Dans ce tutoriel, nous allons présenter différentes solutions permettant de domotiser ses radiateurs électriques équipés de fils pilotes 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.
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SOMMAIRE |
Commander les modes (Éco, Confort, etc...) des thermostats intégrés aux radiateurs
Solution la plus simple et économique à mettre en œuvre, la gestion par fil pilote permet de commander les thermostats intégrés des radiateurs équipés en activant via un signal électrique l'un des modes suivants :
| Mode | Effet sur la température | Radiateurs compatibles | ||
| 4 ordres | 6 ordres | |||
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Confort | Température réglée sur le thermostat du radiateur |
✔️ |
✔️ |
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Confort -1 | Température réglée sur le thermostat du radiateur -1 °C |
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Confort -2 | Température réglée sur le thermostat du radiateur -2 °C |
❌ |
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Éco | Température réglée sur le thermostat du radiateur -3,5 °C¹ |
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Hors Gel | 7 °C |
✔️ |
✔️ |
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Arrêt / délestage | Arrêt total (quelle que soit la température dans la pièce) |
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¹Sur certains radiateurs électriques, la température du mode éco peut être un peu plus basse ou un peu plus haute, voir être configurable.
Commander un radiateur fil pilote avec une box ou un logiciel domotique
Si vous disposez déjà d'un système domotique évolué (eedomus+, Jeedom, Homey, Home Assistant, Domotics, etc.) ou si vous avez pour projet de commander avec un même système votre chauffage, vos volets roulants, votre éclairage, votre sécurité, etc., la meilleure solution est d'opter pour un système intégrable au système domotique possédé/souhaité.
Selon le protocole utilisé par votre système domotique, différents produits peuvent être envisagé.
Via le protocole Z-Wave :
Malheureusement, il n'existe plus actuellement de produit Z-Wave directement fait pour gérer les fil pilote, depuis l'arrêt des produits Qubino ZMNHJD1 et ZMNHUD1.
Cependant, il existe des solutions alternatives, se basant principalement sur l'utilisation de module relais classiques et de diodes pour fils pilotes.
Exemples :
- Fibaro FGS-214 (ou Qubino Shelly Wave 1 PM) + Diode 1N4007 : Permet de gérer jusqu'à 2 ordres
- Fibaro FGS-224 (ou Qubino Shelly Wave 2 PM) + 2x Diodes 1N4007 : Permet de gérer jusqu'à 4 ordres
Via le protocole ZigBee :
Si votre système domotique utilise le protocole ZigBee ou si il peut l'utiliser (via l'ajout d'un dongle ZigBee par exemple), c'est la solution que nous vous conseillons.
En effet, la marque NodOn possède un module directement conçu pour la commande de radiateur fil pilote, et permet de contrôler jusqu'à 6 ordres.
De plus ce module permet aussi de mesurer en parallèle la consommation électrique du radiateur, ce qui n'est pas le cas avec les autres solutions.
Il existe deux solutions :
- Au format micromodule, à installer derrière ou à coté de votre radiateur électrique : NodOn SIN-4-FP-21
- Au format rail "DIN", à installer au tableau électrique : NodOn SIN-4-FP-21 + Boitier DIN NodOn DRB-2-2-00
Via le protocole Wi-Fi :
Via ce protocole, la solution à adaptée est similaire à la solution via le protocole Z-Wave, en utilisant des modules relais classiques et des diodes pour fil pilote.
Exemples :
- Shelly Plus 1 PM + Diode 1N4007 : Permet de gérer jusqu'à 2 ordres
| Pour les cas de figure suivants, nous prendrons en exemple les solutions ZigBee, plus adapté et généralement utilisable par l'ajout du protocole ZigBee à votre solution domotique. En cas de doute ou d'utilisation d'autres protocoles, n'hésitez pas à contacter nos techniciens. |
Plusieurs cas de figure sont possibles :
- Si les fils pilotes de vos radiateurs sont reliés jusqu'à votre tableau électrique, l'utilisation du modèle au format DIN sera sans doute plus adapté.
- Si vous avez un fil pilote par radiateur, vous pourrez soit :
- Relier chaque fil pilote à une paire de NodOn SIN-4-FP-21 + DRB-2-2-00 différent afin de gérer chaque radiateur individuellement.
- Grouper certains fils ensembles et les relier à la même paire de NodOn SIN-4-FP-21 + DRB-2-2-00 afin d'envoyer des ordres identiques à tous les radiateurs d'un même groupe.
- Si les fils pilotes ne sont pas reliés au tableau électrique ou si vous souhaitez commander chaque radiateur individuellement, nous vous conseillons d'opter pour des micromodules NodOn SIN-4-FP-21 seuls et de les installer derrière chaque radiateur à commander.
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Rappel, si votre système domotique n'est pas compatible avec le module fil pilote NodOn
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Commander la température au degré près (avec un thermostat)
Si le thermostat intégré à votre radiateur n'est pas assez performant ou si vous voulez pouvoir commander la température souhaitée au degré près au lieu de vous contenter de choisir des modes (éco, confort, ...), il peut être plus intéressent de mettre en place une régulation thermostatique, soit à l'aide d'un thermostat connecté dédié (matériel) ou soit à travers une fonction logicielle (thermostat virtuel) intégré à la plupart des box et logiciel domotique.
Nous allons voir ci après les deux cas de figure avec leurs avantages et inconvénients.
| Dans ces deux cas, nous allons détourner le fil pilote de ce pour quoi il a été conçu : le thermostat (dédié ou virtuel) va transmettre des ordres de chauffe ou d'arrêt au module fil pilote qui va, à son tour, transmettre au radiateur des ordres fil pilote "confort" ou "arrêt". Afin d'être certain que le radiateur chauffe quand le module fil pilote lui envoie un ordre "confort", il faudra régler son thermostat interne un peu plus haut que la température maximale que vous souhaitez pouvoir atteindre avec le thermostat domotique. Exemple : si vous voulez pouvoir chauffer jusqu'à au moins 22 °C avec le thermostat domotique, nous vous recommandons de régler le thermostat de votre radiateur à 24 °C. De la sorte, le radiateur chauffera bien jusqu'à ce que le thermostat domotique décide de l'arrêter (via l'ordre fil pilote "arrêt"). Si vous mettez une température inférieure, le radiateur risquera de s'arrêter avant que la température souhaitée ne soit atteinte. |
Mettre en place une régulation thermostatique à l'aide d'un thermostat connecté
L'idée est ici d'utiliser un thermostat sans fil connecté dont le rôle sera de réguler la température de la pièce en fonction de la consigne que vous aurez réglé (via ses boutons ou via le système domotique).
Le thermostat commandera les cycles de chauffe du/des radiateur(s) de la pièce, sans fil, à travers un/des module(s) Fibaro FGS-224.
Dans cette configuration, deux modèles de thermostats peuvent être utilisés pour effectuer la régulation. Vous trouverez dans le tableau ci-dessous, les différences entre ces deux modèles :
| Référence | Temps de prise en compte d'un changement de consigne depuis la box domotique |
Type de régulation | Mesures | Alimentation | Nombre max. de modules commandés simultanément |
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Heatit "Z-Temp3" | Instantané | Par hystérésis (réglable de 0,3 à 3°C) |
Température & Hygrométrie |
Piles alcalines | 10 |
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Secure SRT321-5 | 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 | 4 |
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 fil pilote à commander au groupe 3 du/des thermostat(s) concernés.
Mettre en place un thermostat virtuel sur la box ou le 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 et quel que soit le protocole (voir le premier paragraphe traitant des différentes façon de commander des radiateurs par leur fil pilote).
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.
Un thermostat virtuel est potentiellement plus performant qu'un thermostat connecté.
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 par 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+
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 (module(s) fil pilote, etc.).
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.
Exemple avec 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 : mode fil pilote confort) ou arrêter de chauffer (ex : mode fil pilote arrêt)
- 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.
Les modes de régulation (PID / Hystérésis)
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.
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).
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 modifier 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 hystéresis ... 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 hystéresis. Le mieux peut être l'ennemi du bien...
En conclusion
- Dans des petites pièces bien isolées et avec un chauffage à faible inertie, une thermostat avec régulation par hystéresis 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.