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Chauffage, Fil Pilote et planification avec la domotique : récapitulatif

Le chauffage est un des points dans lequel la domotique peut rendre bien des services. Tout d’abord parce que la gestion du chauffage répond à un double besoin : le confort et l’économie d’énergie. Grâce à la domotique, il est possible d’optimiser sa consommation sans pour autant faire de concession sur son confort.

Nous avons déjà traité plusieurs de ces aspects lors d’articles précédents, cet article se veut être un récapitulatif des différentes notions liées au chauffage et des moyens pour obtenir le fonctionnement souhaité.

Fil Pilote et Consigne Contrôle du fil pilote Planification du chauffage

Contrôler un chauffage : fil pilote et consigne.

La plupart des radiateurs modernes sont munis d’un fil pilote. Il s’agit d’une entrée sur laquelle il est possible de relier un thermostat, généralement avec un programmateur.

Selon les signaux électriques reçus sur cette entrée fil pilote, le radiateur peut se mettre en différents états, basés sur la consigne de son thermostat interne. Le radiateur va lui-même ajuster son fonctionnement pour atteindre la température indiquée par l’ordre qui est donné :

  • Confort : respect de la température de consigne fixée sur le thermostat du radiateur.
  • Eco ou réduit : température de consigne abaissée de 3,5°C (variable selon le modèle de radiateur), la nuit ou en cas d’absence.
  • Hors gel : 7 à 8°C, la température ne baisse pas en-dessous de ces températures pour éviter le gel de l’eau dans les tuyaux.
  • Arrêt : mise à l’arrêt de l’appareil (délestage).

Sur certains modèles il existe deux ordres supplémentaires : Confort -1° et Confort -2°. Comme leur nom l’indique, ils permettent d’obtenir des températures légèrement inférieures à celle de consigne. Ces consignes sont utilisées par certains systèmes de programmateurs mais nous ne les évoquerons pas plus au court de cet article.

Radiateur : selecteur de mode et thermostat

De manière générale, sur un radiateur, nous allons trouver deux molettes (cela peut aussi être sous forme d’afficheur) : d’un côté, nous pouvons régler la température de consigne, et d’un autre côté, choisir le mode de fonctionnement par rapport à ce thermostat. Nous retrouverons alors la possibilité d’utiliser ces différents modes, ou de mettre le radiateur en position « fil pilote ». Ce mode « fil pilote » peut être symbolisé de plusieurs façons : « AUTO », un symbole d’horloge, etc.

Il existe des radiateurs non munis de fil pilote, notamment parmi les anciens radiateurs. Dans ce cas, pour domotiser ceux-ci, l’alternative sera de les allumer et éteindre directement, par exemple depuis leur alimentation électrique.

Notez que pour un appareil muni de fil pilote, il est fortement déconseillé d’utiliser cette méthode d’allumage et extinction directement depuis l’alimentation électrique, car l’électronique embarquée supporte mal les allumages et arrêts répétés.

Comment contrôler un fil pilote

Comment obtenir l’ordre de son choix ?

Concrètement, une fois mis sur la position « Fil Pilote », le radiateur attendra un signal électrique sur son entrée fil pilote. Voici le tableau récapitulatif des différents ordres possibles :

Ordes de Fil Pilote

Pour atteindre le fonctionnement qui nous intéresse, nous aurons donc besoin d’un module capable de commuter une tension. Si ce module est à OFF, il n’y a pas de signal électrique, donc le chauffage sera en mode « Confort ».

Si, en revanche, le module est à « ON », une tension est envoyée. Par défaut, il s’agit de la pleine alternance 230 V et nous serons donc en mode « Eco ». Mais il est possible d’utiliser une diode pour gestion de fil pilote transformant cette alternance en demi-alternance positive ou négative selon le sens dans laquelle elle est branchée.

Sens de la diode fil pilote

  • Blanc vers la source électrique et rouge vers le chauffage : demi alternance positive, ordre « Arrêt ».
  • Rouge vers la source électrique et blanc vers le chauffage : demi-alternance négative, ordre « Hors Gel ».

N.B. : l’utilisation d’une diode n’a aucune incidence sur l’absence de signal et l’ordre « Confort » ainsi obtenu.

Il existe aussi le module mini-FP qui est capable de gérer les 4 ordres.

Principe de fonctionnement : il suffit de brancher les deux fils d’entrée du Mini-FP sur deux relais gérés indépendamment, et la sortie du Mini-FP sur l’entrée fil pilote du radiateur. Chacune des entrées du MINI-FP correspond à une diode tel que la diode FP, et comme elles sont chacune dans un sens différent, les 4 ordres peuvent être obtenus de la manière suivante :

Relais 1 Relais 2 Tension résultante à l’entrée fil pilote Ordre correspondant
OFF OFF Aucune tension Confort
ON OFF Demi-alternance postive Arrêt
OFF ON Demi-alternance négative Hors Gel
ON ON Addition des deux demi-alternance = alternance pleine Eco

L’utilité d’avoir les 4 ordres Fil Pilote ou seulement 2 d’entre eux est discutée au début de la section suivante, dans « Quels ordres sont nécessaires ? »

Diodes permettant la gestion du fil pilote :

Diode gestion Fil pilote (2 ordres)

Diode FP pour gestion fil pilote

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Module Mini-FP double diodes fil pilote (4 ordres)

Diode Mini FP pour gestion fil pilote

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Quel module ou appareil utiliser ?

Maintenant que nous avons vu comment obtenir différents ordres, il nous faut un dispositif capable de commuter une tension (sur 1 relai ou 2 relais distincts, respectivement pour avoir 2 ou 4 ordres). Ces dispositifs sont assez répandus quelle que soit la technologie. Voici quelques exemples.

Une chose importante pour la suite : la consommation de l’entrée fil pilote est dérisoire et ne correspond pas à celle du radiateur. Concrètement, cela veut dire qu’un module de 200W ou même moins peut sans problème envoyer un ordre sur l’entrée fil pilote, même s’il s’agit d’un radiateur de 1000W, 2000W ou plus.

Commande par module radio Z-Wave

Nous vous recommandons un module à relais comme les modules encastrables Qubino. Voici le schéma de branchement :

Schema Fil Pilote Qubino

À gauche : branchement pour piloter 2 ordres (Confort et Arrêt) avec un module 1 relai Qubino et une diode FP

À droite : branchement pour piloter les 4 ordres avec un module 2 relais Qubino et un module Mini-FP

Les modules Qubino disposent d’une entrée pour sonde de température, ce qui peut s’avérer pratique dans le cas où la consigne de thermostat est confiée à une box domotique plutôt qu’au radiateur. Voici où trouver les modules dans notre boutique.

Module Qubino 1 relai (2 ordres)

Module Qubino 1 relai Z-Wave

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Module Qubino 2 relais (2 à 4 ordres)

Module Qubino 2 relais Z-Wave

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Un module de marque Fibaro comme le FGS-211 (module Z-Wave 1 relais) ou le FGS-221 (module 2-Wave 2 relais) peut aussi être utilisé (pour les modules Fibaro, la phase électrique doit aussi passer par l’entrée destinée au relais, et les sorties sont O pour le module 1 relai, O1 et O2 pour le module 2 relais.

En technologie Chacon / DI-O (et autres technologies radio)

Tout module on/off délivrant du 230V est capable d’envoyer une instruction sur le fil pilote d’un radiateur. Ainsi, à minima nous aurons facilement les deux ordres comme nous l’avions illustré lors de notre présentation de l’utilisation d’un fil pilote avec un module Chacon.

Produit DIO On/OffLe module qui convient en Chacon est le module On/Off 1000W DI-O.

Pour ce qui est de l’utilisation avec 2 relais et donc 4 ordres distinct, il n’y a pas de module de la gamme DI-O supportant directement deux relais. Il faut donc soit utiliser deux modules On/Off distincts, soit utiliser le module commutateur 3 charges compatible Chacon (et l’une des trois sorties ne sera donc pas utilisée).

 

Ce principe peut être adopté avec tout type d’actionneur radio similaire.

Commande par adresse Internet : l’utilisation d’une carte IP

Les cartes IP disposant de relais peuvent aussi délivrer les différents ordres fil pilote. À raison bien sûr de 1 relai pour gérer 2 ordres et 2 relais pour gérer 4 ordres. Dans ce cas, la contrainte va être d’avoir les commandes des fils pilotes reliés à un même endroit, mais c’est parfois le cas dans certaines installations (par exemple avec un programmateur dans le tableau électrique, relié à différentes zones).

Sur une carte IPX800 V3, qui dispose de 8 relais, il est possible de gérer séparément 8 radiateurs avec 2 ordres ou 4 radiateurs avec 4 ordres. L’IPX800 dispose aussi d’entrées pour d’éventuelles sondes de températures.

Pour une carte plus simple avec 2 relais (permettant donc la gestion de 2 chauffages avec 2 ordres ou 1 chauffage avec 4 ordres), et la possibilité d’ajouter deux capteurs de température, il y a la carte Teracom TCW122B-CM.

Ce sont deux exemples, le même principe est utilisable pour les autres cartes relais du même genre.

Ces cartes peuvent ensuite être pilotées directement via leur interface, ou via une adresse du style http://adresse-de-ma-carte-ip/controle.php?relais1=ON , adresse qui peut être chargée dans une box domotique comme actionneur, ou encore dans des scripts de votre cru.

Exemple d’intégration d’une carte IP avec deux ordres dans l’eeDomus :

Fil pilote carte IP avec eeDomus

Contrôle de la consigne de chauffage et systèmes de planification

Quels ordres sont nécessaires ?

Étant donné que les deux méthodes sont parfaitement réalisables, il convient de nous demander si nous avons besoin de l’ensemble des quatre ordres. De là, nous pouvons dégager deux situations précises :

1) Nous gardons la température de consigne sur le radiateur, et nous nous contentons de modifier son ordre fil pilote. Dans ce cas, il nous sera utile d’avoir les quatre ordres, car ils nous permettront de passer du mode Confort au mode Economique, et même d’effectuer du delestage avec les fonctions Hors Gel et arrêt, en cas d’absence prolongée.

Cas Fil Pilote avec thermostat du chauffage

Ou bien :

2) Nous voulons avoir une température de consigne gérée par une box domotique et donc modifiable à tout moment selon nos besoins. La température de consigne pourra être changée à la volée. Seuls deux ordres sont alors nécessaires.

Cas Fil Pilote avec thermostat de la box

Dans ce second cas de figure :

  • Nous aurons besoin d’un thermomètre ou sonde de température qui peut communiquer l’information de température auprès de la box.
  • Étant donné que la température est récupérée d’une autre manière, le thermostat du radiateur n’est pas utilisé. Réglez le thermostat du radiateur sur une température un peu plus élevée que la température maximale dont vous aurez besoin.
  • Seul deux ordres sont nécessaires (Confort et Arrêt) vu que le thermostat sera géré par la box. Dès lors, il nous sera possible de simuler les différents modes d’un fil pilote : Confort, Eco, Hors Gel, Arrêt, et même d’autres ordres intermédiaire, simplement en changeant la température de consigne (manuellement ou via des règles). L’utilisation de 4 ordres serait redondant et pourrait poser des problèmes de fonctionnement.

 

Ces solutions ont chacune leurs avantages :

  • La première solution est plus simple à mettre en place (pas besoin de sonde de température notamment).
  • La seconde solution est plus souple (on a bien plus de consignes possibles que 4 ordres), et permet une modification de la consigne, même à distance, ainsi qu’un historique plus précis du fonctionnement du radiateur.

Quelle que soit la méthode de fonctionnement choisie, il sera ensuite possible de choisir la consigne envoyée au radiateur selon un planning (en fonction des capacités du contrôleur utilisé).

Gestion du thermostat dans une box domotique

Les contrôleurs domotiques récent peuvent directement intégrer un système de thermostat avec prise en charge du chauffage et éventuellement de la température. Dès lors, il suffit d’intégrer les éléments du chauffage au bon endroit pour que celui-ci soit piloté intelligemment.

N.B. : cette section concerne le cas de figure n°2, où le thermostat est au niveau de la box (et où nous n’utilisons que deux ordres du fil pilote). Si vous optez pour le fonctionnement avec quatre ordres, vous pouvez directement consulter le chapitre suivant sur la planification.

Zones de chauffage avec l’eeDomus

L’eeDomus dispose d’un profil prédéfini pour les actionneurs de type « fil pilote ». De plus, dans l’assistant « Programmation », il vous suffit de spécifier les différents éléments demandés par la box pour que le système soit mis en place.

Accès : Configuration > Programmation > Nouvelle Programmation > Zone de Chauffage

 

Réglage Zone de Chauffage dans l'eeDomus

N.B. : ce système peut aussi prendre en compte l’ouverture éventuelle d’une fenêtre (via un détecteur d’ouverture) pour couper le chauffage dans ce cas de figure.

Au final, nous obtenons un module (sur les interfaces de l’eeDomus web et mobile) sur nous indiquant la consigne de chauffage en cours. Un clic sur cette consigne permet d’en changer. Il est possible de n’afficher que les valeurs que vous jugez pertinentes. Comme vous pouvez le constater, il y a une consigne « Hors gel » : il ne s’agit pas pas une consigne « Hors Gel » envoyée au radiateur, mais de la consigne de notre thermostat dans l’eeDomus fixée à 5°C.

Choix de la consigne d'une zone de chauffage sur l'eeDomus

Le thermostat de la Zibase

La Zibase est également réputée pour la facilité de mise en place d’un thermostat qu’elle propose. En mode basique, il vous suffit de cliquer sur « Installer un Pack » et de sélectionner le pack Thermostat. Puis différents écrans vous guideront pour ajouter une sonde et un chauffage à commander, et tous les scénarios nécessaires au bon fonctionnement d’un thermostat seront ensuite créés.

En mode Expert, vous pourrez modifier le principe de thermostat existant ou même en créer un de toutes pièces dans un scénario grâce à l’action « Thermostat ». Notez qu’au moins un autre scénario sera nécessaire pour assigner la température locale dans une variable (la valeur d’entrée, sur l’exemple ci-dessous la valeur V6). Il faut également prévoir une action (typiquement, dans le même scénario que l’action « Thermostat » qui allume ou éteint un chauffage selon la valeur de sortie du thermostat (V7).

Action Thermostat de la Zibase

En sortie, sur les interfaces mobiles, vous aurez accès à un thermostat complet, simple à régler  et sur lequel vous pouvez directement régler les consigne de fonctionnement jour et nuit, passer d’un mode à l’autre, etc.

Thermostat de la Zibase

Le cas général

Si vous ne disposez pas de système permettant l’intégration directe d’un thermostat, vous pourrez le faire par le biais de scénarios ou de règles.

Voici le principe de règles à adopter :

Algorithme basique de thermostat

  • Si la température de la pièce est inférieure à la consigne : allumer le chauffage
  • Sinon (la température de la pièce est supérieure ou égale à la consigne) : éteindre le chauffage

Il faudra exécuter cette régle selon une temporisation (toutes les 10 minutes par exemple) afin que le chauffage s’ajuste régulièrement au besoin.

Pour rendre l’exemple plus clair, nous avons indiqué directement « Chauffage ON » et « Chauffage OFF », mais gardez en tête que dans le cas de l’utilisation d’un fil pilote avec une diode, « OFF » correspond à la consigne « Confort » (donc chauffage allumé) et « ON » correspond à la consigne inverse (typiquement « Arrêt »).

Veillez donc à bien adapter les instructions « On » et « Off » au fonctionnement du radiateur (par ex. : si la température est inférieure à la consigne, il faut envoyer un « Off » qui correspond au final à l’allumage du chauffage).

Gestion de la consigne selon un planning

Cette section concerne les deux cas de figure, selon qu’on gère les ordres et le thermostat au niveau de la box ou au niveau du chauffage.

Outre le contrôle en direct de l’ordre, ce qui va être le plus intéressant au final est de déterminer un comportement du chauffage en fonction d’un planning (présence au domicile, jour ou nuit, etc.)

Agenda de l’eeDomus

Les utilisateurs de l’eeDomus disposent d’un système d’agenda permettant de personnaliser des modes de fonctionnement selon des phases de la journée, des journées-types, etc.

Chaque phase peut avoir des actions associées, typiquement, des températures de zone de chauffage selon les moments de la journée (et le chauffage désactivé ou mis en « Hors Gel »)

Phases dans l'eeDomus et chauffage

C’est un exemple avec une seule zone de chauffage, mais on peut aller encore plus loin en n’allumant le chauffage que dans les pièces où c’est indispensable (par exemple, pendant la nuit, fixer une consigne à 19°C que dans la chambre et mettre tous les autres chauffage de la maison en « Hors Gel »).

Ces phases peuvent être ensuite distribuées sur des journées-types, elles-mêmes réparties sur les différents jours du calendrier.

Journées-type dans l'eeDomus

Planification sur le thermostat de la Zibase

Sur le thermostat de la Zibase, vous pouvez définir 3 ensembles de plages horaires pour les consigne « Jour » et « Nuit », puis placer ces plages sur un semainier :

Planning Chauffage Thermostat Zibase

Une autre solution existe pour les utilisateurs les plus aguerris : utiliser le système de calendrier interne de la Zibase et faire varier la variable utilisée comme consigne de température, afin de modifier cette consigne en fonction d’un planning.

Les possibilités sur les autres box domotiques

Nous ne pouvons passer en revue toutes les solutions ici, mais selon la box domotique dont vous disposez, il peut y avoir un système plus ou moins élaboré de programmation selon un planning.

Vérifiez si vous pouvez simplement indiquer les différents modes de fonctionnement de votre thermostat ou les 4 ordres du fil pilote directement dans votre planning.

Vous pouvez également faire une règle qui vérifie à intervalle régulier une valeur disposée sur un calendrier (local ou distant selon les possibilités de la box) et actionner un ordre défini en fonction de la valeur trouvée sur le calendrier.

Conclusion

Voilà qui termine ce dossier sur la gestion d’un chauffage en domotique. Nous espérons que cela aura clarifié le fonctionnement d’un fil pilote pour ceux qui ne connaissaient pas ce principe, et que le dossier vous aura également apporté une bonne vision d’ensemble de ce qu’il est possible de faire au niveau de la domotique pour utiliser un fil pilote et gérer un chauffage.

Cette gestion domotique du chauffage offre les possibilités suivantes :

  • Avoir une température confortable correspondant au moment de la journée (chaleur raisonnable le matin et en soirée, pas de chauffage en cas d’absence, température réduite la nuit).
  • Éviter les dépenses élevées de chauffage en ne l’allumant que si c’est nécessaire.
  • Disposer d’un suivi complet : la température (si le thermomètre est relié à la box), la consigne envoyée au chauffage, etc.
  • Gérer une température à distance (pour un local loué par exemple).
  • … et bien d’autres que vous pourrez imaginer.

Il est donc dès aujourd’hui pertinent de tirer parti des possibilités offertes par les chauffages modernes, surtout qu’elle ne sont pas excessivement compliquées à exploiter.

A propos de Pierre

Amateur de nouvelles technologies depuis très jeune, j'adore bidouiller les appareils qui m'entourent pour en tirer le maximum. La domotique est pour moi un moyen incontournable pour se faciliter la vie, et ses usages n'ont pas fini de nous surprendre !

3 commentaires

  1. Merci pour cet article .
    Mais cela s appliqué au chauffage électrique .
    Pour une chaudière quel est le principe de réglage . Et avec un qubino comment utiliser « le contact sec »
    Merci

  2. Bonjour Mack,
    Sur une chaudière, le fonctionnement va dépendre : la chaudière peut avoir une entrée pour fil pilote, auquel cas tout ce qui est dit dans cet article s’applique ici.

    Ce qui est indiqué dans cet article ne s’applique pas uniquement au chauffage électrique, mais à tout chauffage muni d’un fil pilote.
    Sur le Qubino, il n’y a pas de contact sec à proprement parler : le Qubino ne peut délivrer en sortie du module que la même tension qui est appliquée à son alimentation. Soit du 24V en courant continu, soit du 230V en courant alternatif, ce qui n’est pas génant étant donné que les entrées fil pilote attend une tension de 230V.

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