed for the production of electrical energy. This energy mix, in constant evolution, sees the constant progression of the Renewable Energies, which entails an increased need in flexibilities of the system. The latter, represented mainly by wind and photovoltaic, do not allow a constant and regulated production unlike a nuclear power plant, hence problems of variability and predictability of the associated production. This makes the risks of the very short term increase sharply. On the other hand, local problems of electrical supply quality will be amplified due to inhomogeneous geographical distribution of the installations, with for example photovoltaic in the South and wind power in the North. It seems essential to find solutions for controlling the associated load in order to control the risk associated with Renewable Energies.

25 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 30 fournie par les panneaux photovoltaïque pour ajuster la tension. Cependant, cette dernière piste ne répond pas aux enjeux de maîtrise de l'aléa éolien.For example, it has been proposed to charge stationary batteries to facilitate the massive insertion of photovoltaic panels ("NiceGrid" demonstrator). However, the high investment costs do not allow to consider a large scale deployment of this alternative solution. It is also planned to act on the reactive power supplied by the photovoltaic panels to adjust the voltage. However, this last track does not answer to the stakes of control of the wind hazard.

3036778 2 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. 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. 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. 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. 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. Ainsi, la demande W02012164102 propose un ballon divisé en plusieurs « couches » chacune équipée d'un capteur de température. A 30 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 3036778 3 énergétique restante du ballon ou l'énergie minimale à apporter pour que l'eau soit uniforme à la première consigne de température. Un tel système s'avère efficient mais il est « intrusif ». Cela signifie qu'il nécessite une modification physique du ballon (introduction d'une 5 pluralité de capteurs à des emplacements prédéterminés) et n'est applicable en pratique qu'à des nouveaux chauffe-eau. Au contraire, il serait souhaitable d'utiliser au mieux les équipements existants sans modification sensible.3036778 2 Alternatively to storage via batteries, it is possible to store the energy thermally. With nearly 12 million units installed in France, more than 80% of which are slaved to the Peak Hours / Off-Peak (HP / HC) tariff signal, the Joule water heater (CEJ) residential storage pool - used today for the daily smoothing of the load curve - is likely to meet these new challenges. The Applicant has therefore filed several patent applications such as FR1363229, FR1363237, FR1452022 or FR1453375, proposing very satisfactory solutions for using the storage capacity of Joule water heaters to regulate the electrical energy of renewable origin. efficient, intelligent, and adaptable to any existing water heater without heavy modifications, and without direct coupling. However, we note that the systems described in these applications use as variable the so-called "temperature profile" data, ie more complex thermodynamic parameters than a simple temperature value, in particular the quantities of energy stored / storable in the storage tanks. these water heaters. These energies can be estimated in the form of heat capacity of the water (4185 J.kg-1.K-1) from the temperature and volume of the reservoir, but this amounts to modeling a reservoir by a volume of water of uniform temperature, which is in practice false and constitutes a strong approximation. A more precise estimate of the temperature profile would allow a more precise control of the water heater park and thus an optimization of the energy consumption and a better adaptation compared to the variability of the productions at the local scale to satisfy the constraints on the network. , without prejudice to the comfort of the user. Thus, the application W02012164102 proposes a ball divided into several "layers" each equipped with a temperature sensor. From two temperature setpoints and measurements of these sensors, it is possible to calculate "variables of interest" such as the remaining energy capacity of the balloon or the minimum energy to be supplied for the water to be uniform at the first temperature setpoint. Such a system is efficient but it is "intrusive". This means that it requires physical modification of the flask (introduction of a plurality of sensors at predetermined locations) and is applicable in practice only to new water heaters. On the contrary, it would be desirable to make the best use of existing equipment without significant modification.

10 PRESENTATION DE L'INVENTION L'invention propose de pallier ces inconvénients en proposant selon un premier aspect un procédé d'estimation d'un profil de température d'un 15 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 20 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 ; 25 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- 3036778 4 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.SUMMARY OF THE INVENTION The invention proposes to overcome these drawbacks by proposing, according to a first aspect, a method for estimating a temperature profile of a water reservoir, the water reservoir extending according to a substantially vertical axis and having: - a heat exchange with a tank water heating device associated with a first height along said vertical axis, the device comprising a heating means 20 supplied by an electrical network; a water inlet associated with a second height along said vertical axis; and - a water outlet associated with a third height along said vertical axis; The water inlet and / or the water outlet being equipped with a flow sensor measuring a water flow drawn off; The method being characterized in that it comprises the implementation by data processing means connected to said flow sensor, of steps of: (a) From an initial temperature profile of the reservoir along said vertical axis determining a final temperature profile, according to a system of partial differential convection-diffusion equations whose terms depend at least on data representative of the energy consumption of said device heating means, measurements water flow withdrawn, and first, second and third heights.

5 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 10 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 15 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 ; 20 - 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 25 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 30 détermination d'un apport thermique en fonction de la consommation énergétique dudit moyen de chauffage du dispositif, la deuxième équation 3036778 5 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 5 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 ; 10 - 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 15 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 20 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 ; 25 - 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. Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un ensemble d'estimation d'un profil de température adapté pour un réservoir d'eau 30 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 3036778 6 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 5 - une sortie d'eau associée à une troisième hauteur le long dudit axe vertical ; 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 ; 10 - 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 15 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.The process according to the invention is advantageously completed by the following characteristics, taken alone or in any of their technically possible combination: said system of partial differential convection-diffusion equations comprises a first equation modeling the withdrawal of water in the reservoir at the third height and the effects of associated mixtures, and a second equation modeling the heating of the water by the heating means of the device; the first equation comprises a term of thermal losses as a function of a predetermined ambient temperature and a linear convection term, and the second equation comprises a nonlinear convection term modeling the natural convection induced by the heating means of the device and a term of redistribution of the energy of the heating towards the temperature profile; The method recursively comprises repeating step (a) so that the final temperature profile along said vertical axis is used as the initial temperature profile at the next iteration; step (a) comprises, if the flow rate of water withdrawn from the previous iteration is not zero, the determination of a volume of water withdrawn as a function of the flow rates measured, the first equation comprising a term representing adding said volume of withdrawn water to the tank at the second height at a predetermined cold water temperature; step (a) comprises, if the energy consumption of said means of heating the device since the previous iteration is non-zero, the determination of a thermal input as a function of the energy consumption of said heating means of the device, the second equation 3036778 comprising a term representing the application of said thermal input to the reservoir at the first height; the reservoir has at least one temperature sensor configured to emit a signal representative of the temperature of a part of the water of the reservoir, step (b) comprising the verification of the final temperatures of the parts as a function of said emitted signal by the probe; the method comprises a step (b) of estimating a thermal quantity of the water reservoir as a function of the final temperature profile of the reservoir; Said thermal quantity is chosen from an average temperature of the water of the reservoir, a minimum temperature of the water of the reservoir, a maximum temperature of the water of the reservoir, an amount of energy stored in the reservoir, a quantity of energy still storable in the tank, an equivalent volume of water available at a given temperature, a necessary heating time, and combinations of these quantities; the method comprises a step (c) of controlling said heating device by a control module as a function of said determined thermal quantity; step (c) comprises the reception of data describing a state of the electrical network by the data processing module, the determination of a setpoint as a function of the said determined thermal quantity and the descriptive data of a data module; state of the electrical network, and the transmission of said setpoint to the control module so as to modify an energy capacity of the water tank; The heat exchange with the tank water heating device is associated with a height interval along said vertical axis. According to a second aspect, the invention relates to an assembly for estimating a temperature profile adapted for a water reservoir 30 extending along a substantially vertical axis and having: a heat exchange with a heating device reservoir water associated with a first height along said vertical axis, the device comprising a heating means powered by an electrical network; a water inlet associated with a second height along said vertical axis; and 5 - a water outlet associated with a third height along said vertical axis; The assembly being characterized in that it comprises: at least one flow sensor measuring a flow of water withdrawn at the inlet of water and / or the outlet of water; Data processing means connected to said flow sensor, configured to implement a module for determining a final temperature profile of the reservoir along said vertical axis from an initial temperature profile, as a function of a system of partial differential convection-diffusion equations whose terms depend at least on data representative of the energy consumption of said device heating means, withdrawn water flow measurements, and first, second and third heights .

20 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.According to other advantageous and non-limiting characteristics: the assembly is either adapted to be connected to an electricity meter via which the heating means of the device is powered by the electrical network, or comprising a power consumption measurement element said heating means of the device.

25 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 30 température selon le deuxième aspect de l'invention, adapté pour le réservoir.According to a third aspect, the invention relates to a water heater system comprising a water tank, a device comprising a heating means powered by an electrical network, a control module of said device, and a set of estimation of water. a temperature profile according to the second aspect of the invention adapted for the tank.

3036778 7 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 5 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.According to a fourth and a fifth aspect, the invention relates to a computer program product comprising code instructions for the execution of a method according to the first aspect of estimating a temperature profile, when said program is running on a computer; and computer-readable storage means on which a computer program product comprises code instructions for executing a method according to the first aspect of the invention for estimating a temperature profile.

10 PRESENTATION DES FIGURES 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 : 15 - les figures la-le 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.PRESENTATION OF THE FIGURES Other features, objects and advantages of the invention will emerge from the description which follows, which is purely illustrative and nonlimiting, and which should be read with reference to the accompanying drawings, in which: FIGS. are diagrams of five preferred embodiments of a system for carrying out the method according to the invention; - Figure 2 is a diagram showing the modeling of a water tank used in the method according to the invention.

20 DESCRIPTION DETAILLEE Architecture générale La figure la représente l'architecture générale d'une possibilité de 25 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.DETAILED DESCRIPTION General Architecture FIG. 1a shows the general architecture of a possible embodiment of a system 1 for carrying out the method according to the invention. This system is typically a water heater, particularly Domestic Joule Water Heater (CEJ), although the invention is not limited thereto. 44% of the habitats are equipped. Alternatively, the system 1 may be a thermodynamic water heater.

30 Le système 1 comprend ainsi : - un réservoir d'eau 10 (communément appelé « ballon » d'eau chaude) ; 3036778 8 - 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 5 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 ; 10 - 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 15 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 20 que le débit d'entrée est égal au débit de sortie. En général, un seul débitmètre 22 placé sur la sortie S suffit. Le moyen de chauffage électrique du dispositif de chauffage 11 est généralement une résistance, d'où le chauffage de l'eau par effet joule.The system 1 thus comprises: a water reservoir 10 (commonly called a hot water "balloon"); A device 11 for heating the water of the tank 10, the device 11 comprising a heating means powered by an electrical network 2; - Optionally a temperature sensor 20 configured to emit a signal representative of the water temperature of the reservoir 10, but as will be seen it is conceivable that the system 1 does not include any probe 20; - Preferably a control module 12 of said heater 11; 10 - a water inlet E and a water outlet S, whose positions will be seen later; at least one flow sensor 21, 22 equipping the inlet E and / or the outlet S, so that a flow of water withdrawn, that is to say the flow of water leaving the tank 10 for be dispensed, for example via an open tap. It will be understood that the tank 10 is always full (of a constant total volume V, typically a few tens of liters, in particular 50 to 150 liters depending on the size of the house) and therefore all the water withdrawn from the tank 10 is simultaneously replaced by fresh water, so that the input rate is equal to the output rate. In general, a single flow meter 22 placed on the output S is sufficient. The electric heating means of the heating device 11 is generally a resistance, hence the heating of the water by joule effect.

25 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.Alternatively, it may be for example a complete heat pump whose hot source is in heat exchange with the water of the tank 10 (and the cold source in heat exchange, for example with the outside air), of so as to allow heating of the water with an efficiency greater than 100%. This is called a thermodynamic water heater.

30 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 3036778 9 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.Preferably, the device 11 is entirely electric (it thus includes only heating means powered by the network 2, and no gas burners for example). The heating energy supplied to the water 3036778 9 is then entirely of electrical origin. The system is however not limited to this configuration and the device 11 may alternatively furthermore comprise an alternative (non-electric) heating means such as a burner, an exchanger with a solar collector, etc.

5 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 10 d'origine non-renouvelable est d'une meilleure disponibilité. 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 15 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). 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 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 25 sont donc pas indispensables. 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, 30 etc.). De façon générale un chauffe-eau Joule comprend le plus souvent deux températures de seuil (dont la valeur peut varier selon le moment et 3036778 10 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 5 température de « confort » qui est la température moyenne souhaitée, réglée par l'utilisateur (l'intervalle 50-65°C est courant). 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 10 chauffage 11 lorsque cette température supérieure au deuxième seuil prédéfini. 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 15 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 20 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. Comme expliqué avant, cette configuration peut dépendre d'autres 25 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 30 moment de se doucher).Network 2 is a large-scale network that connects a plurality of electrical sources. As explained above, it is at the same time of energy of non-renewable origin (nuclear and / or fossil) and of renewable origin (solar, wind, etc.). Renewable energy presents problems of variability and predictability, while energy of non-renewable origin is of greater availability. Assuming that the user of the system 1 comprises a personal source of renewable energy (for example photovoltaic roof panels), it will be understood that the network 2 encompasses both the global electricity network and the local electrical network of the home. In other words, the remote power plants and the local solar panels can both feed the heating device 11). System 1 is temperature regulated. For this purpose, it generally comprises, as explained, one or more temperature probes 20 and a control module 12 of the heating device 11. The probe or probes 20 continuously or intermittently send a signal representative of the water temperature of the reservoir 10. As will be seen, the present method optionally makes it possible, for example, to supply an average temperature of the water of the tank 10 (in other words the temperature is no longer measured but estimated), which replaces the one or more probes 20 which are therefore not essential. The control module 12 is typically an electronic card that triggers or not the heating according to the temperature of the water and many other possible parameters (programming, season, time periods, off-peak hours / full hours, usual uses of the user, etc.). In general, a Joule water heater most often comprises two threshold temperatures (the value of which may vary depending on the moment and 3036778 10 of the personal settings): a first threshold temperature which is the "minimum" temperature and a second temperature of threshold which is the "maximum" temperature (the first threshold is lower than the second threshold). These two thresholds are a few degrees around (eg +/- 4 ° C) of a "comfort" temperature which is the desired average temperature, set by the user (the range 50-65 ° C is current) . The control module 12 is thus configured to activate the heating device 11 when the temperature (measured or estimated) is lower than the first predefined threshold, and / or configured to deactivate the heating device 11 when this temperature exceeds the second predefined threshold. . Thus, as the heater 11 is stopped and that is between the two thresholds nothing happens. If the temperature drops (over time or because the user draws hot water) and goes below the first threshold, the heater 11 is active until it reaches the second threshold (maximum temperature). , higher than the first threshold). The temperature then goes down again, and so on. In other words, there is an alternation of "cooling" phases during which the temperature drops from the second threshold to the first threshold (see above if the user continues to use hot water), and "Heating" phases during which the temperature rises under the effect of the device 11 lit from a temperature less than or equal to the first threshold to the second threshold. As explained before, this configuration may depend on other parameters, and there may be more than two thresholds, possibly mobile, for example in order to optimize energy consumption during off-peak hours (boilers are often provided to raise the temperature of the water preferentially in the early morning, so as to maximize the use of off-peak hours and have hot water quantity when showering).

3036778 11 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. La présente invention n'est limitée à aucune configuration en 5 particulier. Modélisation du réservoir En référence à la figure 2, le réservoir d'eau 10 s'étend selon un axe 10 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. Le présent procédé propose d'estimer un profil de température du 15 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 20 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 E [0; 1]. De façon générale, l'objectif est d'obtenir une connaissance spatiale 25 de la température au sein du réservoir, à partir duquel il va être possible d'estimer de façon fiable et précise d'autres grandeurs. 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 30 diminuer sensiblement les approximations nécessaires dans les chauffe-eau existants.In practice, the first and second thresholds are often the consequence of a hysteresis phenomenon around a median value, which defines these two thresholds. The induced difference is then about 3 ° C. The present invention is not limited to any particular configuration. Reservoir Modeling With reference to FIG. 2, the water reservoir 10 extends along a substantially vertical longitudinal axis (the water heater balloons are generally substantially cylindrical). In particular, a "linear" reservoir 10, that is to say composed of a base translated along said longitudinal axis, will be considered. The present method proposes to estimate a temperature profile of the reservoir 10, i.e. to estimate the temperature as a function of a coordinate along said axis. Thus, it is assumed that at a given height (i.e. within a given plane orthogonal to said axis) the temperature is uniform: the temperature profile is one-dimensional. To rephrase again, this means that the temperature in the reservoir 10 depends in the selected model only on the height along said axis. The temperature profile therefore expresses itself in the form of a function T (h), where h is in the interval [0, hmax] where hmax corresponds to the height of the reservoir 10. It can be noted that normed coordinates, ie h E [0; 1]. In general, the objective is to obtain a spatial knowledge of the temperature within the tank, from which it will be possible to reliably and accurately estimate other quantities. In fact, a point measurement of the temperature by a probe 20 is representative only of a local temperature, the actual average temperature being very different. The present method thus makes it possible to substantially reduce the necessary approximations in existing water heaters.

3036778 12 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.This gives a result equal to or even more reliable than that which could have been obtained by multiplying the probes 20 within the reservoir 10. Thus, as will be seen later, the present method adapts perfectly to a existing water heater without intrusive modifications.

5 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 10 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). La grandeur peut encore être un indicateur d'eau chaude disponible 15 (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 20 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. La grandeur peut encore être un temps de chauffe nécessaire pour 25 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. Dans le présent modèle, le réservoir 10 présente : 30 - un échange thermique avec le dispositif 11 de chauffage de l'eau du réservoir 10 associé à une première hauteur hl le long dudit axe vertical ; 3036778 13 - 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.As will be seen, this temperature profile advantageously makes it possible to estimate a thermal quantity of the tank 10. This thermal quantity can be of many types and can be for example chosen from an average temperature of the water of the tank 10, a minimum water temperature of the tank 10, a maximum temperature of the water of the tank 10, an amount of energy stored in the tank 10, an amount of energy still storable in the tank 10, and combinations of these magnitudes (or any quantity directly derived from one of these quantities or one of their combinations). The quantity can still be an indicator of available hot water 15 (or comfort indicator): for example the equivalent volume of hot water at 40 ° C. (or another given temperature) available to the consumer, ie the volume corresponding to the mixing the water above 40 ° C in the flask mixed with cold water to obtain water at 40 ° C (alternatively, the energy contained in the hot water of the flask above 40 ° C). ° C compared to cold water network), and more generally any indicator of the amount of hot water available to the consumer, which can be defined using the temperature profile and values representing the comfort requirements of the consumer. The magnitude may still be a heating time required for the heater to have an effect on the previously defined comfort indicator. This variable comes from the fact that the heating of the balloon is by the bottom of the balloon, and affects the hot water layers of the balloon located at the top of the balloon only belatedly. In the present model, the reservoir 10 has: - a heat exchange with the device 11 for heating the water of the reservoir 10 associated with a first height h1 along said vertical axis; A water inlet E associated with a second height h2 along said vertical axis; and a water outlet S associated with a third height h3 along said vertical axis.

5 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). En pratique, l'entrée E est au fond du réservoir, h2 est donc proche 10 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 hl; et hl f. En effet, le dispositif 15 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). Une source s'étendant entre deux valeurs h1; et hl f peut ainsi être soit approximée par une source ponctuelle de hauteur (h1; + hl f)/2, ou 20 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 hi, 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 [hl ; hl d, et il saura adapter l'invention à un tel 25 cas. 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 30 thermodynamique de l'eau et permet d'obtenir de façon simple et rapide une estimation excellente des grandeurs thermiques susmentionnées.In other words, three characteristic heights of the tank are defined. It is noted that for each element the associated height may be the average height (for example the height of the center of the pipe for the water inlet E). In practice, the inlet E is at the bottom of the tank, h2 is therefore close to zero, the heating means is in the middle position, and the water outlet is at the top, ie h3 close to hmax (ie ie h3 close to 1 if one is in standard scale). Note also that the device 11 is not necessarily punctual and may have several heights, or even a certain length, i.e. extend between two values hl; and hl f. Indeed, the device 11 may comprise a resistance extending vertically, or even a "heating mantle" (i.e. an exchanger wrapping the tank, particularly in the case of a thermodynamic water heater). A source extending between two values h1; and hl f may thus be approximated by a point source of height (h1; + hl f) / 2, or considered as such for a more accurate result. In the remainder of the present application, we will take the simplified example of a point source associated with a single value hi, but the skilled person will understand that the source may be associated with more than one value of height and in particular be defined by an interval [hl; hl d, and he will be able to adapt the invention to such a case. It will further be understood that this is a layer stratification model of the water tank 10, the temperature is in practice not exactly one-dimensional, but as will be shown this model reproduced laminated balloon very realistically the thermodynamic behavior of the water and allows to obtain in a simple and fast way an excellent estimate of the aforementioned thermal quantities.

3036778 14 Moyens de traitement Le présent procédé est mis en oeuvre par des moyens de traitement de données 30 qui peuvent prendre des formes diverses. Il importe 5 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 10 suffit que des données permettent de recalculer l'énergie effectivement transmise à l'eau du réservoir 10 lors de la chauffe. Dans un premier mode de réalisation conforme à la figure 1 a, 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 15 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 20 « 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. Dans un second mode de réalisation, ces moyens 30 sont intégrés 25 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 lb, 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 30 peut ne pas comprendre de sonde de température 20. 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 3036778 15 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 5 11. Dans un quatrième mode de réalisation représenté par la figure Id, 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.Processing Methods The present method is carried out by data processing means 30 which may take various forms. It is only important that these means 30 are on the one hand connected to the flow sensor 21, 22, and on the other hand adapted to receive data representative of an electrical consumption of the heater 11. It will be understood that these can the data representative of an electrical consumption of all the water heater, it is sufficient that data can recalculate the energy effectively transmitted to the water tank 10 during heating. In a first embodiment according to FIG. 1a, the processing means 30 are those of a dedicated module connected to the control module 12 and to an element 23 for measuring the electrical consumption 15 of the water heater. This is for example a torus of intensity around the power cable of the system 1, and preferably the device described in the application FR1550869. Note that the module 30 can be connected (via network connection means such as Wi-Fi, an Ethernet link, the CPL, etc.) to a box 31 which is a type 20 internet access equipment 20 "Box" of an Internet access provider for the provision of general data useful for the implementation of the present method which will be described later. This is typically an embodiment in which one comes to equip an existing water heater. In a second embodiment, these means 30 are integrated in the control module 12 of the water heater. In this mode, since the device 11 is supplied with power via the module 12, its consumption is automatically available. Referring to Figure 1b, which represents such a case, it is typically a new water heater provided from the beginning to implement the present method. As can be seen such a water heater 30 may not include a temperature sensor 20. In a third embodiment (represented by FIG. 1c), the means 30 are those of a connected dedicated box such as a intelligent electric meter 32 (for example LINKY) via which the heating means of the device 11 is powered, and having a transmitter Tele-Information Client (TIC) integrated or not. Such a counter 32 directly disposes of the consumption information of the heating device 5. In a fourth embodiment represented by FIG. Id, the means 30 are those of the box 31 for the "box" type internet access. an Internet service provider. In the example shown, the box 31 receives from the control module 12 the consumption data.

10 Dans un cinquième mode de réalisation représenté par la figure le, 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.In a fifth embodiment represented by FIG. 1a, the means 30 are those of a server of the Internet network 3. In other words the data (of consumption or throughput) are transmitted (for example by the box 31 if it is configured to centralize them) in a request to obtain the thermal quantity.

15 On comprendra que les cinq modes représentés par les figures la-le 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.It will be understood that the five modes shown in Figures la are five non-limiting and combinable examples. For example, any of these examples may use a device 11 for measuring the consumption of the system 1.

20 Calcul récursif 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 25 consommation et/ou de débit, grâce à un système d'équations aux dérivées partielles de convection-diffusion. 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) ; à l'itération suivante, et ainsi 30 de suite.Recursive Calculation The present method provides a recursive calculation scheme. Thus, from an initial temperature profile T (h) i, step (a) will consist in determining at least one final temperature profile T (h) f, according to the consumption and / or flow data. , thanks to a system of partial differential equations of convection-diffusion. Advantageously, the method comprises repeating step (a) so that the final temperature profile T (h) f along said vertical axis is used as the initial temperature profile T (h); at the next iteration, and so on.

3036778 16 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 5 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.The model is based on the calculation of the temperature profile using a system of two partial differential convection-diffusion equations with a source term whose parameters depend on the flow rate, the power injected, and the parameters of the tank 10 (including geometric data such as the section of the tank). Local temperature heating is also modeled as a function of height. The dynamics of these two profiles is governed by a system of partial differential equations, which can be possibly under changing edge conditions.

10 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 15 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 20 chauffage du dispositif 11. 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 25 l'élément chauffant (valeur de hl ou de l'intervalle [hl; ; hl d) peuvent être modifiés sans altérer la validité du modèle. 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.The basis of this system is a first conventional convection-diffusion equation, modeling the withdrawal of water in the flask and the effects of associated mixtures. A second equation with different terms is added to model the other phenomena: An energy source term modeling the resistance, a nonlinear convection term modeling the natural convection induced by the warming and a redistribution term of the energy of heating to the temperature profile. In other words, the first equation models the withdrawal of water in the reservoir 10 at the third height h3 and the effects of associated mixtures, and the second equation modeling the heating of the water by the heating means of the device 11. In short, this model, with a convection-diffusion equation, adds an equation modeling the heating of the water due to the resistance, its rise and the reinjection of the energy in the initial temperature profile. An advantage of this model is that the position and operation of the heating element (hl value or the interval [hl; hl d) can be modified without altering the validity of the model. In addition this model is universal, and allows as will be seen later to manage all the operating cases of the water heater, including during racking and / or water heating.

30 En d'autres termes, les moyens 30 calculent l'évolution de la température en fonction de l'injection du volume y d'eau froide à une 3036778 17 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 5 milieu ambiance à une température Ta) et de l'injection de puissance via les moyens de chauffe. 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), 10 prédéfinies (issues de simulations numériques préalables) ou fixées. Elles peuvent être reçues via le réseau internet 3. 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 15 détectés pendant l'étape (a). 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 20 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. 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 25 thermique en fonction de la consommation énergétique dudit moyen de chauffage du dispositif, ledit apport thermique étant appliqué à la première hauteur hl (le cas échéant sur l'intervalle [hl ; hl f]).. En d'autres termes, la deuxième équation comprend un terme représentant l'application dudit apport thermique au réservoir 10 à la première hauteur hl ou l'intervalle 30 [hl; ; hlf]. Ce modèle physique permet aux moyens 30 de déterminer le profil final de température T(h)f.In other words, the means 30 calculate the evolution of the temperature as a function of the injection of the volume y of cold water at a temperature Te, thermal transfers between consecutive "elementary layers" (possibly depending on the temperature). geometric data such as the section of the reservoir, ie the exchange surface between two consecutive layers), static losses (exchange with the environment medium at a temperature Ta) and the power injection via the heating means. The cold water temperature Te and the ambient temperature Ta (that of the heated or non heated room in which the tank is installed) can be measured, estimated from weather data (historical or real time), 10 predefined (from numerical simulations prerequisites) or fixed. They can be received via the internet network 3. Preferably, the terms of the partial differential convection-diffusion equations are subordinated to withdrawal and / or heating behaviors over time, which are advantageously detected during the step (a). More precisely, if the user has withdrawn water from the previous instant studied, a volume of water withdrawn is determined as a function of the flow rates measured, the said volume of withdrawn water being added to the second height h2 at the temperature of predetermined cold water Te. In other words, the first equation comprises a term representing the addition of said volume of withdrawn water to the tank 10 at the second height h2 at the predetermined cold water temperature Te. In addition, if the balloon has been heated since the previous instant studied (ie if the heating device 11 has been activated), a thermal input is determined as a function of the energy consumption of said heating means of the device, said thermal input being applied to the first height h1 (where appropriate over the range [h1; h1f]). In other words, the second equation comprises a term representing the application of said heat input to the reservoir 10 at the first height h1. or the interval [hl; ; hlf]. This physical model allows the means 30 to determine the final temperature profile T (h) f.

3036778 18 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 5 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(hsonde) 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 10 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 15 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 20 température T(h)f. Par exemple, si la grandeur thermique est l'énergie totale, celle-ci est proportionnelle à fohm"T(h)fdh. L'homme du métier saura calculer la valeur de la grandeur thermique de son choix à partir du profil de température obtenu.The reservoir 10 may have at least one temperature sensor 20 configured to emit a signal representative of the water temperature of the reservoir 10 at a given height (a typical case of a modified water heater). Step (a) then preferably comprises a check (ie a check) of the final temperature profile T (h) f as a function of the signal emitted by the probe 20. More particularly, the means 30 compare T (hsonde) with the measured temperature. If there is too much difference (it is normal that there is a difference because the model by strata is theoretical), the final temperature profile T (h) f are modified and the model is adapted. In a particularly preferred manner, the means 30 implement learning from said temperature measurements so as to improve the quality of the model. Calculation of the thermal quantity and use In an optional step (b) (which can take place either at each cycle or at the request of the user or of an application interested in this physical quantity), the means 30 estimate as explained a thermal scale of the water tank 10 as a function of the final temperature profile T (h) f. For example, if the thermal quantity is the total energy, it is proportional to fohm "T (h) fdh The person skilled in the art will be able to calculate the value of the thermal quantity of his choice from the temperature profile obtained. .

25 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.The estimated value can be just transmitted to the user (for example displayed on interface means) or stored (for example sent via the network 3 for statistics), but also exploited in the operation of the water heater.

30 En particulier, le procédé comprend avantageusement une étape (c) de contrôle dudit dispositif de chauffage 11 par le module de contrôle 12 en 3036778 19 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 lb. La grandeur thermique peut en effet remplacer toute mesure de température tout en permettant un contrôle 5 précis. 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 10 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 15 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. Le présent procédé permet ainsi d'utiliser les chauffe-eau installés 20 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 25 disponibles à l'échelle du territoire français par exemple. 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 30 en comprend). L'obtention de la consigne est réalisée en fonction de données descriptives d'un état dudit réseau électrique 2. Ces données désignent de 3036778 20 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. Ces données peuvent être des données génériques obtenues 5 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.In particular, the method advantageously comprises a step (c) of controlling said heating device 11 by the control module 12 as a function of said determined thermal quantity. This can be a simple control aimed at obtaining a comfort temperature, in particular in a water heater of the type of that of FIG. The thermal quantity can indeed replace any temperature measurement while allowing precise control. Preferably, step (c) comprises the reception of descriptive data of a state of the electrical network 2 by the data processing module 30, the determination of a setpoint as a function of said determined thermal quantity and the data values. description of a state of the electrical network 2, and the transmission of said setpoint to the control module 12 so as to modify an energy capacity of the water tank 10. The idea is to alter the normal regulation of the temperature of the tank 10 and cause overheating / underheating. This is particularly easy to manage if the estimated thermal magnitude is a quantity of energy stored by the reservoir 10 or a quantity thereof, for example the remaining energy capacity of the reservoir 10, i.e. the amount of energy still storable. The present method thus makes it possible to use the water heaters installed to manage the electrical production of renewable origin, easily and efficiently: the appropriate setpoint emission makes it possible, in effect, to increase or decrease on demand the consumption of these water heaters and play on stored energy as hot water. The energy capacity becomes flexible. Several TWh are thus available on the French territory for example. This makes it possible, for example, to favor electricity consumption as long as photovoltaic power is widely available, and to limit the power consumption or fall back on other energy (for example via alternative heating means such as burners if the device 11 comprises 30 ). The obtaining of the setpoint is carried out according to descriptive data of a state of said electrical network 2. These data generally refer to all the information on the load of the network 2, the energy rate of renewable origin, forecasts of variation of this rate, of production / consumption in general, etc. These data may be locally generated generic data, for example of meteorological origin, which may indicate the extent to which the renewable energy generating means will be productive, but preferably it is more complex data provided since then. the internet network 3 via the box 31, especially in real time.

10 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 15 en cours, le prix de l'électricité, le préavis de pointe mobile et/ou une ou plusieurs pointe(s) mobile(s), etc. Selon un mode de réalisation préféré, les moyens 30 déterminent une consigne de puissance (c'est-à-dire une valeur cible de puissance 20 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. Un premier et/ou un deuxième type de fonctionnement peuvent être mis en oeuvre.In an embodiment comprising an intelligent electric meter 32 (for example LINKY) having a built-in Tele-Information Transmitter (TIC) or not, the data used may especially be the fields of the TIC such as for example: binary state of one or more virtual contacts, the tariff index of the current supplier and / or distributor grid, the price of electricity, the mobile peak notice and / or one or more several mobile tip (s), etc. According to a preferred embodiment, the means 30 determine a power setpoint (that is to say an effective power target value) as a function of the data describing the state of the network 2. The control module 12 regulates then the device 11 for heating power. A first and / or a second type of operation can be implemented.

25 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 30 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 3036778 21 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. Ce mode suralimentation est intéressant soit pour absorber une forte 5 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).The first is the "supercharger" mode (in other words "forced operation") used to increase the consumption of the water heater and thus the amount of energy stored. In this mode, the means 30 are configured to transmit a power increase instruction (in other words a power setting increasing the consumption of the heating means of the device 11) when the data describing a state of said network 2 are characteristic of a current overabundance and / or a future energy deficit 3036778 21 renewable within said power grid 2 (in other words if the production of renewable origin is down to short term), so as to increase the energy capacity of the water tank 10. This supercharging mode is interesting either to absorb a strong photovoltaic production, or to prevent low production. Thanks to the supercharging, the effect of the device 10 is amplified. This therefore increases the immediate consumption, but delays future consumption (since more energy is stored, the next crossing of the first temperature threshold is delayed).

10 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).The value of the power setpoint may be such as to consume as much as possible of the surplus energy of renewable origin without affecting the energy of non-renewable origin. The value can also be a fixed value, or the current consumption value plus a predetermined deviation (eg + 500W).

15 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 20 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 25 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. Le deuxième mode est le mode « sous-alimentation » (en d'autres 30 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 3036778 22 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 5 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. Cela peut être très utile en prévision d'un pic de production d'énergie 10 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. La consigne de baisse de puissance peut être calculée de sorte à 15 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).It should be noted that this supercharging mode may be supplemented with certain options: if the data triggering supercharging is provided by a counter equipped with an ICT module, the latter may temporarily increase, and simultaneously with the engagement of the water heater the value of the breaking power to avoid any risk of disjunction in the absence of a load shedcher or energy manager. In addition, if the water heating system is slaved to the tariff signal via a dry contact or virtual contact, the latter must be controlled so as to allow the power supply of this system outside the normal ranges allowed if necessary. In addition, if the hot water draw-off points (shower, faucets, etc.) downstream are not all equipped with a mixing valve, the addition of a mixing valve at the outlet of the tank 10 makes it possible to avoid the risk of burns due to the supply of hot water. The second mode is the "under-power" mode (in other words "reduced run") used to decrease the consumption of the water heater and thus the amount of energy stored. In this mode, the means 30 are configured to transmit a power reduction setpoint (in other words a power setpoint decreasing the consumption of the heating means of the device 11), when the data describing a state of said 2 are characteristic of a current deficit and / or a future overabundance of renewable energy within said electricity grid 2 (in other words, if the renewable generation is on the rise at short term), so as to decrease the energy capacity of the water reservoir 10. This can be very useful in anticipation of a peak of energy production of renewable origin or during a peak consumption. This avoids the consumption of fossil energy while we know that renewable energy will soon be too abundant. This voluntary decline in consumption is called erasure. The power drop instruction can be calculated so as to minimize energy consumption of non-renewable origin. The idea is not to (or as little as possible) extract non-renewable energy from grid 2. It can also be a fixed value, or the current value of consumption minus a predetermined difference (for example -500W ).

20 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 25 linéairement sur un intervalle de 30 minutes), au lieu de basculer immédiatement. 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.It should be noted that the two modes (reduced walking and forced walking) can coexist and be implemented in turn. In either case, the application of the power setpoint can be preceded and / or followed by a ramp to avoid a rebound effect, in other words the power setpoint is gradually increased / decreased ( for example linearly over an interval of 30 minutes), instead of switching immediately. Moreover, the activation of one or other of the modes, the choice of a fixed or variable power set point, the temperature thresholds, etc., can be controlled by the user via a suitable interface.

30 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 3036778 23 puissance lorsque la grandeur thermique estimée est représentative d'une potentielle dégradation du confort de l'utilisateur. Il est à noter que le moyen 30 peut mettre en oeuvre un rôle 5 d'élément de leurre tel que décrit dans la demande FR1363229. Modification d'un chauffe-eau existant Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un ensemble 10 d'estimation d'un profil de température adapté pour un réservoir d'eau 10 d'un chauffe-eau existant. 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; 15 - 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 20 compteur électrique 32). 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 25 12, par exemple via un câble Ethernet. 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 30 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 hi, h2, h3.It should also be noted that the power regulation can not be at the expense of user comfort, and for each of the modes, the control module 12 can be configured to ignore the power setpoint when the magnitude estimated thermal is representative of a potential degradation of user comfort. It should be noted that the means 30 can implement a role of decoy element as described in the application FR1363229. Modification of an Existing Water Heater According to a second aspect, the invention relates to an assembly 10 for estimating a temperature profile adapted for a water tank 10 of an existing water heater. The assembly comprises: at least one flow sensor 21, 22 measuring a water flow drawn off at the water inlet E and / or the water outlet S; Data processing means 30 connected to said flow sensor 21, 22; - Where appropriate an element 23 for measuring the power consumption of said heating means of the device 11, also connected to the means 30 (alternatively they are connected to the electric meter 32). As explained, each of these elements can fit on an existing water heater without substantial modifications, and keeping the temperature sensor. In the case where it is desired to implement step (c), it is sufficient to connect the processing means 30 to the control module 12, for example via an Ethernet cable. The data processing means 30 must be configured to implement a module for determining a final temperature profile T (h) f of the tank 10 along said vertical axis from an initial temperature profile T (h). i, according to at least data representative of the energy consumption of said heating means of the device 11, water flow measurements withdrawn, and the first, second and third heights hi, h2, h3.

3036778 24 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.As explained, they can also set a module for estimating a thermal quantity of the water tank 10 as a function of the final temperature profile T (h) f.

5 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 10 le réservoir 10. 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 15 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 20 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 25 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.The invention also relates to the "modified" water heater system 1, that is to say comprising a water tank 10, a device 11 comprising a heating means powered by an electrical network 2, a module of control 12 of said device 11, and an estimation set of a temperature profile according to the second aspect of the invention, adapted for the tank 10. The invention also relates to the "new" water heater system 1, that is to say comprising a water tank 10, a device 11 comprising a heating means powered by an electrical network 2 and a control module 12 of said device 11, the control module 12 comprising processing means data set 30 configured to implement the method of estimating a temperature profile of the tank 10 according to the first aspect of the invention. Computer program product According to other aspects, the invention relates to a computer program product comprising code instructions for executing (on data processing means 30) a method according to the first aspect of the present invention. the invention for estimating a temperature profile of a water tank 10, as well as storage means readable by computer equipment (for example a memory of the control module 12 if it contains the means 30) on which this computer program product is found.

Claims (17)

REVENDICATIONS1. Procédé d'estimation d'un profil de température d'un réservoir d'eau (10), le réservoir d'eau (10) s'étendant selon un axe 5 sensiblement vertical et présentant : - un échange thermique avec un dispositif (11) de chauffage de l'eau du réservoir (10) associé à une première hauteur (hi) le long dudit axe vertical, le dispositif (11) comprenant un moyen de chauffage alimenté par un réseau électrique (2) ; 10 - 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 15 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);) du réservoir (10) selon 20 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 25 soutirée, et des premières, deuxième et troisième hauteurs (hi, h2, h3).REVENDICATIONS1. A method for estimating a temperature profile of a water tank (10), the water tank (10) extending along a substantially vertical axis and having: - a heat exchange with a device (11) ) heating the water of the reservoir (10) associated with a first height (hi) along said vertical axis, the device (11) comprising a heating means powered by an electrical network (2); A water inlet (E) associated with a second height (h2) along said vertical axis; and - a water outlet (S) associated with a third height (h3) along said vertical axis; The water inlet (E) and / or the water outlet (S) being equipped with a flow sensor (21, 22) measuring a water flow drawn off; The method being characterized in that it comprises the implementation by data processing means (30) connected to said flow sensor (21, 22), of steps of: (a) From an initial profile temperature (T (h);) of the reservoir (10) along said vertical axis, determination of a final temperature profile (T (h) f), as a function of a system of partial differential convection equations broadcasting whose terms depend at least on data representative of the energy consumption of said device heating means (11), withdrawals of water flow measurements, and first, second and third heights (hi, h2, h3) . 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit système 30 d'équations aux dérivées partielles de convection-diffusion comprend 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 3036778 26 équation modélisant l'échauffement de l'eau par le moyen de chauffage du dispositif (11).The method of claim 1, wherein said system of partial differential convection-diffusion equations comprises a first equation modeling the withdrawal of water in the reservoir (10) at the third height (h3) and the effects of associated mixtures, and a second equation modeling the heating of water by the heating means of the device (11). 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la première 5 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 10 l'échauffement vers le profil de température (T(h)).The method of claim 2, wherein the first equation comprises a term of thermal losses as a function of a predetermined ambient temperature (Ta) and a linear convection term, and the second equation comprises a nonlinear convection term modeling the natural convection induced by the heating means of the device (11) and a term of redistribution of the energy from the heating to the temperature profile (T (h)). 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, 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 15 température (T(h);) à l'itération suivante.4. Method according to one of claims 1 to 3, recursively comprising the repetition of step (a) so that the final temperature profile (T (h) f) along said vertical axis is used as an initial profile of temperature (T (h);) at the next iteration. 5. Procédé selon les revendications 3 et 4 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 20 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. Process according to claims 3 and 4 in combination, wherein step (a) comprises, if the flow rate of water withdrawn from the previous iteration is not zero, the determination of a volume of water withdrawn at 20 ° C. a function of the measured flow rates, the first equation comprising a term representing the addition of said withdrawn water volume to the reservoir (10) at the second height (h2) at a predetermined cold water temperature (Te). 6. Procédé selon l'une des revendications 4 et 5 et la 25 revendication 3 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 30 représentant l'application dudit apport thermique au réservoir (10) à la première hauteur (h1). 3036778 276. Method according to one of claims 4 and 5 and claim 3 in combination, wherein step (a) comprises, if the energy consumption of said heating means of the device (11) since the previous iteration is no zero, the determination of a thermal input as a function of the energy consumption of said heating means of the device (11), the second equation comprising a term representing the application of said thermal input to the reservoir (10) at the first height (h1 ). 3036778 27 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, 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. Method according to one of claims 1 to 6, wherein the reservoir (10) has at least one temperature sensor (20) configured to emit a signal representative of the temperature of a portion (P1, P2, P3) reservoir water (10), step (a) comprising checking the final temperature profile (T (h) f) as a function of said signal emitted by the probe (20). 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, 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. Method according to one of claims 1 to 7, comprising a step (b) for estimating a thermal quantity of the water tank (10) as a function of the final temperature profile (T (h) f) of the tank (10). 9. Procédé selon la revendication 8, 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.The method of claim 8, wherein said thermal magnitude is selected from an average water temperature of the reservoir (10), a minimum temperature of the reservoir water (10), a maximum temperature of the water of the reservoir (10), reservoir (10), a quantity of energy stored in the reservoir (10), a quantity of energy that can still be stored in the reservoir (10), an equivalent volume of water available at a given temperature, a necessary heating time, and combinations of these magnitudes. 10. Procédé selon l'une des revendications 8 et 9, comprenant 20 une étape (c) de contrôle dudit dispositif de chauffage (11) par un module de contrôle (12) en fonction de ladite grandeur thermique déterminée.10. Method according to one of claims 8 and 9, comprising a step (c) for controlling said heating device (11) by a control module (12) as a function of said determined thermal quantity. 11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel l'étape (c) comprend la réception de données descriptives d'un état du réseau 25 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). 30The method of claim 10, wherein step (c) comprises receiving data descriptive of a state of the electrical network (2) by the data processing module (30), determining a setpoint as a function of said determined thermal quantity and descriptive data of a state of the electrical network (2), and the transmission of said setpoint to the control module (12) so as to modify an energy capacity of the reservoir of water (10). 30 12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 11, dans lequel l'échange thermique avec le dispositif (11) de chauffage de l'eau du 3036778 28 réservoir (10) est associé à un intervalle de hauteur ([h1; ;h1f]) le long dudit axe vertical.12. Method according to one of claims 1 to 11, wherein the heat exchange with the device (11) for heating water reservoir 30 (10) is associated with a height interval ([h1; h1f]) along said vertical axis. 13. Ensemble d'estimation d'un profil de température adapté 5 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 (hi) le long dudit axe vertical, le dispositif (11) comprenant un moyen 10 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 ; 15 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);), 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 (hl, h2, h3).13. An estimation set of a temperature profile adapted for a water tank (10) extending along a substantially vertical axis and having: - a heat exchange with a device (11) for heating the water the reservoir (10) associated with a first height (hi) along said vertical axis, the device (11) comprising a heating means 10 powered by an electrical network (2); - a water inlet (E) associated with a second height (h2) along said vertical axis; and - a water outlet (S) associated with a third height (h3) along said vertical axis; The assembly being characterized in that it comprises: - At least one flow sensor (21, 22) measuring a flow of water withdrawn at the water inlet (E) and / or the outlet water (S); data processing means (30) connected to said flow sensor (21, 22), configured to implement a module for determining a final temperature profile (T (h) f) of the reservoir (10) according to said vertical axis from an initial temperature profile (T (h);), as a function of a system of partial differential convection-diffusion equations whose terms depend at least on data representative of the energy consumption of said means for heating the device (11), withdrawing water flow measurements, and first, second and third heights (h1, h2, h3). 14. Ensemble selon la revendication 13, étant soit adapté pour être connecté à un compteur électrique (32) via lequel le moyen de chauffage du dispositif (11) est alimenté par le réseau électrique (2), soit 3036778 29 comprenant un élément (23) de mesure de la consommation électrique dudit moyen de chauffage du dispositif (11).14. The assembly of claim 13, being adapted to be connected to an electric meter (32) via which the heating means of the device (11) is powered by the electrical network (2), or 3036778 29 comprising an element (23). ) for measuring the power consumption of said heating means of the device (11). 15. Système (1) de chauffe-eau comprenant un réservoir d'eau 5 (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 l'une des revendications 13 et 14, adapté pour le réservoir (10). 1015. System (1) for water heater comprising a water tank (10), a device (11) comprising a heating means powered by an electrical network (2), a control module (12) of said device ( 11), and an estimation set of a temperature profile according to one of claims 13 and 14, adapted for the tank (10). 10 16. Produit programme d'ordinateur comprenant des instructions de code pour l'exécution d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 12 d'estimation d'un profil de température d'un réservoir d'eau (10), lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur. 15Computer program product comprising code instructions for executing a method according to one of claims 1 to 12 for estimating a temperature profile of a water reservoir (10), when said program is run on a computer. 15 17. 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 12 d'estimation d'un profil de température d'un réservoir d'eau (10).17. A storage medium readable by a computer equipment on which a computer program product comprises code instructions for the execution of a method according to one of claims 1 to 12 for estimating a temperature profile d a water tank (10).