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Les robinets des radiateurs
des vannes électriques
Robinets
Les robinets électriques reglent la circulation d'eau vers les radiateurs individuels et permettent de diriger la chaleur là où elle est demandée.
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Robinets électriques

Vanne fermée (pas d'alimentation)

et

Vanne ouverte (reçoit du courant)

Les robinets électriques se composent d'une vanne mécanique qui s'ouvre à la pression et d'une unité de commande électrique. L'unité de commande se compose d'une petite résistance électrique (le cylindre plat en bas d'image) qui s'échauffe quand elle est parcourue par le courant. La résistance chauffe un petit réservoir et l'air chaud appuie sur la soupape qui ouvre le clapet d'admission d'eau au radiateur.

La résistance est une PTC (basse résistance à froid, et donc courant plus important). l'avantage est que la résistance chauffe plus rapidement et ne risque pas la surchauffe (plus la température monte, et plus la valeur de la résistance augmente aussi, réduisant ainsi le courant). Au début, la résistance consomme 30W, mais cette valeur chute à 4W au boût d'une minute. Ces résistances sont également utilisées dans les clapets à air des fours Whirlpool où ils ont une fâcheuse tendance à exploser.

Malgré l'effet PTC, il faut attendre 5 minutes que le clapet soit complètement ouvert. J'ai essayé de moduler la position du clapet en utilisant un courant pulsé très basse fréquence, mais cela n'a pas réussi. Certaines vannes étaient ferméeset d'autres ouvertes avec un duty cycle à 50%. Il n'y a pas de contrôle de la position effective de la vanne, et donc pas d'asservissement possible.

Ces robinets électriques sont utilisés dans toutes les pièces où la demande en chaleur est très variable: le living, qui n'a besoin de chaleur qu'en soirée, les chambres (uniquement la nuit) et la salle de bain (sur demande). J'utilise des robinets thermostatés classiques dans les autres pièces qui ont besoin d'une température constante et relativement basse (couloirs et cuisine).

Les vannes se composent d'un élément électrique R479V de Giacomini qui est monté sur une vanne de base. La vanne peut recevoir soit un robinet classique, soit un robinet thermostaté, soit un robinet à commande électrique.

Il vaut mieux utiliser un autre système pour les installations plus importantes, par exemple un batiment avec bureaux, partie habitation et magasin. Ce système se compose d'un réseau de canalisations indépendantes (seul la chaudière est commune). La demande de chaleur de chaque zone peut bien mieux être prise en compte en modulant la puissance du circulateur correspondant. Le problème des vannes électriques est leur lenteur et le fait qu'elles ne peuvent pas être ouvertes à moitié: il faut 5 minutes pour qu'elles s'ouvrent ou se ferment. Pendant ces 5 minutes, il y a beaucoup d'eau qui a circulé dans les radiateurs, conduisant à un dépassement de la température (overshoot). Avec un circulateur, il est possible de doser parfaitement l'arrivée de la chaleur, en tenant compte de la demande et de la température de l'eau tout simplement en modulant la vitesse de rotation.

Johnson Controls série VA-7450

Il existe d'autres types de vannes électriques, par exemple les vannes à servomoteur de Johnson Controls. La commande est soit directe (le signal alimente le moteur qui fait monter ou descendre l'axe), soit indirecte (commande proportionelle à la tension de controle qui van de 0 à 10V).

Ce type de vanne intelligente a plusieurs fonctions interessantes (en plus de la commande directe ou proportionelle):

  • Fonction anti-collage: toutes les 24 heures, la vanne effectue un cycle complet (ouverture/ferméture) pour éviter le collage de la vanne
  • Calibrage automatique: à la mise sous tension et éventuellement toutes les deux heures, le moteur est mis en fonction pour confirmer la position
Le déplacement de l'axe ext de 5mm au maximum (comme les vannes à résistances chauffantes), et il faut compter une minute pour avoir un déplacement de 3mm (c'est plus rapide que le modèle à résistance chauffante).

Ici une commande proportionelle est possible en variant la tension de commande. Les vannes ont en plus besoin d'une alimentation permanente de 24V.

En commande directe, il faut alimenter le moteur pendant 2 minutes dans le sens de la ferméture (pour que l'axe de commande se mette en position extrème) et puis faire fonctionner le moteur en sens inverse (ouverture) pendant par exemple 30 secondes pour avoir une ouverture d'environ 1/4.

Robinets thermostatiques


Robinet classique


Robinet thermostatique


A quelle température correspond un chiffre sur le thermostat?


Thermostat d'un chauffage à gaz


Thermostat d'ambiance simple

Dans les zones de faible occupation (couloirs arrière-cuisine et débarras), j'utilise des robinets thermostatiques. Si vous en utilisez aussi, vous aurez remarqué que ces robinets n'ont pas d'indication de température, mais seulement une graduation. La raison est simple.

Robinet classique

L'ouverture d'un robinet classique reste constante, quelle que soit la température ambiante. Le robinet est par exemple ouvert à 60% et cette valeur ne change pas, sauf évidemment si l'utilisateur tourne au robinet. L'apport de chaleur est constant et dépend de la température de l'eau et de la vitesse de circulation.

Robinet thermostatique

Un robinet thermostatique ne s'ouvre et ne se ferme pas à une température déterminée. Le robinet est par exemple ouvert à 100% pour une température de 16° ou moins, et est fermé pour une température de 20° ou plus (position médiane du robinet).

Influence de la température extérieure
(pertes)

Quand il fait relativement chaud au dehors, un petit apport de chaleur (robinet ouvert à 20%) est suffisant pour maintenir la pièce à température. Le robinet va ainsi stabiliser la température aux environs de 19°.

Quand il fait froid à l'extérieur, les dépertitions sont plus importantes et cela doit être compensé par un apport de chaleur plus important (robinet ouvert à 80%). Le robinet va stabiliser la température à 16°.

La température de l'eau joue un rôle prédomminant, car elle va déterminer combien d'eau est nécessaire pour compenser les pertes. Si l'eau est très chaude, une petite ouverture apporte suffisamment de calories, si l'eau est moins chaude, il faut ouvrir plus pour le même apport de calories.

Un robinet à thermostat est donc interessant si le système de régulation joue sur la température de l'eau pour avoir un apport proportionnel de calories pour compenser les pertes.

Avec quelle température correspondent les chiffres sur le thermostat?

Il n'y a pas d'indication de température sur les robinets thermostatiques pour indiquer que la température atteinte dépend de plusieurs facteurs. Les températures indiquées dans le dessin à droite correspondent à une situation moyenne, une température d'eau de 60° en hiver et 45° entre deux saisons.

Les thermostats des convecteurs à gaz n'ont pas d'indication de température non plus. Le thermostat mécanique a un hystérésis important et la température oscille autour de la consigne.

Tout comme avec les radiateurs, la températuque qui sera atteinte dépend de la température extérieure et des dépertitions. S'il fait très froid, la température habituelle ne sera pas atteinte, même si le chauffage est assez puissant.

Avec l'effet de proximité de la source de chaleur, le chauffage va se déclencher avant que la température voulue ne sera atteinte. Il faut attendre quelques cycles de fonctionnement pour que la température se stabilise autour de la température de consigne.

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Influence du thermostat d'ambiance

On ne place normalement pas de robinets à thermostat dans la pièce où se trouve le thermostat d'ambiance: il faut que le thermostat d'ambiance puisse fonctionner normalement.

Quand le thermostat d'ambiance est réglé sur 20°, mais que les robinets sont sur la position 2, ils vont se fermer avant que les 20° ne seront atteint. La chaudière et le circulateur vont continuer à fonctionner, mais les thermostats sur les robinets ne laissent pas passer l'eau chaude.

Thermostat d'ambiance

Un thermostat d'ambiance mécanique (du genre qu'on trouve sur les petits feux électriques) a un hystérésis prononcé. Le chauffage est éteint à 19° et rallumé à 17°. La température dans la pièce va osciller entre 17 et 19° (et même plus, car la température va encore monter légèrement après déchenchement du chauffage, surtout dans le cas de chauffages à radiateur d'huile).

Ce type de thermostat utilisé tel quel comme thermostat pour le chauffage central n'apporte aucun confort. C'est pour cela que les thermostats d'ambiance sont équipés d'une résistance d'anticipation. Cette résistance anticipe la montée en température et le chauffage est coupé avant d'atteindre la température voulue. L'eau chaude fait que la température continue à monter.

Plus d'information sur les thermostats à anticipation se trouve ici.

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