Types de programmateur d'intermittence

Pratiquer une intermittence du chauffage durant les périodes d’inoccupation du bâtiment conduit toujours à des économies d’énergie. Celles-ci seront plus ou moins importantes en fonction du type de bâtiment (inertie, isolation) et de la durée d’inoccupation. Elles dépendent aussi du type de programmateur utilisé. L’ordre dans lequel ces derniers sont décrits ici correspond à une gradation dans le potentiel d’économie d’énergie réalisable. Les programmateurs peuvent agir soit directement sur la chaudière dans le cas d’un circuit de distribution unique et/ou sur la régulation des circuits secondaires.

Abaissement de courbe de chauffe

Ce type de programmateur est encore extrêmement répandu dans nos chaufferies.

Il est appliqué sur bon nombre de régulateurs travaillant sur base d’une sonde extérieure. Dans ces derniers, la température de l’eau de chauffage est régulée en fonction de la température via une courbe de chauffe.

Le ralenti de chauffage consiste alors en un changement de courbe de chauffe programmé (souvent en fonction d’une horloge hebdomadaire) pour les périodes d’inoccupation.

Les régulateurs proposent généralement un déplacement parallèle de la courbe de chauffe pour le ralenti via :

  • un potentiomètre gradué en température d’eau. Pour des corps de chauffe dimensionnés pour un régime d’eau 90/70°, on considère souvent qu’une variation de température d’eau de 4 .. 5°C entraîne une variation de température ambiante de 1°C,
  • un potentiomètre gradué en température ambiante. Cette grandeur est indicative puisqu’aucune sonde intérieure ne permet de vérifier la température ambiante qui sera atteinte durant le ralenti,
  • un potentiomètre gradué de 0 à 10,
  • un boîtier de dialogue (appareils digitaux).

Potentiomètres basés sur la température ambiante ou sur la température d’eau.

En fonction du type de régulateur, le déplacement de ralenti proposé correspond,

  • soit à une translation par rapport à la courbe réelle de jour qui a été définie,
  • soit à une translation par rapport à la courbe de base du régulateur qui correspond au point pivot préréglé du régulateur.

Abaissement de la courbe de chauffe par rapport à la courbe de base du régulateur ou par rapport à la courbe de chauffe réelle de jour

Il est donc important de vérifier dans le mode d’emploi du régulateur le type de réglage qui est pratiqué.

Avec un tel mode de régulation, on parle de ralenti et non de coupure nocturne car, en période d’inoccupation, on continue toujours à fournir de la chaleur au bâtiment, moins qu’en période d’occupation, mais en quantité suffisante pour ne pas permettre un abaissement rapide de la température intérieure.

La relance du chauffage se fait :

  • Soit avec la température d’eau définie par la courbe de chauffe de jour. Dans ce cas, la puissance maximale n’est pas appliquée, ce qui rallonge la période de remise en température du bâtiment.
  • Soit avec une température dite “de régime accéléré”, ce qui diminue le temps de relance.

Notons que, pour protéger de la condensation les chaudières dont la température d’eau ne peut descendre en dessous d’une certaine valeur, des régulateurs permettent une limitation basse de la température de départ de l’eau (par exemple 50°C). Si c’est la cas et si le réglage de la température d’eau s’effectue directement au niveau de la chaudière, il n’y aura quasi plus de ralenti de nuit lorsque la température extérieure dépasse un certain seuil.

Courbe de chauffe appliquée à une chaudière “basse température” ne pouvant descendre en-dessous de 50°C. Le ralenti nocturne est réalisé par un abaissement de la température d’eau de la chaudière de 20°C. À partir d’une température extérieure d’environ 0°C, l’intensité du ralenti diminue. Le ralenti disparaît lorsque la température extérieure dépasse 7°C.

Coupure et relance à heures fixes

Ce type de programmateur assure à heures fixes (en fonction d’une horloge quotidienne, hebdomadaire ou annuelle) :

  • le fonctionnement normal du chauffage en période d’occupation, régulé par exemple en fonction de la température extérieure,
  • l’arrêt complet du chauffage (arrêt des chaudières, fermeture des vannes mélangeuses, arrêt des circulateurs, …) en fin de période d’occupation,
  • la relance du chauffage à allure réduite pendant la période d’inoccupation si la température intérieure, mesurée par une sonde d’ambiance, descend en dessous d’une valeur limite (par exemple 16° en semaine et 14° le week-end),
  • la relance du chauffage, à pleine puissance.

Ce type de programmation permet l’arrêt complet du chauffage et la remise rapide en température du bâtiment. Un inconvénient subsiste : la coupure et la relance s’effectuent à heures fixes. Or le temps d’abaissement et de remontée de la température intérieure varie en fonction de la température extérieure, en fonction de la température atteinte pendant la coupure, en fonction de la chaleur emmagasinée dans le bâtiment durant l’occupation, …

Optimiseurs

Par rapport aux programmateurs assurant une coupure et une relance à heures fixes, les optimiseurs font varier le moment de ces dernières en fonction de différents paramètres.

Sur base de la température extérieure

Le moment de la coupure et de la relance varie en fonction de la température extérieure. Lorsqu’il fait plus chaud, le refroidissement du bâtiment est plus lent. L’heure de coupure est donc avancée automatiquement. De même, la température intérieure atteinte durant l’inoccupation et l’énergie nécessaire à la relance est plus faible. L’heure de la relance est donc retardée.

Ce type d’optimiseur ne mesurant pas la température intérieure présente une certaine imprécision en ce qui concerne le moment précis où la température intérieure d’occupation sera atteinte.

Sur base de la température extérieure et intérieure

L’adjonction de la température intérieure atteinte durant l’inoccupation comme paramètre de décision pour enclencher la relance permet une plus grande précision dans la définition de l’heure de relance. Cela limite les risques d’inconfort et optimalise le temps de coupure et donc l’énergie économisée.

La paramétrisation de ce type de programmateur reste délicate, en effet, il faut procéder par essais – erreurs, puisque plusieurs paramètres importants restent inconnus de l’utilisateur : l’inertie thermique du bâtiment, le degré de surpuissance du chauffage, ….

Autoadaptation

On parle d'”optimiseurs autoadaptatifs”.

Le programmateur adapte automatiquement ses paramètres de réglage au jour le jour, en fonction des résultats qu’il a obtenu les jours précédents. Par rapport à l’optimiseur décrit ci-avant et bien réglé, l’optimiseur autoadaptatif n’apportera pas d’économie d’énergie complémentaire. Son rôle est de faciliter (l’utilisateur ne doit plus intervenir) et donc d’optimaliser le réglage.

Exemple.

Lors de la relance matinale, le but définit à l’optimiseur est d’atteindre la température de 20°C au moment de l’occupation du bâtiment.

Le premier jour, comme l’optimiseur ne connaît pas le bâtiment, ni la surpuissance de l’installation, il démarrera l’installation uniquement en se basant sur la température extérieure et la température intérieure.

Dès lors, il est plus que probable que la température de consigne diurne soit atteinte trop tôt.

Le lendemain, l’optimiseur décalera automatiquement le moment de la relance. Ainsi de suite, jusqu’à ce qu’il trouve seul le bon réglage.

On peut considérer qu’il faut 4 jours à un optimiseur autoadaptatif pour définir correctement la loi qui relie la température extérieure, la température intérieure et le moment de la relance.

L’optimiseur fera le même exercice pour anticiper le moment de la coupure, tout en garantissant le confort des occupants.

Comparaison de l’économie réalisée en fonction du type de programmateur

La consommation d’une installation de chauffage est proportionnelle à la différence de température entre l’intérieur et l’extérieur. Plus cette différence diminue, moins on consommera.

Graphiquement, on peut représenter la consommation de chauffage comme suit :

Image de la consommation de chauffage sans intermittence et avec intermittence.

On voit donc que plus la température intérieure chute et plus le temps pendant lequel cette température est basse est important, plus l’économie d’énergie réalisée grâce à l’intermittence est importante.

Comparons l’évolution de la température intérieure (donc l’évolution de l’économie d’énergie) en fonction du programmateur choisi (cas de la mi-saison) :

Abaissement de la température de l’eau.
La réduction de température intérieure est lente, de même que la relance.

Coupure complète et relance à heures fixes.
Le moment où la température de consigne d’occupation est atteinte dépend de la saison.

Optimiseur.
Les moments de la coupure et de la relance sont adaptés soit automatiquement, soit par réglage de l’utilisateur. La précision du réglage et la différence d’économie entre les 3 types d’optimiseurs dépendent de ce dernier.

Comparaison qualitative entre les types de programmateur.

Dérogation

Il est souvent nécessaire dans le cas d’immeubles tertiaires de prévoir une possibilité de dérogation sur le fonctionnement de ralenti.

Un exemple de dérogation particulièrement intéressant est la possibilité de relancer l’installation pour une durée limitée (par exemple, 2 heures). Après cette période l’installation repasse en mode automatique, évitant ainsi tout oubli. Si l’occupant est encore présent, il peut remettre l’installation en dérogation et obtiendra de nouveau 2 heures de chauffage.