DOMOTISER Son chauffage électrique Sans FIL PILOTE

Dans ce tutoriel, nous allons présenter différentes solutions permettant de domotiser son chauffage électriques non équipé de la fonction "fil pilote" (anciens radiateurs, sèches serviettes, plancher chauffant électriques, etc.) et donc de pouvoir les commander par smartphone, de chez vous ou à distance ainsi qu'à la voix avec un assistant vocal comme Amazon Alexa, Google Home ou Siri d'Apple (via Homekit)

La technologie "fil pilote" est un système "franco-français" développé dans les années 70. Il permet de commander, via des signaux électriques basiques, des modes ("ordres") parmi 4 ou 6 possibles suivant les modèles de radiateurs. Il a le mérite de sa simplicité et de sa standardisation auprès des différents fabricants de radiateurs vendus en France.

Si votre radiateur dispose d'un fil noir (pouvant être actuellement branché ou ne pas l'être), en plus d'un fil rouge (phase), d'un fil bleu (neutre) et éventuellement d'un fil de terre (jaune et vert), dans ce cas, votre radiateur est très probablement équipé d'un fil pilote. Nous vous recommandons de consulter le tutoriel "domotiquer un chauffage électrique avec fil pilote"
Si votre radiateur ne dispose que des fils rouge (ou marron) et bleu (sans fil noir) ou de fils noir et bleu (mais pas de rouge ni de marron), celui-ci ne dispose visiblement pas du fil pilote. C'est ce cas de figure que nous allons traiter ci dessous.

Sommaire

Commander votre chauffage avec un thermostat connecté

L'idée est ici d'utiliser, dans chaque pièce concernée, un thermostat connecté dont le rôle sera de réguler la température de la pièce en fonction de la consigne que vous aurez réglé (via les boutons du thermostat ou via le système domotique). Le thermostat commandera les cycles de chauffe du système de chauffage électrique de la pièce (radiateur(s), plancher chauffant électrique, etc.), via une sortie de puissance intégrée ou via un/des actionneur(s) de puissance sans fil reliés au système de chauffage.

Domotisation chauffage électrique sans fil pilote avec un thermostat connecté avec sortie de puissance intégrée

Vous trouverez dans le tableau ci-dessous, les thermostats recommandés suivant vos besoins et contraintes.

Les modèles alimentés en 230V sont équipés d'une sortie de puissance et devront être reliés par câble au système de chauffage. Ils sont donc plutôt adaptés dans le cas d'une installation neuve ou dans le cas où vous pouvez effectuer ce câblage.
Les modèles alimentés par piles sont moins contraignant car vous pouvez les installer sans aucun câblage. En revanche, comme ils ne disposent pas de sortie de puissance, vous devrez leur associer un ou des actionneur(s) de puissance Z-Wave. Le thermostat s'occupera de la régulation et (télé)commandera par ondes radio "Z-Wave" les actionneurs qui seront chargés de commander l'alimentation du système de chauffage commandé.
A noter que les Z-TRM3 et HT01 sont alimentés en 230V mais peuvent tout de même (télé)commander 1 actionneur Z-Wave (HT01) et jusqu'à 5 (Z-TRM3) et cela à la place ou en plus de leur propre sortie intégrée. Cela permet, soit de simplifier l'installation en évitent de devoir tirer un câble entre le thermostat et le système de chauffage, soit de commander plusieurs radiateurs ou plancher chauffant simultanément avec un même thermostat ou encore commander un système de chauffage dont la puissance dépasse celle autorisée par la sortie intégrée des thermostats.
Le modèle WiFi (modèle Tuya-THPC1) peut être utilisé directement avec un smartphone sans avoir besoin d'une box ou logiciel domotique (seule une connexion Internet par WiFi est nécessaire). Les modèles Z-Wave quand à eux sont conçus pour être utilisés avec une box ou un logiciel domotique Z-Wave compatible. Bien sûr, tous les thermostats sont autonomes et continuent donc de fonctionner localement (réglage via les boutons) en cas de panne Internet et/ou de la box domotique le cas échéant.
Si vous voulez réguler la température de dalle d'un plancher chauffant ou réguler la température de l'air de la pièce mais en limitant la température maximale de la dalle du plancher chauffant, nous vous recommandons d'opter pour un thermostat disposant d'une sonde filaire supplémentaire dédiée à la mesure de la température de la dalle (modèles Tuya-THPC1, HeatIt TRM3 et Heltun HE-HT01). Si vous remplacez un thermostat existant et qu'une sonde de type "NTC" est déjà câblée, vous pourrez sans doute la réutiliser (vérifiez les valeurs de sondes NTC autorisées sur les fiches produits des thermostats concernés. Si vous ne savez pas, il faudra mesurer la résistance de la sonde à 20°C env. pour estimer son modèle).

Référence	Protocole	Utilisation directe avec un smartphone (sans box domotique)	Temps de prise en compte d'un changement de consigne par domotique	Type de régulation	Mesures	Alimentation	Sortie de puissance intégrée	Commande d'actionneurs sans fil¹
TUYA-THPC1	WiFi		Instantanné	Par hystérésis (réglable de 0,5 à 2,5 °C)	Température air et/ou température dalle	230V	16A / 3600W
Moes ZHT-002-GB	ZigBee		Instantanné	Par hystérésis (réglable de 1 à 4 °C)	Température air et/ou température dalle	230V	16A / 3600W
HeatIt Z-TRM3	Z-Wave Plus		Instantanné	Par hystérésis (réglable de 0,3 à 3 °C) + cycles proportionnels en dessous de 1°C d'écart avec la consigne	Température interne et/ou externe/dalle Puissance Consommation	230V	16A / 3600W	5 max. (Z-Wave)
Heltun HE-HT01	Z-Wave Plus V2		Instantanné	Par hystérésis (réglable de 0,3 à 3 °C)	Température interne et/ou externe/dalle Hygrométrie Puissance Consommation	230V	16A / 3600W	1 max. (Z-Wave)
HEATIT Z-TEMP2	Z-Wave Plus V2		Instantané	Par hystérésis (réglable de 0,3 à 3 °C)	Température & Hygrométrie	Piles alcalines	nécessite un/des actionneurs de puissance	5 max. (Z-Wave)
SECURE SRT321-5	Z-Wave Plus		1 à 15 min (suivant le moment du dernier "réveil")	Proportionnelle "PID" (réglable avec 3 durées de cycles suivant l'inertie des radiateurs)	Température	Piles alcalines	nécessite un/des actionneurs de puissance	4 max. (Z-Wave)

¹ En termes de configuration, une fois les modules fil pilote et le ou les thermostats inclus à votre système domotique, il suffira de créer des associations Z-Wave directes en ajoutant les modules actionneurs à commander au groupe dédié à cet usage du/des thermostat(s) concernés (groupe 2 pour le HE-HT01 et Z-TRM3, groupe 3 pour les Z-Temp2 et SRT321-5).

Dans le cas où vous souhaitez commander des modules actionneurs de puissance avec un des thermostats Z-Wave le permettant, nous vous recommandons l'utilisation des modèles suivants :

Référence	Technologie sans fil	Format	Installation au tableau électrique	Puissance max.	Mesure de puissance (W)	Mesure de consommation (kWh)
Fibaro Wall Plug FGWPE	Z-Wave Plus	Prise		10A 2500W
Qubino Smart Plug ZMNHYD1	Z-Wave Plus	Prise		16A 3500W
Fibaro FGS-213	Z-Wave Plus	Micromodule encastrable	en option via boitier DIN Eutonomy S213	8A 1840W
Qubino ZMNHAD1	Z-Wave Plus	Micromodule encastrable		10A 2300W
Heltun HE-HLS01	Z-Wave Plus V2	Module encastrable	en option via support rail DIN Heltun	16A 3680W
Aeotec ZW078 Heavy Duty	Z-Wave Plus	Boitier à fixarion murale		40A 9600W

Régulation par hystérésis ou régulation proportionnelle "PID" ?

RÉGULATION PAR HYSTÉRÉSIS

La régulation par hystérésis est le système de régulation le plus simple.
Quand la température descend en dessous d'un seuil minimum (température de consigne - delta), le chauffage se met en marche puis s'éteint dès que la température a dépassé le seuil maximum (température de consigne + delta). Exemple : pour une température de consigne de 20 °C et un delta de 0,5 °C ; le chauffage se mettra en marche à 19,5 °C puis s'éteindra à 20,5 °C.

Schémas expliquant la régulation de chauffage par hystérésis

Ce type de régulation est parfaitement adapté pour les chauffages rapides et à faible inertie (ex : petite pièce et radiateur électrique à faible inertie comme un convecteur ou un radiant).

En revanche, en cas d'inertie élevée (chauffage central, radiateur électrique à accumulation, plancher chauffant, etc.), il aura tendance à créer des oscillations importantes au dessus et en dessous de la température souhaitée. En effet, à cause de l'inertie importante d'un système de chauffage (ex : radiateur électrique à accumulation), lorsque le thermostat décidera d'arrêter la chauffe parce que la température de consigne + delta (ex : 20,5 °C pour 20 °C demandés + delta de 0,5 °C) aura été atteinte, le radiateur restera chaud encore un moment et continuera donc à faire monter la température de la pièce au dessus de la température souhaitée. De même quand la température minimale aura été atteinte (ex : 19,5 °C pour 20 °C demandés et delta de 0,5 °C), le thermostat rallumera le chauffage, mais, si celui-ci met du temps à chauffer et que la pièce est mal isolée, la température de la pièce continuera à baisser le temps que le radiateur remonte en température.

RÉGULATION PID

Pour palier à ce problème, il existe des thermostats utilisant une logique de régulation plus complexe appelée PID (proportionnel, intégral, dérivé).

Le thermostat, par des calculs mathématiques complexes va tenter de se rapprocher progressivement de la température souhaitée sans la dépasser (ou le moins possible) et ainsi stabiliser la température le plus près possible de la consigne. De plus, afin de stabiliser la température, le thermostat va faire des cycles avec des temps de chauffe de plus en plus courts au fur et à mesure où il va se rapprocher de la température de consigne. À noter que sur des chauffages dont la puissance peut varier, le système PID peut moduler la puissance au lieu de moduler le temps de chauffe par cycles (ex : avec des têtes thermostatiques, la modulation de puissance se fera par une ouverture plus ou moins importante de la vanne).

Régulation de chauffage progressif PID

Ex : à 2 °C de la consigne, le thermostat va chauffer 100% du temps (soit 5 min toutes les 5 min), puis à 1 °C de la consigne, il chauffera 60 % du temps (3 min toutes les 5 min) puis plus que 20% du temps à 0,5 °C (ex : 1 min toutes les 5 min).

Le système PID va aussi s'auto-corriger. En effet, en cas de dépassement trop important de la consigne ou de difficulté à l'atteindre, il va modfifier certains paramètres de l'équation mathématique afin de tenter d'améliorer le résultat au cycle suivant; et ainsi de suite.

Ce système est donc bien plus performant que la régulation par hystérésis ... à condition qu'il soit bien paramétré.
En effet, sur la plupart des thermostats PID, il est à minima possible de régler la durée des cycles (plus courts pour un chauffage à faible inertie, plus longs pour un chauffage à forte inertie) mais il y a parfois des réglages encore plus complexes.
En cas de mauvais paramétrage, les résultats peuvent être très éloignés de ceux attendus et moins bons qu'avec un simple thermostat à hystérésis. Le mieux peut être l'énnemi du bien ...

EN CONCLUSION

Dans des petites pièces bien isolées et avec un chauffage à faible inertie, une thermostat avec régulation par hystérésis est amplement suffisant.
Dans des grandes pièces (et/ou mal isolées) avec un système de chauffage à forte inertie, un thermostat à régulation PID sera préférable, à condition de bien le configurer.

POUR EN SAVOIR PLUS

COMMANDER VOTRE CHAUFFAGE AVEC UN THERMOSTAT virtuel (via la box ou logiciel domotique)

Les box et logiciels domotiques proposent souvent une fonction de thermostat virtuel.

Le principe d'un thermostat virtuel est d'utiliser une simple sonde de température pour mesurer la température de la pièce et de laisser le travail de régulation à la box ou logiciel domotique.

Le thermostat virtuel commande ensuite le ou les modules actionneurs de votre choix. Vous pouvez sans problème utiliser des sondes de températures d'un protocole et des actionneurs d'un autre, du moment que votre logiciel ou box domotique communique avec les deux. Notez toute fois que dans le cas de sondes Z-Wave ou ZigBee, il peut parfois être plus opportun d'utiliser des actionneurs du même protocole afin de, si nécessaire, constituer ou améliorer le réseau maillé de ce protocole grâce aux fonctions répéteurs intégrées aux modules sur secteur.

Domotisation chauffage électrique sans fil pilote avec un thermostat virtuel de la box ou logiciel domotique

Un thermostat virtuel est potentiellement plus performant que les thermostats dédiés basiques. En revanche la régulation du chauffage devient dépendante du bon fonctionnement de la box ou du logiciel domotique.

À noter qu'une même box ou logiciel domotique peut généralement créer autant de thermostats virtuels que souhaité.

Comme pour les thermostats connectés, les thermostats virtuels peuvent fonctionner par hystérésis ou avec une logique PID ou équivalente. Mieux, certains thermostats virtuels (eedomus+ ou Jeedom par exemple) sont aussi capables de prendre en compte les variations de température extérieure dans leur logique de régulation et ainsi, par exemple, anticiper les baisses de température dans la maison quand la température baisse rapidement en extérieur. Ce système est d'autant plus utile avec une installation de chauffage à forte inertie et qui plus est si l'isolation de la maison n'est pas très bonne.

Bonne nouvelle : il n'est pas forcément nécessaire de disposer d'une sonde de température extérieure pour intégrer ces mesures dans la logique de régulation. La plupart des box et logiciels domotiques disposent de fonctions météo basées sur Internet et récupérant les mesures en quasi temps réel auprès de la station météo la plus proche. En général, les mesures sont très proches de ce que vous auriez mesuré vous-même et sont même souvent plus fiables car mesurées avec des sondes parfaitement protégées du soleil et autres éléments qui pourraient perturber les mesures.

EXEMPLE AVEC UNE EEDOMUS+

Thermostat virtuel de la eedomus+

Lors de la création du thermostat virtuel, la eedomus va vous demander de sélectionner le ou les actionneurs qui vont commander votre chauffage pour cette zone/pièce.

Vous pourrez aussi spécifier :

La sonde de température de la pièce
La température extérieure (facultatif) : donnée météo ou sonde de température extérieure
Le ou les détecteurs d'ouverture de fenêtre (facultatif), afin de couper automatiquement le chauffage de la pièce concernée pendant les périodes d'aération.
Les coefficients "C" et "T" servent à paramétrer la régulation type "PID" mais peuvent généralement être laissé par défaut (plus d'explications sur l'algorithme de chauffage de la eedomus en suivant ce lien).
Il sera ensuite possible de piloter cette zone de chauffage via le widget dédié sur l'interface web ou l'app smartphone mais aussi planifier les températures souhaitées via la fonction "Agenda" de la eedomus+ et/ou via des règles.

La fonction "Agenda" de la eedomus permet de définir des journées types (ex : WE, semaine au travail, mercredi avec enfants à la maison, absence vacances, etc.) avec des périodes (ex : lever, absence, soirée, coucher, etc.) planifiées différemment suivant les journées types. Vous pouvez ensuite définir des semaines types puis des dates d'exceptions (vacances à la maison, absences, etc.). Ce système, une fois correctement paramétré est bien plus puissant qu'une programmation hebdomadaire figée.

Fonction Agenda de la eedomus

EXEMPLE AVEC JEEDOM

Sur Jeedom, vous pouvez utiliser le plugin officiel thermostat (8€). Comme souvent, l'approche est plus complète et plus personnalisable mais aussi un peu plus complexe que ce que l'on trouve sur eedomus.

Thermostat virtuel de Jeedom

Vous pourrez définir pour chaque thermostat virtuel créé :

Le mode de fonctionnement : "Temporel" (comparable au PID) ou Hystérésis.
La sonde de température de la pièce concernée (il est aussi possible, via un "virtuel", de faire une moyenne de plusieurs capteurs).
La température extérieure (mesure météo ou capteur dédié).
Les actions à effectuer pour chauffer (ex : activer la sortie du/des actionneur(s)) ou arrêter de chauffer (ex : couper la sortie du/des actionneur(s))
Créer des modes portant les noms que vous voulez (ex : mode nuit) et effectuant les actions que vous voulez (température, arrêt du chauffage, etc.)
Le ou les capteurs d'ouverture (facultatif) afin de couper automatiquement le chauffage pendant les périodes d'aération.
Les actions à effectuer en cas de défaillance d'une sonde ou du chauffage (ex : mettre les radiateurs en mode "Hors Gel" et vous envoyer une notification pour vous prévenir).
Régler la durée des cycles et d'autres paramètres en fonction de votre système de chauffage.

Vous trouverez plus de détails dans la documentation du plugin chauffage de Jeedom.

QUELLE SONDE DE TEMPÉRATURE CHOISIR ?

De nombreux choix sont possibles mais nous avons retenu les sondes suivantes (en grande partie pour leur réactivité / régularité dans la transmission des mesures) :

Référence	Connexion / technologie sans fil	Fonctions	Coût	Réseau maillé¹	Fiabilité du protocole sans fil	Nombe max. de sondes	Intervalle de transmission de la température
Sonde filaire ZMNHEA1 pour micromodules Qubino + boitier mural ZMNHGA1	Filaire(Z-Wave Plus via micromodules Qubino)	Température	€	À travers les modules Qubino		230 max.	Variable (et souvent configurable) suivant le micromodule et la box/logiciel domotique utilisés.
Aeotec ZWA039-C aërQ V2	Z-Wave Plus V2	Température Hygrométrie	€€€			230 max.	Sur variation (seuil paramétrable de 0,1 à 100 °C) + Cyclique toutes les 15 min à 18h (réglable)
Qontrols ZIGBEE-THLe	ZigBee 3.0	Température Hygrométrie Luminosité Écran eInk	€€			65 000 max.	Sur variation (quasi temps réel)
Qontrols 433-THLCD8C	433 MHz	Température Hygrométrie Écran LCD	€			8	Toutes les 1 min environ.

¹ Les protocoles Z-Wave et ZigBee fonctionnent en réseau maillé, c'est à dire que les modules alimentés sur secteur intègrent une fonction répéteur et que le protocole calcule automatiquement la route optimale entre les équipements. En absence de réseau maillé, la distance de communication risque d'être limitée.

Quel(s) module(s) actionneur(s) choisir ?

Voici une liste (non exhaustive) des modules domotiques adaptés à la commande d'un système de chauffage.

Référence	Technologie sans fil	Format	Installation au tableau électrique	Puissance max.	Mesure de puissance (W)	Mesure de consommation (kWh)	Coût	Fiabilité du protocole sans fil
Chacon 54855	433 MHz DiO1	module encastrable		4,3A 1000W			€
Sonoff SNZBmini	ZigBee 3.0	micomodule encastrable		10A 2300W			€
Chacon 54790	433 MHz DiO1	module encastrable		16A 3500W			€
ZIGBEE-WPF16A	ZigBee 3.0	Prise		16A 3600W			€
Xiaomi SSM-U01	ZigBee 3.0	micromodule encastrable		10A 2300W			€€
Fibaro FGS-213	Z-Wave Plus	micromodule encastrable	en option via boitier DIN Eutonomy S213	8A 1840W			€€€
Nodon SIN-2-1-01	EnOcean	micromodule encastrable	en option via boitier DIN Nodon	10A 2300W			€€€
Qubino ZMNHAD1	Z-Wave Plus	micromodule encastrable		10A 2300W			€€€
Nodon SIN-4-1-20	ZigBee 3.0	micromodule encastrable	en option via boitier DIN Nodon	16A 3500W			€€
Fibaro Wall Plug FGWPE	Z-Wave Plus	Prise		10A 2300W			€€€
Qubino Smart Plug ZMNHYD1	Z-Wave Plus	Prise		16A 3500W			€€€€
Heltun HE-HLS01	Z-Wave Plus V2	module encastrable	en option via support rail DIN Heltun	16A 3680W			€€€€
Casa.ia CCB-432-32	ZigBee 3.0	DIN		32A 9600W			€€€€
Aeotec ZW078 Heavy Duty	Z-Wave Plus	Boitier à fixation murale		40A 9600W			€€€€€

Mis à jour le : 03/12/2021 à 10:54 Auteur : Jérôme Massiaux, technicien domotique-store.fr

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