Dans le précédent article nous avons vu un prototype permettant de contrôler la chaudière. Dans cet article nous verrons le dispositif qui envoie les ordres à la chaudière en fonction de différents paramètres.

Les éléments utilisés sont les suivants :

un thermomètre intérieur (DS18B20, nRF24L01+) présent dans ma lampe de bureau
un thermomètre intérieur situé le séjour, caché dans le pot d’une plante (DS18B20, nRF24L01+, NiMH 1.2, module boost), non encore présenté sur ce site
un thermomètre situé dans la chambre (DS18B20, ESP8266, sur secteur), intégré dans le placard à côté de l’électronique d’éclairage à LED automatique, non encore presentés sur ce site
un thermomètre extérieur (DS18B20, nRF24L01+, NiMH 1.2V, module boost, panneau solaire, projet que je n’ai pas encore décrit car il a été victime du syndrome du prototype : on fait quelque chose, ça marche du premier coup, on le met en place sans jamais le mettre au propre parce qu’il marche parfaitement, et on l’oublie… et deux ans après il faut tout refaire car les défauts du prototype finissent par poser problème - dans le cas présent, l’électronique s’est retrouvée noyée à plusieurs reprises après de fortes pluies, et les contacts ont fini par se corroder)
une interface permettant de choisir le mode COLD, HOT et AWAY, le changement étant réalisé à travers une crontab
un programme serveur qui, en fonction du mode en cours et des températures, calcule s’il faut activer le chauffage ou pas et envoie la commande au dispositif relié à la chaudière

Données d’entrée

Le principe du contrôle climatique pour le chauffage est de se baser sur la température extérieure, afin d’anticiper les variations éventuelles de température intérieure. Je crois que c’est souvent mis en oeuvre dans les grands bâtiments tertiaires, en revanche cela me semble moins justifié pour une habitation. Dans le cas présent je souhaite me baser sur la température intérieure afin que les apports de chaleur, par exemple ceux de l’électroménager ou de la cuisine, soient pris en compte. Voici l’approche que j’ai retenue :

une “température de non chauffage”, d’environ 15°C d’après les différentes pages web que j’ai lues (à ajuster à l’usage). Cette température est un seuil de température extérieure à partir duquel on arrête de chauffer.
un calcul de température intérieure, sous forme de moyenne pondérée de différentes pièces (sachant que le poids change selon nuit/jour, par exemple la nuit, on pondèrera fortement la chambre, alors que le jour c’est plutôt le séjour qui prendra le pas)
une décision binaire chauffer/pas chauffer selon la comparaison de la température de l’étape précédente avec une valeur de consigne (différente selon le mode “chaud” et d’un mode “froid”)

C’est un gros défaut du chauffage central que de ne pas avoir la possibilité d’un contrôle fin pièce par pièce. J’espère à terme disposer d’un chauffage électrique que je pourrai piloter pièce par pièce en fonction de la température de cette pièce, ce qui m’éviterait le bricolage décrit dans cet article.

Contrôle de chauffage

Températures

Un programme serveur est responsable de calculer la température à intervalles réguliers. Pour cela il fait une requête HTTP adressée à la mini-application Flask que j’utilise pour stocker mes températures, et calcule une moyenne en fonction d’une pondération qui dépend de l’heure du jour.

Voici un exemple des températures relevées :

          {'bed': 18.75, 'living': 21.6875, 'office': 22.18, 'exterior': 6.25, 'pantry': 15.312}
{'bed': datetime.datetime(2016, 2, 29, 21, 9, 11, 853085), 'living': datetime.datetime(2016, 2, 29, 21, 16, 22, 277984), 'office': datetime.datetime(2016, 2, 29, 21, 7, 2, 392827), 'exterior': datetime.datetime(2016, 2, 29, 21, 6, 38, 335546), 'pantry': datetime.datetime(2016, 2, 29, 21, 15, 4, 386432)}

Consigne

La température obtenue est comparée à la température de consigne, qui dépend de l’état du programme. Il y a trois états :

HOT: température de consigne de 21.5°C
COLD: température de consigne de 18.5°C
AWAY: température de consigne de 12°C

En pratique, je n’utilise pas AWAY : quand je pars, je coupe tout simplement la chaudière. Ma femme ne manque pas de me faire remarquer, à chaque retour de vacances, qu’il fait froid, mais la maison est chaude en 2 heures, donc je ne vois pas bien l’intérêt de laisser fonctionner une chaudière en mon absence, même si c’est pour qu’elle chauffe très peu.

Le changement HOT/COLD est déterminé par une crontab qui ressemble à cela :

  ## Basic rule: "hot" period is 5h30-8h30, then 17h-20h30
30 5    * * *  heating_control.sh hot
00 17   * * *  heating_control.sh hot
30 8,20 * * *  heating_control.sh cold

## Wife is home on Mondays, Wednesday, Saturdays and Sundays: these days are full-hot 5h-20h
## Note minute = 01 to override the basic block above
01 5-19 * * mon,wed,sat,sun heating_control.sh hot

Exemple de fonctionnement

Voici un exemple du log de mon programme de contrôle. La température indiquée est exprimée en dixièmes de degrés. (Donc 215 = 21.5°)

2016-02-29 16:38:06: State: HOT. Burner power is 0. Int temp 220 2016-02-29 16:53:14: State: HOT. Burner power is 0. Int temp 218 2016-02-29 16:53:51: State: FORCED. Burner power is 100. Int temp 218 2016-02-29 17:08:52: State: FORCED. Burner power is 100. Int temp 227

FORCED est la réponse à la commande forcedheating. J’ai dû avoir froid dans mon bureau à ce moment là.

2016-02-29 17:14:05: State: HOT. Burner power is 0. Int temp 230 2016-02-29 17:29:13: State: HOT. Burner power is 0. Int temp 234 2016-02-29 17:44:20: State: HOT. Burner power is 0. Int temp 231 2016-02-29 17:59:28: State: HOT. Burner power is 0. Int temp 226 2016-02-29 18:14:36: State: HOT. Burner power is 0. Int temp 223 2016-02-29 18:29:44: State: HOT. Burner power is 0. Int temp 219 2016-02-29 18:44:52: State: HOT. Burner power is 0. Int temp 217 2016-02-29 19:00:00: State: HOT. Burner power is 0. Int temp 234 2016-02-29 19:15:09: State: HOT. Burner power is 0. Int temp 238 2016-02-29 19:30:16: State: HOT. Burner power is 0. Int temp 228 2016-02-29 19:45:24: State: HOT. Burner power is 0. Int temp 222 2016-02-29 20:00:31: State: HOT. Burner power is 0. Int temp 220 2016-02-29 20:15:39: State: HOT. Burner power is 0. Int temp 219 2016-02-29 20:31:05: State: COLD. Burner power is 0. Int temp 216 2016-02-29 20:46:13: State: COLD. Burner power is 0. Int temp 215 2016-02-29 21:01:20: State: COLD. Burner power is 0. Int temp 215 2016-02-29 21:16:28: State: COLD. Burner power is 0. Int temp 212 2016-02-29 21:31:36: State: COLD. Burner power is 0. Int temp 212 2016-02-29 21:46:44: State: COLD. Burner power is 0. Int temp 213 2016-02-29 22:01:51: State: COLD. Burner power is 0. Int temp 232 2016-02-29 22:16:59: State: COLD. Burner power is 0. Int temp 201 2016-02-29 22:32:07: State: COLD. Burner power is 0. Int temp 206 2016-02-29 22:47:14: State: COLD. Burner power is 0. Int temp 208 2016-02-29 23:02:22: State: COLD. Burner power is 0. Int temp 205 2016-02-29 23:17:29: State: COLD. Burner power is 0. Int temp 200 2016-02-29 23:32:37: State: COLD. Burner power is 0. Int temp 194 2016-02-29 23:47:45: State: COLD. Burner power is 0. Int temp 193 2016-03-01 00:02:53: State: COLD. Burner power is 0. Int temp 185 2016-03-01 00:09:39: State: COLD. Burner power is 100. Int temp 182

À ce moment dans la nuit, le brûleur va être activé pour remonter la température au delà de la valeur de consigne.

2016-03-01 00:24:15: State: COLD. Burner power is 0. Int temp 189

… et 25 minutes plus tard, il sera arrêté, alors que la température est remontée de 0.7°C. Cela arrivera plusieurs fois dans la nuit.

2016-03-01 00:39:22: State: COLD. Burner power is 0. Int temp 192 2016-03-01 00:54:30: State: COLD. Burner power is 0. Int temp 191 2016-03-01 01:09:37: State: COLD. Burner power is 0. Int temp 187 2016-03-01 01:24:44: State: COLD. Burner power is 100. Int temp 183 2016-03-01 01:37:46: State: COLD. Burner power is 0. Int temp 184 2016-03-01 01:52:52: State: COLD. Burner power is 0. Int temp 189 2016-03-01 02:08:00: State: COLD. Burner power is 0. Int temp 191 2016-03-01 02:23:07: State: COLD. Burner power is 0. Int temp 188 2016-03-01 02:38:14: State: COLD. Burner power is 0. Int temp 184 2016-03-01 02:39:17: State: COLD. Burner power is 100. Int temp 181 2016-03-01 02:54:24: State: COLD. Burner power is 0. Int temp 187 2016-03-01 03:09:31: State: COLD. Burner power is 0. Int temp 190 2016-03-01 03:24:37: State: COLD. Burner power is 0. Int temp 187 2016-03-01 03:39:13: State: COLD. Burner power is 100. Int temp 183 2016-03-01 03:52:47: State: COLD. Burner power is 0. Int temp 184 2016-03-01 04:07:54: State: COLD. Burner power is 0. Int temp 193 2016-03-01 04:23:01: State: COLD. Burner power is 0. Int temp 189 2016-03-01 04:38:08: State: COLD. Burner power is 0. Int temp 185 2016-03-01 04:39:42: State: COLD. Burner power is 100. Int temp 181 2016-03-01 04:54:18: State: COLD. Burner power is 0. Int temp 187 2016-03-01 05:09:25: State: COLD. Burner power is 0. Int temp 189 2016-03-01 05:24:32: State: COLD. Burner power is 0. Int temp 186 2016-03-01 05:30:03: State: HOT. Burner power is 100. Int temp 186

À partir de 5h30 du matin on réchauffe la maison à 21.5° afin de préparer le lever des occupants…

2016-03-01 05:45:10: State: HOT. Burner power is 100. Int temp 185 2016-03-01 06:00:17: State: HOT. Burner power is 100. Int temp 192 2016-03-01 06:15:24: State: HOT. Burner power is 100. Int temp 197 2016-03-01 06:30:32: State: HOT. Burner power is 100. Int temp 199 2016-03-01 06:45:39: State: HOT. Burner power is 100. Int temp 201

… au bout d’une heure, la température n’est pas complètement remontée (on a fait environ 50% du réchauffage nécessaire). Cependant, à 7h00, la pondération des différentes températures change, et la chambre se voit accorder moins d’importance. D’un coup, la température perçue va donc augmenter :

2016-03-01 07:00:15: State: HOT. Burner power is 0. Int temp 222 2016-03-01 07:15:23: State: HOT. Burner power is 0. Int temp 221 2016-03-01 07:30:31: State: HOT. Burner power is 0. Int temp 217 2016-03-01 07:39:23: State: HOT. Burner power is 100. Int temp 212

Interface utilisateur

Bouton “j’ai froid”

La partie matérielle qui gère la chaudière n’a pratiquement pas d’interface : elle est alimentée directement par la chaudière, donc il n’y a pas de bouton on/off, et puisque les températures et états sont gérés logiciellement par un serveur sous Linux, il n’est pas possible de les modifier. J’ai tout de même rajouté un bouton, dénommé “j’ai froid”. Lorsque vous appuyez sur ce bouton, le dispositif démarrera le brûleur pendant 20 minutes, ce qui est en général suffisant (sinon, il suffit d’appuyer à nouveau) pour fournir le confort manquant.

Ci-dessous des photographies du dispositif final (bien évidemment il est normalement caché sous la chaudière, le bouton est accessible mais invisible.

Commande “j’ai froid”

Le script heating_control.sh est minimaliste et envoie simplement un paquet UDP au programme serveur, qui reconnaît les commandes hot, cold, et away. Une autre commande est forceheating, qui force le programme à activer le brûleur pendant 20 minutes. Cette commande intervient à un niveau différent du bouton précédemment décrit, mais son effet est le même. Ma femme utilise le bouton car c’est le plus simple pour elle, mais quand j’ai froid et que je suis à mon bureau, j’utilise forceheating, cela m’évite de me lever !

Bilan

Ce montage est en fonctionnement depuis quelques mois et donne, à mon sens, de bons résultats. Il fait parfois trop froid ou trop chaud, mais c’est une conséquence du chauffage central au gaz sans robinets thermostatiques. Cette technologie (ou, plus exactement, cette absence de technologie) ne permet pas un contrôle suffisamment fin pour avoir un confort optimal en toutes circonstances.

Sven337

Régulation de chauffage central avec une chaudière Acléis - thermostat d'ambiance