Rédaction le 31/12/2018
Mise à jour le 31/12/2019

Quel est l’intérêt ? Soyons pragmatique :

• Votre ballon d’eau chaude marche comme un “gros ressort” c’est-à-dire que pour chauffer l’eau, sa régulation rebondit. Il démarre à 22H30 (suivant vos heures creuses) et maintient sa température jusqu’à la fin de ces dernières… un coût inutile ! Optimisons la chauffe au mieux en fonction de la température de l’eau chaude.
• Autre intérêt : déroger l’eau chaude en cas d’absence prolongée et là encore économiser.
• D’autres idées : piloter la consigne en fonction du nombre de personnes, votre présence, gérer au mieux votre énergie consommée sur ce ballon, identifier les douches/bains etc

Nous avons de quoi transformer une Raspberry comme remontée d’informations en suivant cet article.

Quelques liens théoriques pour mieux comprendre la chauffe d’un ballon d’eau chaude :

https://blog.elyotherm.fr/2013/08/reglage-optimisation-courbe-de-chauffe.html

https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01478676/document

https://conseils.xpair.com/actualite_experts/performances-mesurees-chauffe-eau-thermodynamiques.ht

Pré-requis :

• un ballon d’eau chaude électrique,
• un module DIO tableau électrique,
• l’accès à son tableau électrique,
• une Raspberry avec capteur de température DS18B20, une résistance 4,7 kOhms fonctionnelle via Jeedouino,
• préférable : une remontée téléinfo de son compteur électrique pour une meilleure gestion des heures creuses/heures pleines,
• le plugin Gestion du Chauffe-Eau acheté de Mika (sinon Thermostat + Agenda),
• le plugin Virtuel pour la mise en forme (facultatif),
• la remontée de la consommation d’eau (article futur).

Pour rappel, je vous conseille d’acquérir quelques éléments matériels pour pouvoir piloter au mieux votre ballon d’eau chaude :

• une Raspberry. J’ai tourné pendant plusieurs mois sur du nodeMCU. Mais il faut se rendre à l’évidence, la stabilité d’une carte Wifi de ce type pose un réel problème pour une installation fiable et cela même avec un Wifi ou un réseau de qualité. J’ai testé depuis plusieurs mois maintenant Raspberry en CPL/Ethernet ou Raspberry Wifi (pour l’extérieur) et je dois dire que là, je n’ai aucune fausse note !

Raspberry Pi 3 Official Desktop Starter Kit (16GB, Black)

• un module DIO de pilotage qui sera ajouté au tableau électrique. Il existe toutefois un inconvénient malgré un avantage certain, son prix ! Il vous faudra mettre les mains dans votre tableau électrique ! Attention, si vous ne savez pas ce que vous faites. C’est votre responsabilité, pas la mienne 😉 ! Autre inconvénient, lors d’une coupure électrique, il faudra veiller à avoir un retour à OFF du module DIO, sinon votre ballon chauffera ! Pour ma part, j’ai inclus cela dans la gestion de l’onduleur (voir plus bas).

Getdio 54755,Module Luminaire On/Off

• enfin, comme présenté dans l’article de la Raspberry, il vous faudra un capteur de température de type DS18B20 que nous allons mettre en parallèle du capteur de température de votre thermostat actuel de ballon d’eau chaude. Relisez l’article en question, vous trouverez un site pour les montages (une résistance de 4,7 kOhms entre l’alimentation et l’information donnée par votre capteur).

TOOGOO(R) DS18B20 Sonde Capteur Numerique de thermique Temperature Cable 1 Metre

• un ballon d’eau chaude… oui c’est bien bête !

Installation matérielle

J’écarte donc l’installation de la Raspberry, Jeedouino, le capteur DS18B20 puisque vous avez déjà un guide à ce sujet et qu’internet est rempli de tutoriels pour faire cela.

Vous arrivez donc à une Raspberry configurée sous Jeedouino et son capteur de température qui doit vous remonter, à minima, la température ambiante de l’endroit où il est positionné. Vous pouvez adapter cette partie si vous possédez un autre système de remontée de température sous forme d’un capteur fiable, petit et intégrable dans votre ballon.

Maintenant, il faut piloter le ballon d’eau chaude et mesurer l’eau chaude en question.

Je le redis, mais si vous n’êtes pas doués en électricité, passez votre chemin ou alors soyez responsable 😉 !

Après avoir coupé l’électricité, identifiez dans votre tableau électrique 2 ou 3 éléments de pilotage :

• contacteur avec module puissance de votre ballon (1 seul élément fait les deux) OU
• disjoncteur et contacteur séparés
• ET module HC/HP qui prend l’information depuis votre compteur électrique) de votre ballon d’eau chaude.

Je vous renvoie vers ces liens très complets :

https://schema-electrique.net/cablage-branchement-contacteur-jour-nuit-heures-creuses-chauffe-eau.html

https://www.maisonbrico.com/conseils-bricolage/relais-heures-creuses-schema-branchement,540.html

Dans le principe, pour ma part, j’ai supprimé la gestion AUTO (c’est à dire HC) pour y ajouter mon module DIO. J’ai donc conservé la faculté de couper totalement mon ballon (OFF sur le module) ou forcer une chauffe à la main (ON sur le module). Autre principe, je ne pilote directement “en série” la puissance du ballon d’eau chaude (sinon il faudrait un module de 3000W !) mais je pilote simplement l’alimentation du contacteur du ballon d’eau chaude. Ce contacteur “ferme” ou “ouvre” l’alimentation du ballon (c’est votre “contacteur” de puissance.

Dans le schéma de principe précédent :

• récupérez une phase faible puissance (module 2A donc peu de puissance) qui vous servira de phase IN de pilotage sur module Chacon (fil rouge) ;
• idem pour le neutre qui servira de neutre IN de pilotage sur module Chacon (fil bleu) ;
• la phase OUT de pilotage de votre module Chacon vers le module de puissance de pilotage du ballon d’eau chaude doit être reliée à l’entrée de pilotage A1 ;
• le neutre OUT de pilotage de votre module Chacon vers le module de puissance du pilotage du ballon d’eau chaude doit être relié à l’entrée de pilotage A2.

Vous pouvez modifier ce schéma si vous voulez tenir compte des fils C1/C2 du compteur qui autorise le basculement HC/HP si vous le souhaitez pour ma part. Je veux pouvoir forcer mon ballon d’eau chaude même en HP, donc la domotique est reine.

Je vous renvoie vers un fil du forum où nous avions exposé les schémas (cliquez ici !) suivant si vous souhaitez conserver ou non l’aspect HC/HP ou laissez Jeedom tout gérer.

Ensuite, après avoir remis l’électricité, ajoutez votre module à votre plugin RFXcom :

Mettez en place vos virtuels pour une mise en forme adaptée. Vous pouvez relire l’article sur le pilotage des éclairages ou bien l’article sur le monitoring pour le principe des virtuels. Personnellement, j’en ai pour la température de l’eau chaude afin d’avoir un joli design !

Côté agrégateur (la Raspberry) :

Côté pilotage du ballon (le module DIO) :

Côté virtuel de mise en forme :

Celui en “cercle” est obtenu avec le widget “(Design) Temperature (widget)” que vous pouvez télécharger sur le market Widget. Il est configuré avec les paramètres suivants :

Reste donc à monter votre sonde de température dans votre ballon. Là encore, je ne peux que vous recommander d’être prudent. Dans mon cas, après remplacement restant, j’ai opté pour un ballon de marque Equation (Leroy Merlin) modèle Anode à courant imposé en titane avec une résistance de 2,4 kW de type Stéatite hors d’eau anticalcaire, monté sur socle.

J’ai donc démonté le thermostat présent (accessible par le dessous). J’ai conservé le réglage d’origine de la température de chauffe (pour éviter une chauffe trop haute si jamais le module passait en défaillance) et j’ai monté en parallèle de la sonde existante, le capteur DS18B20.

Note : il se peut que l’espace soit restreint. Vous pouvez retirer le capot “métal” du capteur pour ne conserver que le capteur DS18B20 d’origine.

Mise en place sous Jeedom

Première partie, la gestion de la chauffe quotidienne. Dans mon cas, nous avons un mode quotidien et un mode weekend. Mika a développé un plugin Chauffe-Eau qui permet d’estimer au mieux la chauffe en fonction de la température de l’eau chaude. Je l’ai “assisté” pour intégrer des fonctions de lissage, d’approximation afin d’optimiser au mieux cette durée.

Voici un exemple de configuration de ce que vous pouvez réaliser ! Mika a intégré pas mal d’indicateurs que j’avais mis de mon côté peu à peu :

• ratio de chauffe (durée de chauffe divisé par le delta de température),
• puissance estimée,
• il a même récemment ajouté le second temps de chauffe en cas de “loupé”.

Ajoutons ce ballon d’eau chaude, on clique sur Ajouter et on se laisse guider :

• 200 l de capacité,
• 2400W de puissance active de chauffe,
• sélectionnez la température remontée par votre Raspberry (son virtuel est préférable),
• répétition de commande (ON/OFF) toutes les 30 minutes (en cas de non-réception de l’ordre, on répète le même ordre),
• la commande de chauffe du module DIO précédent,
• personnellement, en cas de délestage, je souhaite que le ballon s’arrête à l’heure.

Dans l’onglet “commandes”, j’historise seulement l’état de fonctionnement et l’état du chauffe-eau (3 mois).

Comme je me lève tôt (je suis le premier), je souhaite que l’eau chaude soit à température à 5h30 pour :

• réserver un second tour de chauffe si la température était en dehors de la plage fixée,
• tout en restant en heures creuses et en réduisant la durée de non-utilisation avant la première “douche”.

Vous pouvez piloter la consigne par une heure de déclenchement (le cas classique du contacteur HP/HC), je préfère personnellement demander une mise à disposition de l’eau chaude pour 5h30 sur 2 consignes différentes de 50 (6 jours sur 7) ou 60°C (la nuit du vendredi au samedi) :

Comme j’ai la remontée des informations de mon compteur Linky, je connais l’information HC/HP. A défaut, vous pouvez tout à fait sur le même modèle que le jour/nuit piloter un booléen HC/HP de votre contrat d’électricité. Relisez l’article si vous avez des questions. Je fais donc le choix d’autoriser une chauffe de l’eau si :

• je n’ai pas activé la dérogation d’eau chaude (exemple, nous sommes partis plus de 2 jours),
• je ne suis pas en heures pleines, donc je suis en heures creuses !

Enfin afin de mieux piloter le ballon et compléter cet excellent plugin je lance quelques scénarios dont vous aurez les explications… plus bas !

• j’active le module DIO à l’allumage du chauffe-eau,
• je lance le scénario de démarrage de chauffe de l’eau pour récupérer les grandeurs importantes,
• je coupe le module DIO à l’extinction du chauffe-eau,
• je lance un scénario de clôture à la fin de la chauffe pour déduire les grandeurs de suivi et de notifications.

Le premier scénario permet de détecter si le plugin réalise un rebond, chose pour quoi il a été conçu ! J’ai eu le cas UNE fois en 1 an. Autant dire, pari réussi :

• je teste une variable de premier démarrage (c’est-à-dire 0 rebond),
• que je passe à 1 si c’est le premier (autrement dit le coup suivant ce sera un rebond…),
• je stocke la température de début de chauffe,
• je stocke la consigne,
• je stocke l’heure de démarrage,
• je notifie que ça démarre sur mon Telegram.

Le second scénario bien que lancé par le plugin est aussi lancé par un événement provoqué sur Etat du Chauffe-Eau :

[Eau Chaude][Chauffe Eau][Etat du chauffe-eau]

Dans le principe :

• Si le ballon d’eau est arrêté, donc que la chauffe est finie,
• qu’il s’agit du premier démarrage,
• alors :
  • je réinitialise la variable de premier démarrage pour la fois suivante,
  • je stocke la température de fin,
  • l’heure de fin de chauffe,
  • je calcule le delta de température,
  • je calcule le delta de temps pour monter en température en secondes puis en minutes,
  • j’en déduis le ratio correspondant (par 1000),
  • je calcule la plage autour de la consigne autorisée (à 2° près – la sonde et l’électronique ayant une inertie il n’est pas rare de voir la température continuer de monter après l’arrêt de la chauffe, l’eau se mélangeant et la résistance refroidissant peu à peu – l’eau chaude monte, l’eau froide descend).

variable(fin_temperature_chauffe)-variable(debut_temperature_chauffe)
variable(fin_time_chauffe)-variable(debut_time_chauffe)
variable(delta_timechauffe)/60
1000*variable(delta_chauffe)/variable(delta_timechauffe)

• si tout est OK (en bas), je notifie que la chauffe est réussie
• sinon je NE suis PAS dans la plage de la consigne autorisée (le ! au début de la condition)

!(variable(consigne_ecs_min) < #[Eau Chaude][Eau Chaude][Eau Chaude]# AND variable(consigne_ecs_max) > #[Eau Chaude][Eau Chaude][Eau Chaude]#)

• alors je notifie que je lance un second tour de chauffe,
• je réactive la chauffe du ballon :
  • soit je sois limite sur les heures creuses (6h25 – le plugin s’arrêtera de chauffer de toutes les manières quand la condition HC ne sera plus vraie),
  • soit je suis dans la consigne tout en étant dans les heures creuses et j’attends (wait) que :

(#time# == 0625 OU (variable(consigne_ecs_min) < #[Eau Chaude][Eau Chaude][Eau Chaude]# AND variable(consigne_ecs_max) > #[Eau Chaude][Eau Chaude][Eau Chaude]#)) ET #[Consommation][PTEC][Etat]# == “‘HC'”

• la première heure de dispo étant 5h30, cela ne peut pas dépasser (6h30-5h30 = 60min x 60 secondes = 3600 secondes MOINS 5 minutes au cas où = 3300 secondes !) soit 3300 secondes en timeout du wait.

• je stocke comme précédemment la température de fin de chauffe, l’heure, les deltas de température, temps, le ratio etc.
• je teste ensuite si c’est OK ou non et je notifie avec Telegram.

Un peu long mais voici le résultat sur Telegram le matin :

• quand tout est OK,
• quand il a fallu deux tours.

A 1,5° près – 7 min de chauffe…

Je stocke les valeurs de ratio, durée, delta et consigne dans des virtuels de mise en forme (1 à 3 mois d’historisation) :

Qui ne sont que les variables des scénarios :

La dérogation

Comme vous l’avez vu dans la configuration du plugin, j’ai ajouté une condition de dérogation. Si nous partons longtemps, je ne chauffe plus l’eau. L’intérêt est double :

• réactiver la chauffe la veille de notre arrivée souvent avec une sous-estimation du plugin de la durée de chauffe (le second tour prend alors tout son sens),
• économiser pendant plusieurs jours des chauffes inutiles !

Un simple interrupteur virtuel comme présenté dans l’article du pilotage des lumières avec un peu de notifications par dessus :

Où j’ai appliqué le widget présenté dans ce même article.

Un scénario qui gère les notifications sur condition de l’état de ce virtuel : [Eau Chaude][Dérogation Eau Chaude][Dérogation ?]

Si la dérogation est activée :

• notification par Telegram,
• je coupe la chauffe si jamais elle tournait,
• je cache l’équipement et je le désactive,
• si présent dans la maison, un coup de synthèse vocale par JPI.

Si la dérogation est désactivée… euh, ça devrait aller !

Pour aller plus loin !

J’utilise le suivi conso pour suivre la consommation du ballon et du coup, je suis sa consommation toutes les semaines !

Je mets cela en forme sous Telegram chaque dimanche à minuit :

Comme je stocke les ratio, delta etc je vois si notre utilisation est “stable” ou non … (oubliez le 29 et 30/12 qui étaient des tests et une surchauffe annuelle).

Plus sympa, le suivi de la température de l’eau par rapport à la consigne :

• on voit bien que l’eau chaude monte après la fin de la chauffe, l’eau se mélangeant,
• on voit bien le changement de consigne : semaine/weekend,
• on voit bien les utilisations de l’eau chaude !

Le 29 j’en ai profité pour faire monter le ballon plus haut que d’habitude, histoire de “bien bien” chauffer.

Si d’ailleurs, on zoome et qu’on regarde la consommation d’eau au même instant, on pourrait en déduire le coût d’une douche ou d’un bain tant sur les litres utilisés que la chauffe équivalente (pour cela il faut remonter votre consommation d’eau – article à suivre !).

Pour terminer ce long article un exemple de mise en forme de tout cela dans mon design de gestion :

• j’affiche l’évolution de la température de l’eau sur une semaine,
• la consigne correspondante,
• la possibilité de déroger la chauffe (disponible aussi sur Domowidget sur nos téléphones respectifs),
• la durée de la prochaine chauffe,
• la durée de la précédente chauffe et la remontée réalisée en température.

A vous !

Vous voilà avec la possibilité de suivre, déroger, piloter votre ballon d’eau chaude ! Le vrai intérêt – avoir une durée de chauffe réduite à son maximum…

La conclusion de ce long article !

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Merci à vous ! 😉