Régulation de chauffage : les lois d'eau
La régulation du chauffage suit dans de nombreuses installation ce qu’on appelle une loi d’eau.
Voici une présentation des lois d’eau et du rôle de chacun des composant qu’on peut y trouver.
En fin d’article, quelques liens vers des pages web ou vous trouverez théorie et pratique.
Les lois d'eau
Avec des installations de chauffage simples (ex :radiateurs électriques), on ajuste le niveau de chauffage grâce à un thermostat d’ambiance. Cela suppose que l’énergie sera disponible au besoin.
Avec un système de chauffage hydraulique (radiateurs, planchers ou murs chauffants), il faut en plus s’assurer qu’on aura de l’eau chaude à une température suffisante. On peut, on l’a fait longtemps et il est probable qu’on continue de le faire, régler la température de l’eau de chauffage à un niveau qui assurera le chauffage même au plus froid de l’hiver. Ce n’est pas forcément le plus économique.
On peut aussi ajuster la température de l’eau de chauffage à un niveau qui convient en fonction des besoins en énergie de la maison : c’est le rôle de la loi d’eau.
La loi d'eau proportionnelle (P)
Elle permet de moduler la température de consigne en fonction de la température extérieure. Plus il fait froid à l’extérieur, plus la température l’eau de chauffage sera élevée pour compenser les pertes supplémentaires, donc les besoins supplémentaires de l’habitation.
Un parallèle avec une voiture : sur terrain plat, à vitesse constante, on garde la pédale dans une position, fixe. Quand on arrive à une côte, pour maintenir la vitesse, on appuie sur l’accélérateur proportionnellement à la pente, inversement dans une descente. Mais il est rare de trouver exactement la bonne position de la pédale du premier coup.
De même, avec ce réglage, on n’est pas certain d’obtenir exactement la bonne compensation, il est possible qu’il faille y revenir quelques fois, selon son niveau d’exigence sur la stabilité de la température.
La loi d'eau proportionnelle - intégrale (PI)
Pour corriger les imprécisions liées au paramètre précédent, la fonction intégrale corrige l’écart précédent en faisant le nécessaire pour que l’écart se réduise. Elle agit d’autant plus énergiquement que l’écart se maintient ou s’augmente jusqu’à le corriger.
Poursuivons notre parallèle : quand elle aborde une côte, la voiture ralentit un peu, avant que le régulateur réagisse. Quand il réagit, on sent qu’il corrige ce ralentissement en augmentant l’énergie générée par le moteur pour rattraper la vitesse de consigne.
La loi d'eau proportionnelle - intégrale - dérivée (PID)
Avantage de ces méthodes
La composante dérivation d’une loi d’eau permet d’anticiper le besoin supplémentaire d’énergie en tenant compte de la vitesse d’évolution de la température extérieure : plus elle descend vite, plus on va avoir besoin d’énergie même si elle n’est pas encore nécessaire aujourd’hui. Mais comme le bâtiment a de l’inertie, mieux vaut ne pas attendre qu’il refroidisse et anticiper ce besoin.
Poursuit-on le parallèle ? Non. Là, je fais appel au souvenir de ma première voiture, bon petit moteur des années 60. A cette époque, lorsqu’on voyait une côte s’approcher (dirait Einstein ;-), donc : quand on s’approchait d’une côte), on se dépêchait d’accélérer pour prendre suffisamment de vitesse et arriver en haut à une allure convenable.
La prise en compte de l’accélération de la variation de température permet d’ajuster en avance le niveau d’énergie dont aura besoin le bâtiment, pour permettre de coller au plus près à la consigne de température en sur-réagissant légèrement quand on voit que le besoin varie de plus en plus vite (dans un sens ou dans l’autre).
Si le réglage d’une régulation PID peut être fastidieuse ou pas très facile à appréhender, en général, une régulation PI, voire P, suffit largement a assurer le confort.
L’avantage de cette approche est qu’elle permet de travailler au plus froid, en fournissant une eau de chauffage à la température la plus basse possible pour chauffer correctement le local. On réalise ainsi des économies substantielles par rapport à un système qui serait réglé de manière permanente à la température de référence pour le chauffage : la température la plus froide de l’année.
Retour d'expérience
Lorsque j’ai installé mon système de chauffage, j’ai suivi les recommandations des ‘spécialistes’ qui me disaient qu’hors PID, point de salut. Mon installation est constituée d’une partie de vie en plancher chauffant (avec pilotage par vanne mélangeuse et thermostat d’ambiance) et d’un réseau de radiateurs avec robinets à tête thermostatique.
Aujourd’hui, je pilote le fonctionnement de mon poêle bouilleur à granulés à la journée : quand je le charge, je donne la consigne de chauffe en fonction de ce que je vois du temps et des températures extérieures.
Je pense que lorsque je mettrai une PAC en remplacement, sa régulation proportionnelle suffira largement à procurer le bon niveau de confort
Références
en ligne le 21/05/24 :
Wikipedia, la loi d’eau ( ici loi d’eau proportionnelle)
Le site energieplus , Université Catholique de louvain, Principes de la régulation PID
Wikipédia, Les régulateurs PID,
Dans l’article suivant, nous passons en revue les différents types d’équipement qui composent une installation de chauffage.
AVANT DE SE LANCER
On continue avec la présentation pratique des produits que nous distribuons : comment fonctionne une PAC ? Sa puissance est-elle constante ? Comment la dimensionner ?