Baissez vos factures de chauffage avec Versatile Thermostat

L'automne est là et l'hiver pointe le bout de son nez, c'est le bon moment pour vérifier le bon fonctionnement de son chauffage, ses réglages et faire encore plus d'économies.

Cet article a pour objectif de vous donner les quelques conseils pour baisser vos factures d'énergie liées au chauffage piloté par Versatile Thermostat (VTherm). Il est destiné aux utilisateurs de VTherm qui ont déjà utilisé la solution et qui souhaite aller plus loin dans l'optimisation de leur installation.

Les non-initiés trouveront dans cet article, en plus du Wiki, des informations importantes de tuning et d'optimisation en vue d'économies. Si vous débutez, la lecture du guide d'installation et d'utilisation qui est ici est préférable.

Baisser sa facture énergétique

Voici la liste des points à vérifier pour minimiser sa consommation :

1. Baissez la température : c'est évident, mais c'est la première chose à faire pour baisser sa facture. Avec VTherm, si l'équipement commandé le permet, vous pouvez contrôler la température au dixième de degré près. Et passer de 20° à 19,8° permet de faire de belles économies sans pour autant ressentir la différence. Passer en revue les différentes températures programmées pour chaque pièce et baisser de quelques dixièmes de degré. Pour changer les températures de consigne, voir ici.
2. Créez des zones de chauffage étanches : utilisez un VTherm par zone de chauffage afin de ne chauffer que le strict minimum. Essayez le plus possible de rendre ses zones étanches (thermiquement). Une zone de chauffage peut être équipée de plusieurs équipements, VTherm saura les commander comme si vous n'aviez qu'un seul équipement.
3. Évitez de chauffer lorsqu'il n'y a personne : lorsque tout le monde est sorti, il est fortement recommandé de baisser un peu la consigne de chauffage. Deux ou trois degrés de moins sont suffisants, sinon vous risquez de perdre les économies lors de la remontée en température. Pour cela, VTherm possède une fonction de détection de présence (à ne pas confondre avec la détection de mouvement). Vous avez besoin d'un capteur de présence qui indique si quelqu'un est dans le logement et VTherm changera le preset (vers le preset éco typiquement) lorsque plus personne n'est présent. Plus d'informations sur cette fonction ici.
4. Chauffez moins les pièces non utilisées : même si le logement est occupé, certaines pièces sont plus rarement utilisées et ne pourrait être chauffée que si une personne est présente dans la pièce. C'est précisément le cas des salles de bain et des bureaux par exemple. Pour cela, VTherm possède une fonction de détection de mouvements, qui couplée à un détecteur de mouvements, adapte le chauffage d'une pièce sur détection de mouvements. Plus d'informations ici.
5. Stoppez le chauffage si une ouverture est ouverte : ne pas chauffer lorsqu'une fenêtre est ouverte ou lorsque la porte n'est pas bien fermée, c'est un gisement important d'économies. VTherm permet de détecter automatiquement les chutes brutales de température afin de couper le chauffage et le remettre lorsque la température se stabilise. Si vous êtes équipés de capteurs d'ouverture (porte et/ou fenêtre), ils peuvent être utilisés pour ce même usage. Le détail de cette fonction est ici.
6. Limitez la puissance électrique consommée : cette fonction est dédiée au chauffage électrique. Elle permet de baisser la température de consigne, si la puissance instantanée consommée de votre logement dépasse un seuil. Le cas d'usage parfait est de limiter le chauffage lorsque vous approchez de la limite de votre compteur. Ça permet de baisser la puissance de votre abonnement d'électricité et donc d'économiser de l'argent. Plus d'informations sur cette fonction ici.
7. Planifiez vos périodes de chauffe : en plus de toutes les fonctions présentées ci-dessus, le contrôle de vos VTherm par un Scheduler permet de basculer automatiquement les preset d'un VTherm en fonction de l'heure de la journée. Très utile pour tous les abonnements type Heures Pleines / Heures creuses ou Tempo, ce couplage est la source de beaucoup d'économies.
8. Coupez tous les appareils de chauffage lorsque vous êtes en congés : rien de plus dommage que d'oublier un thermostat lorsque vous vous absentez pour une longue période. Tous les VTherms sont contrôlables de façon centralisée pour être sûr de ne pas en oublier. Le détail des fonctions centralisées est consultable ici.
9. Optimisez vos VTherm : chaque type de VTherm est équipé de réglages qui influent sur le comportement des algorithmes de régulation. Ce point est décrit dans le détail dans le chapitre suivant.

Optimiser vos VTherm

Le bon choix de VTherm

Il y a autant de configurations de chauffage qu'il y a d'étoiles dans l'univers (à peu près). Il y a donc besoin d'une solution souple, qui va savoir s'adapter, tout en évitant l'écueil d'une sur-complexité qui serait vite rédhibitoire. C'est l'objectif de VTherm.

Le tout premier choix que vous allez avoir à faire et qui a une importance sur l'optimisation, c'est de choisir le bon type de VTherm, adapté à votre installation :

1. over_switch: comme son nom l'indique le VTherm over_switchpermet de commander une entité de type switch (on/off). Que le switch soit un switch physique ou un switch virtuel, vous utiliserez ce type lorsque votre radiateur a juste besoin d'être allumé et éteint. C'est le cas de la plupart des radiateurs électriques ("grille-pain", à bain d'huile, avec brique réfractaire, avec ou sans électronique, avec ou sans fil pilote). Lorsque le switch est sur On, le radiateur chauffe et lorsque switch est sur Off, le radiateur ne chauffe plus. VTherm allume et éteint périodiquement le radiateur, jusqu'à atteindre la température souhaitée (dite consigne),
2. over_valve: les radiateurs à eau sont équipés d'une tête thermostatique elle-même équipée d'une vanne (TRV). Lorsque l'utilisateur change la consigne sur la tête, celle-ci ouvre plus ou moins la vanne jusqu'à ce que la consigne soit atteinte. Si la vanne de votre tête thermostatique est commandable directement dans Home Assistant (HA) via une entité de type number, ce type de thermostat est fait pour vous. VTherm va commander directement l'ouverture de la vanne à la place de la tête thermostatique.
3. over_climate: dans tous les autres cas, si vous avez déjà une entité climate dans votre HA, vous pouvez bénéficier des apports de VTherm avec ce type. Dans ce cas, VTherm pilote simplement la consigne du climate d'origine (nommé sous-jacent dans la suite). Ce type est nécessaire pour les pompes à chaleur (PAC), réversibles ou non, qui ne sont pas commandables autrement. Le principal inconvénient de ce type est que la régulation de température est faite par le climated'origine et pas par VTherm lui-même comme dans les deux premiers cas. Mais on va voir, qu'il est possible d'utiliser des fonctions avancées de régulation pour pallier les mauvaises régulations.

Avantages/Inconvénients de chaque type

Optimiser un VTherm over_switch

Les VTherm de type over_switchsont les plus simples à régler : 2 coefficients et une durée de cycle suffisent.

Les principes de régulation sont les suivants :

1. L'utilisateur ou une automatisation (ou un Scheduler par exemple) change la consigne de température sur le VTherm.
2. La température de la pièce à chauffer est remontée par un thermomètre connecté installé dans la pièce (à l'endroit où l'on souhaite prendre la mesure). De même un thermomètre extérieur est nécessaire (ou une intégration de type météo qui donne la température extérieure).
3. Lorsqu'un changement de consigne ou de température est détecté, VTherm recalcule le pourcentage d'allumage du radiateur à appliquer pour atteindre la consigne. La formule est indiquée ci-dessous. En sortie de ce calcul, nous avons donc le temps d'allumage sur un cycle d'allumage / extinction du radiateur. Si il n'y a pas besoin de chauffer, ce temps d'allumage est de 0. Il est égal à la durée du cycle si 100% de chauffe est nécessaire.
4. À chaque cycle, VTherm allume le radiateur pendant le temps calculé et l'éteint durant le reste du temps de cycle. La régulation se fait en faisant varier le temps d'allumage vs extinction. A chaque cycle, ces durées peuvent changer. L'optimum est atteint lorsque ces valeurs sont stables dans le temps.
5. L'ordre d'allumage (resp. extinction) transmis au switch, allume (resp. éteint le radiateur sous-jacent).

Formule de régulation (TPI)

La formule de calcul pourcentage d'allumage est la suivante :

on_percent = coef_int x (consigne - current_temp) + coef_ext x (consigne - temp_ext). (borné entre 0 et 1).

La durée d'allumage est alors : on_time = cycle_duration x on_percent

Constats

1. plus le coef_int est fort et plus le on_percent sera fort et "plus vite ça va chauffer" en cas d'écart de la température intérieure à la consigne,
2. l'influence de la température extérieure est directement corrélée à la valeur de coef_ext,
3. plus le cycle est petit et plus le switch, et donc son radiateur, seront sollicités par des cycles d'allumage / extinction.

Optimiser sa consommation

L'optimum de consommation est atteint lorsque le on_percent est stable. Voici quelques situations de régulation courantes et les moyens d'y remédier :

Cas 1

La température de consigne est éteinte, mais trop lentement (vous avez froid) : il faut augmenter le coef_intpour atteindre la consigne plus rapidement. Ce cas peut aussi être significatif d'une inertie importante (chauffage au sol par exemple) et dans ce cas, il conviendra d'allonger le cycle.

Cas 2

Dans ce cas, la température de consigne est atteinte rapidement mais la température de la pièce oscille autour de celle-ci (vous avez chaud, puis froid, puis chaud et vous dépensez trop d'énergie ...) : il faut baisser le coef_intpour chauffer moins fort.

Cas 3

La montée en température est rapide, mais vous n'atteignez pas la consigne (vous avez froid) : votre coef_extest trop petit. Le coef_extpermet de compenser les pertes de votre pièce lorsqu'il fait froid dehors. S'il est trop petit, en cas de température extérieure froide, la puissance envoyée n'arrive pas à compenser les pertes de votre pièce.
Ce cas peut aussi être caractéristique d'une mauvaise isolation de la pièce.

Cas 4

La montée en température est rapide, il n'y a pas d'oscillations (ou très faible) et en régime stable, la consigne est dépassée (vous dépensez beaucoup d'énergie) : c'est le signe que le coef_extdoit être baissé. La compensation des pertes de votre pièce est trop forte et doit être baissée. Vous allez faire des économies d'énergie.

Cas 5

Vous n'arrivez pas à atteindre la consigne, les réglages précédents ne fonctionnent pas et le on_percentest bloqué à 100% (vous avez froid et vous consommez beaucoup d'énergie) : votre chauffage est sous-dimensionné pour votre pièce ou elle est mal isolée. Il est toujours à fond, mais la consigne n'est pas atteinte.

Les bonnes valeurs

Il n'y a pas de bonnes valeurs puisque de nombreux paramètres entrent en jeu : taille de la pièce, puissance de chauffe disponible, isolation…,

Toutefois, on peut considérer que les valeurs moyennes suivantes permettent de démarrer sereinement la phase d'optimisation :

• coef_int: 0,6
• coef_ext: 0,01
• cycle_duration : 5 minutes (300 sec)

Zone de chauffage avec plusieurs radiateurs

Dans les grandes pièces, il est possible d'avoir plusieurs radiateurs commandé par un seul VTherm. Tous les radiateurs doivent être du même type (switch / valve / climate) pour que cela soit possible.

Dans ce cas, VTherm va distribuer la puissance nécessaire sur tous les radiateurs en évitant au maximum d'allumer les radiateurs en même temps.

Optimiser un VTherm over_valve

La phase de tuning et d'optimisation des VTherm over_valve est rigoureusement identique à celle des VTherm over_switch puisque le même algorithme TPI est utilisé. La valeur de on_percent pilote directement le taux d'ouverture de la vanne, ce qui évite l'inconvénient des cycles d'allumage/extinction.

Il y a cependant un inconvénient important à l'algorithme TPI : à chaque cycle, on a potentiellement une nouvelle valeur de on_percent et donc de taux d'ouverture de la vanne. Si chaque valeur est envoyée, la batterie du TRV s'épuise rapidement.

VTherm over_valveest donc équipé de 2 paramètres supplémentaires qui permettent de limiter le nombre de changements envoyés au TRV :

• auto_regulation_dpercent : un seuil en dessous duquel la variation de on_percent ne sera pas envoyé. Par exemple, si vous mettez 0,1, seule les variations de 10% du on_percentseront envoyées,
• auto_regulation_period_min : le délai minimal en seconde entre 2 envois à la vanne. Si vous mettez 300, cela veut dire que le VTherm enverra au maximum un changement d'ouverture de la vanne toutes les 5 minutes (300 secondes)

Régler un VTherm over_climate

Les principes de la régulation avec un VTherm over_climatesont schématisés ci-dessous :

1. L'utilisateur ou une automatisation ou le Scheduler donne la consigne à appliquer au VTherm.
2. En fonction de la température de la pièce (2), de la température extérieure (2b) et éventuellement de la température interne de l'équipement piloté (2c), une consigne différente est calculée par VTherm.
3. Cette consigne différente est envoyée à l'entité "climate" sous-jacente.
4. L'entité "climate" sous-jacente, pilote l'équipement directement. C'est ensuite l'équipement qui se régule tout seul.

On voit que pour ce type de VTherm, la régulation est faite par l'équipement lui-même. La marge de manœuvre de VTherm consiste à envoyer des consignes différentes de celles qu'il a reçues. Cette opération s'appelle auto-régulation dans VTherm et elle totalement configurable.

L'auto-régulation

Maintenant que vous avez compris le principe de l'auto-régulation, on va voir un peu plus dans le détail comment elle fonctionne. Elle est basée sur un algorithme de type PI (Proportionnel Intégral) mais adapté à notre besoin :

1. à chaque cycle, on calcule une erreur brute qui est la différence entre la consigne et la température de la pièce. Cette erreur est négative si la consigne est dépassée,
2. cette erreur s'accumule : s'il y a 1° d'écart au premier cycle et 0,5° au deuxième, l'erreur totale est de 1,5°,
3. cette erreur cumulée et l'écart avec la température extérieure sont agrégées pour calculer une nouvelle consigne,
4. si l'option est choisie, l'algorithme utilise en plus la différence entre la température interne de l'équipement et la température de la pièce pour compenser la consigne régulée,
5. la consigne régulée et éventuellement compensée est envoyée à l'entité climatesous-jacente.

Différents modes d'auto-régulation proposés permettent en un clic de choisir une auto-régulation :

1. Légère : la régulation (écart entre la consigne et la consigne régulée et compensée) maximale est de 1,5°C. À utiliser si nativement le pilotage de l'équipement est bien, mais que vous voulez accélérer un peu les montées en température,
2. Médium : avec une régulation maximale de 2°C, ce mode permet de réguler un peu plus sans trop abuser.
3. Forte : la régulation maximale est de 3°C.
4. Expert : en mode expert, vous pouvez définir vous-même tous les paramètres et les seuils de l'auto-régulation. Se référer au détail décrit ici.

L'algorithme est totalement décrit ici.

Quelques exemples de régulation et remèdes :

Cas 1 : si la régulation est trop forte, vous risquez d'avoir ce genre de courbes :

Cas 2 : régulation trop faible. La consigne est atteinte, mais avec beaucoup de délai

Cas 3 : consigne non atteinte, le sous-jacent ne chauffe pas assez longtemps

Ce cas arrive lorsque la température interne du sous-jacent augmente beaucoup plus vite que la température de la pièce. C'est le cas si le thermomètre interne de l'appareil est mal placé. Dans ce cas, le sous-jacent stoppe le chauffage et la régulation de VTherm ne suffit pas à compenser l'écart, même avec une régulation forte. La solution est d'indiquer à VTherm d'utiliser la température interne pour compenser l'écart. Cela se fait en cochant l'option comme décrit ici.

Cas 4 : la puissance de chauffe est trop faible. L'équipement sous-jacent est allumé en permanence à 100% mais la consigne n'est jamais atteinte. Il faut augmenter la puissance du chauffage dans cette pièce (ou isoler mieux).

Conclusion

L'un des tout premier usage de la maison domotisée est la gestion de l'énergie.

Le VTherm est une solution puissante pour aller encore plus loin dans la baisse de la consommation d'énergie liée au chauffage.

J'ai personnellement baissé ma facture d'électricité de 23% (maison full-électrique) entre 2022 et 2023, année de la mise en place de la domotique. Je tenais à vous en faire profiter de ces conseils et de mon retour d'expérience à travers cet article.

Note: l'arrivée de panneaux solaires en 2024 biaise le calcul entre 2023 et 2024, mais le cru s'annonce bien.

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