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Centraliser la gestion du chauffage

A quoi sert le fil pilote ?

Le "fil pilote" est un système utilisé en France pour piloter de façon centralisée et par plages horaires les thermostats des systèmes de chauffage. En adaptant, la production journalière de chaleur à l'occupation d'un logement, une économie substantielle d'énergie d'environ 20% est généralement constatée.

Par suite d'une concertation entre les grandes marques françaises d'appareils de chauffage, cette technologie est devenue "standard de marché" pour les logements neufs construits à partir de 1995 mais n'a jamais eu caractère d'obligation, même si à partir de la RT2000, la présence d'un système de commande du chauffage par la réception de 4 ordres (confort, réduit, hors gel et arrêt) est rendue obligatoire. A la même époque, le Label Promotelec plus exigeant imposa à la livraison des logements neufs, la présence d'une programmation horaire centralisée et d'un délestage tarifaire quand la puissance du chauffage dépasse les 3000 Watts.


Le principe est simple : Par un fil dédié à cet usage, les programmateurs horaires et gestionnaires d'énergie "fil pilote" sont reliés aux thermostats des chaudières, aux thermostats embarqués sur les radiateurs électriques et sur les thermostats d'ambiances compatibles avec cette norme, et leur envoient sous forme de signaux électriques de faible intensité des ordres simples pour contrôler leur allure : Confort, Eco, Hors gel, Arrêt...

La régulation et la mesure de température étant toujours réalisée par le thermostat de chaque appareil, ces ordres sont appelés abaissement de température, délestage ou encore relance.


Utilisation simplifiée du pilote avec une horloge
L'allure de fonctionnement peut ainsi se gérer de façon simple et centralisée pour piloter un grand nombre d'appareils de chauffage sur des zones d'occupation intermittente. Par rapport au programmateur intégré au thermostat de chaque appareil, le fil pilote offre l'avantage d'un contrôle d'ambiance centralisée qui donne le moyen d'appliquer rapidement des dérogations par zones sans avoir à manipuler le thermostat de chaque appareil. Dans cet esprit, le développement des systèmes domotiques gérés à distance par Internet a donné naissance à une classe de gestionnaires de chauffage connectés qui s'adressent au FP du thermostat de chaque émetteur de chaleur (ou groupe d'appareils) au moyen d'un module sans fil connecté au FP.

Comment brancher les fils pilotes pour gérer 2 zones ?

L'asservissement des thermostats permet donc d'optimiser simplement l'utilisation des émetteurs de chaleur en programmant des plages horaires pendant lesquelles la température de consigne dite "de confort" réglée sur le thermostat sera maintenue ou abaissée en fonction de l'usage du logement (jour, nuit, présence, absence). Le protocole d'origine à 4 ordres a évolué au début des année 2000 pour un contrôle à 6 ordres donnant plus de choix pour le mode de chauffe réduite. La compatibilité ascendante est assurée.
  • Fil pilote 4 ordres : Confort, éco, hors gel, arrêt
  • Fil pilote 6 ordres (protocole défini par le GIFAM) : Confort, confort -1°C, confort -2°C, éco, hors gel, arrêt

Les signaux électriques :

Les commandes appliquées au fil pilote d'un radiateur

Norme :
  • Les ordres sont générés et pris en compte par rapport au neutre

  • Signaux électriques : 230 Volts 0,1 Ampère max

  • Le standard GIFAM encadre l'impédance d'entrée des récepteurs entre 100k et 500 kilo ohms, ce qui permet de relier de nombreux appareils de chauffage sur la même ligne. Souvent de 10 à 20 selon les caractéristiques du matériel émetteur. Par exemple, un programmateur pouvant délivrer 30 mA peut commander environ 15 thermostats d'impédance 200 K ohms.

  • Les signaux "confort -1°C" et "confort -2°C" correspondent à des périodes de présence du 230 volts alternatifs de 3 et 7 secondes espacées de périodes d'absence de signal d'environ 5 minutes. Pour des raisons techniques, la prise en compte de ces ordres peut demander un délai de 5 minutes. Quand un récepteur 4 ordres reçoit ces ordres spéciaux, il les ignore et reste en mode confort.

Confort : température de consigne en usage normal réglable de 7 à 30 °C par l'utilisateur
Eco ou réduit : température de confort abaissée de 3,5°C
Hors gel : régulation réglée sur 7 à 8°C
Arrêt : mise à l'arrêt de l'appareil (ou délestage)


Les fils pilotes se reconnaissent facilement car ils sont très souvent de couleur noire. Dans les logements qui en sont équipé, chaque boîte de connexion réservée au chauffage possède une liaison filaire FP qui va au tableau électrique. Les 3 autres fils habituels sont la phase, le neutre et la terre qui n'est pas utilisée sur les appareils de classe 2.

Boîte de connexion du radiateur

Pour donner la main aux ordres pilotes, l'appareil de chauffage doit souvent être placé dans un mode particulier appelé mode "auto" ou mode "horloge externe" selon les produits, à défaut les ordres pilotes seront ignorés. La plupart des thermostats donnent une priorité absolue à l'ordre de délestage "arrêt" venant du FP quelque soit le mode de fonctionnement en cours.

Bouton et molette de réglage du radiateur

Pourquoi le mode ECO ?

L'Ademe recommande de chauffer les logements d'habitation à 19 degrés Celsius en présence de personnes le jour et à 16 degré la nuit. Pour une période d'absence inférieure à 48 heures, il est conseillé un abaissement de 3,5°C par rapport à la température de consigne. Baisser davantage la température est plus énergivore pour une période courte, car les phénomènes thermiques produits par une relance plus importante consomment davantage d'énergie. Pour une absence supérieure à 48 heures, il est conseillé de basculer le thermostat en mode Hors Gel (8°C). Un abaissement de 3,5°C de la température de consigne du chauffage réduit la consommation d'énergie de 25% à 35% selon la température extérieure.

Dans la versions 6 ordres, les abaissements de 1°C et 2°C répondent mieux pour certaines personnes aux besoins de chaleur la nuit, notamment pour les nourrissons et les personnes âgées.

Comment brancher le fil pilote ?

La gestion du chauffage par fil pilote a été initialement prévu pour les habitations disposant d'un câblage électrique comprenant un fil supplémentaire (fil souvent noir, voire gris) entre chaque emplacement destiné à recevoir un émetteur de chaleur et le tableau électrique. Dans ce cas, un programmateur hebdomadaire filaire est installé dans le coffret électrique ou déporté dans le logement au moyen d'une liaison BUS. Les fils pilotes sont reliés entre eux par zones et ces regroupements sont connectés au système de programmation horaire qui fournit les signaux. Le programmateur fil pilote doit être alimenté sur la ligne du différentiel qui protège les radiateurs électriques et être protégé lui-même par un disjoncteur de calibre maximal 2 ampères. En cas, d'inversion du câblage de la phase et du neutre sur l'un des appareils, les ordres FP seront en partie invalides.

Le sectionnement des fils pilotes : La norme NF C 15-100 qui fixe les règles de sécurité des installations électriques s'est intéressée au fil pilote. Elle prescrit comment couper les fils pilotes en laissant plusieurs possibilités. Dans le logement neuf, les disjoncteurs des lignes de chauffage sont généralement de type 1P + N + CA, soit une phase, un neutre et un contact auxiliaire pour coupure du pilote. Le sectionnement peut aussi se réaliser d'autre façons : dans un dispositif couplé ou non par un lien mécanique au disjoncteur du radiateur, de façon indépendante ou en le débranchant manuellemnt avec la présence d'étiquettes sur lesquelles sont marqué en rouge "Attention fil pilote à sectionner" :
  • sur le tableau de répartition,
  • sur la boîte de connexion encastrée située au dos de l'équipement de chauffage,
  • dans un dispositif général comprenant tous les interrupteurs du chauffage.

Et si les fils pilotes ne sont pas câblés ?

Exemple de communication par ondes radios : Dans les logements anciens qui ne disposent pas d'origine du câblage du fil pilote, il possible d'utiliser des kits composés d'un programmateur horaire mural qui communique par ondes radios ou par courant porteur (cpl) avec des récepteurs fixées à côté ou au dos de chaque radiateur. Ces cassettes réceptrices sont alimentées au secteur et connectées au fil pilote du thermostat.

Câblage d'un programmateur fil pilote par onde radio

Dans cette exemple, chaque radiateur est protégé par un disjoncteur 10 ampères. Le programmateur est protégé par disjoncteur 2 ampères. En amont, l'ensemble du dispositif de chauffage électrique est contrôlé par interrupteur différentiel 30 milliampères assurant également une coupure en cas de surintensité à 40 ampères.



Programmation de plages horaires en fonction de l'occupation des pièces

Un programmateur 1 zone, suffisant dans bien des cas gère 2 niveaux de chauffe identiques pour toutes les pièce. Si le logement est occupé toute la journée tous les jours de la semaine, un programmateur 2 zones est conseillé pour gérer indépendamment les pièces de jour et de nuit. Les programmateurs 3 zones donnent la possibilité de programmer des horaires de chauffe spécifiques à un usage particulier d'une pièce, par exemple la salle de bain.

L'utilisation habituelle du mode pilote donne la possibilité à l'utilisateur de choisir entre des programmes prédéfinis en usine et/ou de régler pour chaque jour de la semaine et pour chaque période d'une demi-heure ou d'une heure, une allure de chauffe aux niveaux "confort" ou "économiques". Les gestionnaires d'énergie plus évolués que les simples programmateurs donnent la possibilité de gérer le délestage et la mise hors gel en fonction de signaux délivrés, par exemple par le fournisseur d'énergie.

Exemple de plages horaires programmées pour le chauffage

Thermostat d'ambiance connecté au fil pilote :

Dans certains cas, il est intéressant d'utiliser un thermostat d'ambiance mural ou connecté. Celui-ci sera souvent redondant avec le thermostat embarqué sur le radiateur. Le contacteur de puissance du thermostat d'ambiance peut commander directement l'alimentation électrique des émetteurs de chaleur, mais les thermostats électroniques ou numériques ne supportent pas les mises sous tension et coupures répétées, il est donc recommandé d'agir sur la télécommande FP.

Le contacteur d'ambiance est relié au fil pilote

Le contacteur d'ambiance sera relié au fil pilote du thermostat de façon à réguler la température en donnant les ordres "confort" et "arrêt". La demi-alternance positive 230 volts de l'ordre arrêt est fabriquée en insérant une diode (1N4007) en série avec le contacteur. Dans cette configuration le thermostat intégré à l'appareil de chauffage est réglé environ 2°C au dessus de la consigne d'ambiance de façon à ne pas interférer.

Remarques :

La connexion électrique au secteur (230 volts) de tous les appareils communiquant entre eux par le protocole pilote doit impérativement respecter le repérage de la phase et du neutre. A défaut, les signaux électriques ne seront pas correctement interprétés. Par exemple, en cas d'inversion de la phase et du neutre sur l'alimentation d'un radiateur, le thermostat prend la phase pour référentiel. Lorsque le programmateur envoie la phase 230 volts sur le fil pilote pour donner un ordre ECO, le thermostat qui a son référentiel sur la phase ne voit rien et reste en mode CONFORT.

Sur les installations qui ne sont pas équipées d'un fil pilote, le fil de terre même s'il n'est pas utilisé, ne doit pas pour des raisons de sécurité être utilisé pour véhiculer les ordres pilotes.

Lorsque le fil pilote n'est pas utilisé, il est laissé "en l'air" au dos du radiateur et isolé au moyen d'un ruban adhésif. Ne jamais le relier à la terre.

A l'heure du numérique et de la domotique connectée, le système FP montre un peu plus ses limites dans un environnement numérique. L'impossibilité de gérer un accusé de réception des ordres en communication mono-directionnelle et l'absence de signal valant pour l'ordre confort posent des problèmes de sécurité. Cette particularité est héritée de la nécessité dans les années 90 de rester compatible avec les premiers gestionnaires de chauffage qui passaient les thermostats électromécaniques en "mode réduit" en apliquant une fraction de la tension 220 volts sur la sonde de température.


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