Régulation de chauffage par loi d’eau

Dans ma précédente maison, j’avais tenté de motoriser la vanne 4 voies de ma chaudière fioul à l’aide d’un moteur de récupération et d’un Arduino. C’était fonctionnel mais c’est resté à l’état de tests par manque de temps. On va s’intéresser ici au type de régulation utilisée dans une telle installation : la loi d’eau.

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Loi d’eau, quoi qu’est ce?

Je ne suis pas un expert en régulation de chauffage donc n’hésitez pas à me corriger si jamais je dis une connerie.

Le principe d’une loi d’eau est de réguler la température de la maison en fonction de la température extérieure. Le régulateur va agir sur la température de départ de l’eau en pilotant la vanne mélangeuse. Plus il fait froid dehors, plus la température de départ sera élevée. La température intérieure va progressivement augmenter jusqu’à atteindre la température de consigne. Avec ce principe, on ne touche pas au circulateur qui reste toujours allumé.

Une animation, pour comprendre le principe : http://renotherm.fr/Regulation-loi-d-eau.html

Avantages par rapport à une régulation par action sur le circulateur

L’avantage par rapport à une régulation qui n’utiliserait qu’une sonde intérieure est qui agirait sur le circulateur de la chaudière est que l’on évite l’effet « yoyo ». Avec ce type de régulation, le régulateur démarre le circulateur quand il détecte qu’il fait trop froid et le stop quand la température intérieure dépasse la consigne … cela engendre une sensation d’inconfort, tantôt il fait trop un peu trop froid, tantôt il fait légèrement trop chaud. Cela dit, c’est ce que j’utilisais dans mon ancienne maison et le résultat était tout de même correct 😉

Avec une régulation par loi d’eau, l’eau circule en permanence dans les radiateurs. C’est la température de celle ci que l’on fait varier. La température intérieure, elle, ne bouge pas (très peu). Elle reste fixée sur la consigne.

Économies d’énergie

Y a t’il des économies d’énergie à réaliser avec une régulation par loi d’eau ? Bonne question n’est ce pas ? … en fait je n’en ai aucune idée, si vous avez des informations la dessus, ça m’intéresse.

Mise en œuvre du régulateur

Pour réaliser cette régulation il va nous falloir plusieurs éléments :

• Une sonde de température extérieure, placée coté nord de la maison
• Une sonde de température sur le départ d’eau de la chaudière
• Une sonde de température sur le retour d’eau de la chaudière
• Une sonde de température intérieure pour un meilleur résultat
  
• Une motorisation de la vanne mélangeuse déjà en place et pilotable

Pour les sondes de température j’ai utilisé une sonde Oregon pour l’extérieur et des sondes 1wire DS18B20 fixées directement sur les tuyaux de départ et de retour. Ce n’est pas l’idéal pour la précision mais du moment que l’erreur est constante il ne devrait pas y avoir de soucis. Pour faire plus propre/précis, il y a la possibilité d’installer les sondes dans un doigt de gant (cf photo ci-dessous) mais cela nécessite de faire un peut de plomberie.

La motorisation de la vanne (moteur CC + démultiplicateur dans mon cas et deux capteurs de fin de courses) était reliée à un Arduino équipé d’un driver de moteur comme celui-ci ou celui-là. Je pilotais le moteur comme on peut le faire pour un volet roulant (en connaissant son temps pour faire une ouverture ou fermeture complète de la vanne). Ce n’est pas le mieux pour la précision, il serait peut être plus judicieux d’utiliser un moteur pas à pas grâce auquel on à un retour de position ?
L’idéal est un moteur avec une rotation très lente. Le miens mettait environ 15 secondes pour ouvrir la vanne mais les motorisations du commerce ont des temps d’ouverture beaucoup plus long il me semble.

Le régulateur, détermination de la pente

La fonction qui va servir à déterminer la température d’eau de départ peut être modélisée sous la forme d’une droite (c’est plutôt une courbe mais simplifions 😉 ). On doit déterminer plusieurs points qui serviront à tracer cette droite.
Pour cela, on peut par exemple baisser la température de l’eau jusqu’à atteindre la consigne souhaitée (20° par exemple) puis on note la température extérieure. Cela nous fait un point. On répète ce processus pour obtenir d’autres points à différentes températures extérieure. Avec cela et quelques formules on peut obtenir à quelle température doit être l’eau de départ pour que la maison garde sa température de consigne.
Certains thermostat détermine la pente automatiquement après quelques jours de fonctionnement.

Le régulateur est le programme qui, en fonction des températures qu’il va recevoir, va déterminer la température d’eau de départ adéquate grâce à la pente précédemment calculée.

Réalisation

J’avais codé le régulateur en Php. Le script faisait le calcul toutes les x minutes et ajustait la position de la vanne (appels Http vers l’Arduino). Je n’ai utilisé ce script qu’en test et je ne le retrouve plus :/ . Je vais le réécrire mais cette fois directement dans l’Arduino avec, je l’espère, détermination automatique de la pente et ceci fera l’objet un futur article.

En attendant, j’avais trouvé, à l’époque, ce post très intéressant pour comprendre le fonctionnement du régulateur : http://www.touteladomotique.com/forum/viewtopic.php?t=364

Si certains d’entre vous ont domotisé leur chaudière et ont obtenu des gains économiques et/ou de confort, n’hésitez pas à nous en faire profiter!