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L'évolution de mon installation de chauffage central
Passage du chauffage central au convecteur à gaz
Convecteur à gaz
Le chauffage central avait certains problèmes, mais le convecteur à gaz a également des problèmes qui peuvent être résolus en utilisant un arduino.
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Problemes avec le chauffage central

J'ai décidé de ne plus utiliser le chauffage central en 2019. Une des raisons est la lenteur de l'installation: il faut d'abord chauffer l'eau du boiler, puis des tuyaux et des radiateurs. On ne sent la chaleur qu'au bout de 30 minutes, ce qui fait qu'il faut un système horaire qui met le chauffage en route avant que je n'arrive à la maison.

L'installation a également des pertes importantes. Quand je chauffe ma chambre la nuit, plus de la moitié de la chaleur se perd en chemin. Le matin, il fait plus chaud dans la cave que dans ma chambre. C'est bien de partir le matin avec une voiture bien chaude, mais c'est pas vraiment nécessaire. Quand je mettais la voiture toute mouillée dans le garage, le lendemain elle était complètement sèche, maintenant il reste de l'eau au sol.

En semaine, j'ai une consommation de 4 à 5 mètres de gaz, donc environ 45 à 55kW pour chauffer la maison: le soir à 19° (pendant 3 heures), la nuit à 16° (9 heures) et le restant du temps à 12°. Il n'a jamais fait froid cet hiver et réglé sur 12° le bruleur ne se met même pas en marche. Le chauffage est vraiment sur-dimensionné pour une petite maison.

Le bruleur a une puissance de 24kW. Cette puissance est nécessaire pendant le début de la phase de chauffe pour chauffer l'eau. Une fois l'eau à température, le bruleur ne fonctionne jamais plus de 50% du temps: les radiateurs ne peuvent pas transmettre toute la chaleur à la pièce. Les radiateurs sont semble-il conçus pour un chauffage permanent (et une eau beaucoup plus chaude: l'installation de chauffage précédente fonctionnait au mazout, dont la chaudière utilise une température de l'eau plus élevée).

La consommation avec un convecteur à gaz de 11kW dans le living est situé entre 30 et 35kW par jour, donc une diminution de la consommation d'environ 40%. Le week end et les jous où je reste à la maison le gain n'est pas si important: il ne faut pas réchauffer tout l'eau (énergie qui est perdue quand je quitte la maison). La consommation de gaz devrait encore être réduite en utilisant une commande électronique du thermostat qui limite les dépassements de température (overshoot).

La consommation électrique devrait également diminuer: les vannes électriques, le circulateur et le bruleur consomment tous de l'électricité. Plus tard, toute l'installation sera mise à l'arrêt. Maintenant il n'y a que l'ordinateur qui fonctionne encore pour mesurer les températures. Les vannes, le circulateur et le bruleur consomment en moyenne 28W (même consommation que l'ordinateur). Sur un jour, on ne remarque pas vraiment la différence, mais cela devrait rapporter 22€ par mois de chauffe. Environ 10% de ma consommation électrique est causée par le chauffage.

Une autre raison de passer à autre chose, c'est que l'ordinateur travaille encore sous windows 98 (très bien, merci je n'ai aucun virus). Les ordinateurs qui peuvent encore tourner sous windows 98 deviennent de plus en plus rares. En 20 ans j'en ai usé 5, j'en avait acheté 6 sur ebay il y a 20 ans, c'est donc le dernier ordinateur que j'ai. J'ai besoin de windows 98 pour commander directement le port parallèle (K8000). A cette époque je n'avais jamais pensé que l'installation allait fonctionner si longtemp.

Adapter tout le logiciel pour pouvoir tourner sur une version plus moderne de windows n'est pas la solution, il y a 7000 lignes de code à ré-écrire. Je ne sais même pas si windows 10 permet de commander directement des appareils externes. Tout était possible avec windows 98, avec windows XP il fallait la version Pro et je pense qu'actuellement il faudrait la version 'serveur' pour pouvoir faire tourner des services. Une vesion qui demande une mise à jour toutes les deux semaines, pour brusquement se planter sans raison apparente. C'est pour cela qu'utiliser windows 98 était si interessant: je met l'ordinateur en route en septembre et je le met à l'arrêt en mai et pendant toute la durée de fonctionnement je ne dois rien faire.

J'ai réalisé mon premier serveur web sous windows 98 (il y a plus de 20 ans maintenant). Si j'avais dû gérer un serveur web sur un système d'exploitation plus récent, je crois que je n'aurais jamais pû le faire. Ici, j'ai pu apprendre petit à petit, et j'étais bien au courant de l'application quand je suis passé à windows 2000.

L'avantage d'un chauffage avec convecteur au gaz est évident: le living chauffe plus rapidement car il ne faut pas chauffer l'eau. La température demandée est atteinte en 30 minutes, avec une augmentation de température de 4° par 30 minutes. Quand je suis bien installé, je peux profiter de la chaleur. Il ne faut donc pas allumer le chauffage à l'avance. Avec le chauffage central, j'avais une augmentation de la température de 2° par 30 minutes. Les dix premières minutes, on ne remarquait rien, les radiateurs commencaient à peine à chauffer. Les radiateurs sont limités dans la puissance qu'ils peuvent délivrer.


1: régulation de la température par chauffage central


2: Premières mesures avec convecteur à gaz


Déplacement du thermostat


3: mesure avec accélérateur de chauffe (semaine)


4: mesure avec accélérateur de chauffe (week end)

Graphique 1
Le chauffage central commandé par ordinateur a un avantage: la stabilisation de la température est parfaite (regardez la ligne verte): la température est stabilisée à 18° et puis à 19°. Pour y arriver, je joue avec la vitesse du circulateur, mais également avec la température de l'eau. La température de la pièce monte lentement, mais il n'y a jamais de dépassement. Il est impossible d'avoir une meilleure stabilisation de la température.

Problèmes avec le convecteur à gaz

Le convecteur à gaz a également un thermostat, mais il ne fonctionne pas comme un thermostat de chauffage central. Le thermostat règle le débit de gaz, mais la portée est limitée, la puissance (gaz consommé) est de 6.1 à 15.8kW. Si la demande est moins que 6.1kW (ce qui est la cas si la maison est chaude) le bruleur est mis à l'arrêt. Un problème ici, c'est la zone morte très importante (4°). Une telle différence se remarque facilement. On a constamment tendance à augmenter ou diminuer le thermostat.

Graphique 2
Le second graphique montre l'évolution de la température, on voit bien l'oscillation le matin. Le chauffage a été mis à l'arrêt à 6.30. Le soir la température n'est pas stable parce que j'ai modifié la position du capteur. Le capteur a été placé plus près du foyer pour réagir plus rapidement à l'augmentation de la tempéature. A partir de 21 heures, je passe au système de nuit (16°) avec une oscillation de 1°, ce qui est mieux.

Il ne fait pas assez froid pour faire fonctionner constamment le chauffage (5kW suffisent). Au lieu d'un chauffage de 11kW, j'aurais peut être eu assez avec un chauffage de 8kW, mais alors la températuren ne monte pas assez vite quand je rentre.

La première chose que j'ai fait en attendant que tout soit en ordre, c'est de placer le thermostat plus près du boitier, pour qu'il réagisse plus rapidement à l'augmentation de la température, pour éviter un dépassement. L'emplacement normal se trouve à l'endroit du support blanc, ici j'ai mis le capteur plus près du corps de chauffe.

Un convecteur à gaz chauffe l'air et provoque des couches chaudes en hauteur, tandis que le bas de la pièce est encore froid. Le capteur se trouve relativement bas et ne capte pas la chaleur. Quand le bruleur est mis à l'arrêt, il fait déjà trop chaud dans le living. Le système aurait mieux fonctionné si le capteur avait été placé plus en hauteur.

Les anciens thermostats de chauffage central ont un accélérateur de chauffe (thermostat à anticipation), une petite résistance qui produit un peu de chaleur quand le bruleur est en marche. La température de consigne est alors atteinte plus rapidement et on évite un dépassement car l'eau chaude continue à chauffer le local. J'espère arriver au même effet en déplacant le capteur du thermostat du convecteur à gaz.

Graphique 3
Le graphique montre l'évolution de la température pendant la semaine. La partie oscillante se produit à la position 3 du thermostat (position "nuit"). La régulation est déjà meilleure, mais le système n'est pas encore optimal. Quand la température est presque atteinte, le chauffage va se mettre à l'arrêt. Le boitier du chauffage se redroidit et le chauffage se remet en route.

Le déplacement du capteur a deux conséquences: la température extérieure influence plus la température intérieure et la température finale est atteinte moins rapidement. C'est normal avec un régulateur PID avec une composante "D" importante.

Graphique 4
L'influence de la température externe est un peu visible. On voit une augmentation progressive de la température vers midi et puis un front froid à partir de midi.


La zone morte du thermostat

Je montre la régulation du chauffage quand la température monte (orange) ou diminue (magenta).
  • Il ne se passe rien au début
  • Le chauffage se met en route à puissance minimale et cette puissance est maintenue
  • Quand la demande en chaleur augmente, la puissance augmente à partir d'une certaine demande.
  • La puissance n'augmente plus quand la puissance maximale est atteinte.
Nous avons le phénomène inverse quand la demande en chaleur diminue, mais avec un retard important: la puissance ne diminue qu'à partir d'une demande en chaleur plus basse. Le retard est plus visible à puissance minimale, quand il y a un hystérésis important.

Je remarque également que la stabilisation en température n'est pas fixe: un jour, je règle le thermostat sur 4, le premier jour la pièce chauffe à 20°, le second jour elle monte à 19°. L'arduino devrait permettre de mieux stabiliser la température.

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