Conduire une installation

Une installation reçue reste à conduire : régler la loi d'eau, programmer les horloges, choisir entre ralenti et arrêt de nuit, passer en été, tenir le carnet, répondre aux alarmes. Ce chapitre suit l'exploitant sur deux installations du cours, la maison du chapitre 17 et le plateau de bureaux du chapitre 65. Une loi d'eau trop raide coûte à la maison 19,2 % de gaz sur l'année. Par grand froid, l'arrêt de nuit fait gagner 26,3 % au plateau, mais laisse l'air à 14,0 °C à l'arrivée du personnel. Tous les nombres viennent du modèle du cours.

70.1 Le métier de l'exploitant

Le travail quotidien de l'exploitant tient en quatre gestes : regarder, relever, régler, consigner. Il relève à heure fixe les index de gaz, d'eau d'appoint et d'heures de marche, avec la température extérieure. Il ne règle qu'une chose à la fois et attend que le bâtiment ait répondu. Il consigne au carnet ce qu'il a lu, changé, et pourquoi. Un défaut de conception se paie une fois, un réglage faux tous les jours.

Le plateau compte 100 bureaux de référence, chauffés par des ventilo-convecteurs à quatre tubes sur un circuit à loi d'eau, et une centrale de traitement d'air avec récupérateur et batterie chaude. Deux chaudières à condensation en cascade donnent 72,22 kW utiles en 45/35 °C ; un groupe d'eau glacée de 120 kW alimente les batteries froides. La pointe de chauffage, relance comprise, vaut 47,61 kW (chapitre 65).

70.2 La loi d'eau

Une installation est dimensionnée pour le jour de base, ici −7 °C. Le reste de l'hiver, l'émetteur doit rendre moins. La loi d'eau baisse la température de départ quand il fait doux, pour que l'émetteur rende à peu près ce que la pièce perd. Elle évite les surchauffes, réduit les pertes des tuyauteries (chapitre 29) et abaisse le retour : une chaudière à condensation ne condense que si son retour reste sous la rosée des fumées, 54,9 °C au gaz naturel avec l'excès d'air du cours (chapitre 28).

La maison a six radiateurs dimensionnés en 55/45 °C à −7 °C pour 20 °C. Sa loi nominale donne 55,00 °C à −7 °C, 39,40 °C à +5 °C et 31,98 °C à +10 °C, en fonction de la température lue par une sonde posée au nord. Elle n'est pas droite, car l'émission d'un radiateur croît plus vite que l'écart de température (exposant 1,3, chapitre 26). Le régulateur la reproduit par une famille de courbes, choisie avec deux boutons.

θ_départ = 20 + d + (S / S₀) · (θ_loi(θ_e) − 20)

La pente S compte les kelvins de départ gagnés par kelvin de froid entre 20 et −7 °C ; pour la maison, S₀ = 35/27 = 1,296. Le décalage d translate la courbe. À −7 °C, 0,1 de pente en plus monte la pièce de 1,22 K, et 1 K de décalage de 0,45 K ; à +5 °C, ces gestes donnent 0,62 K et 0,42 K. La pente agit surtout par grand froid, le décalage partout. D'où la règle : un défaut par temps doux se corrige au décalage, un défaut par grand froid à la pente.

Exemple : une loi d'eau trop raide, puis trop plate

1. Pente nominale 1,296 : la maison tient 20,0 °C partout, avec 55,0/45,0 °C par −7 °C et 39,4/34,6 °C par +5 °C.
2. Pente 1,6, pièce témoin sans robinet thermostatique. À −7 °C : départ 63,2 °C, pièce 23,7 °C, retour 51,6 °C, tout près de la rosée. À +5 °C : départ 43,9 °C, pièce 21,9 °C, retour 38,3 °C.
3. Par +5 °C, la chaudière fournit 1 574 W au lieu de 1 341 W, et son rendement sur PCS tombe de 93,3 % à 92,1 % : la surchauffe se paie en chaleur et en condensation perdue.
4. Sur l'année, la chaleur passe de 6 544 à 7 667 kWh (+17,2 %), le gaz de 7 061 à 8 420 kWh PCS (+19,2 %), le rendement saisonnier de 92,7 % à 91,1 %.
5. Pente 1,0 : pièce à 16,4 °C par −7 °C et 18,2 °C par +5 °C. Le gaz descend à 5 816 kWh PCS, mais c'est de l'inconfort, pas une économie.

70.3 Régler une loi d'eau par itérations

L'exploitant ne connaît ni S₀ ni l'émission réelle des radiateurs. Il règle par essais sur une pièce témoin, après au moins une journée de temps stable, car la masse met des heures à répondre (70.4). Il corrige le décalage un jour doux, la pente un jour froid, et recommence. Les deux corrections se gênent : chacune dérange le point réglé par l'autre.

Exemple : régler la maison par allers-retours

1. Départ : pente 1,6, décalage nul ; la pièce est à 21,91 °C par +5 °C et 23,72 °C par −7 °C.
2. Jour doux : décalage −4,55 K. Jour froid : pente 1,465. Le point froid tombe à 20,00 °C, mais la baisse de pente ramène le point doux à 19,16 °C.
3. Passages suivants : −2,52 K et 1,390, 19,53 °C ; −1,40 K et 1,348, 19,74 °C ; −0,77 K et 1,325, 19,86 °C.
4. L'écart au point doux est multiplié par 0,55 environ à chaque passage. Deux passages de plus, à 1,305 et −0,24 K, donnent 19,96 °C, près de la courbe nominale. Chaque passage demande un jour doux et un jour froid : le réglage s'étale sur des semaines, noté au carnet.

70.4 L'intermittence et les constantes de temps

Réduire le chauffage hors occupation économise ce que le bâtiment ne perd plus pendant qu'il refroidit, et coûte une relance. Le bilan dépend des constantes de temps, rapport de la chaleur stockée à la chaleur perdue.

τ = C / H

θ(t) = θ_∞ + (θ₀ − θ_∞) · e^−t/τ

Le modèle à une capacité donne l'ordre de grandeur : une masse C reliée à l'extérieur par une conductance H rejoint son équilibre θ_∞ en exponentielle. Le cours utilise le réseau 5R1C de l'EN ISO 13790:2008 (chapitre 21 ; norme retirée, remplacée par l'EN ISO 52016-1:2017), où toute l'inertie est portée par un nœud de masse. Le bureau lourd a 5,616 MJ/K, soit 260 kJ/(m².K), et 14,38 W/K, conductance calée sur le chapitre 65. Sans chauffage, sa masse se vide avec τ = 105,6 h, voisin de C/H : une nuit de 14 h n'en parcourt qu'une petite part. Quand le thermostat tient l'air, la masse se recharge avec τ = 7,1 h : une relance se compte en heures. En classe très légère, 80 kJ/(m².K), ces constantes tombent à 32,6 h et 2,3 h. Un vrai bâtiment a plusieurs capacités, de l'air aux dalles, mais la leçon tient : l'économie vient de la baisse de la température moyenne, la relance se paie en recharge de la masse.

Le ralenti garde la nuit une consigne réduite, ici 15 °C. L'arrêt coupe et ne garde qu'un hors-gel à 8 °C. Tous deux relancent à heure fixe, ici 6 h. L'optimiseur cherche chaque nuit, à 2 min près, la relance la plus tardive qui tient l'air à 18,5 °C au moins de 8 h à 18 h. Pendant une relance, le circuit passe au départ maximal des chaudières, 45 °C.

Sur le pupitre de la figure 70.1, l'enregistreur trace sur 24 h l'air d'un bureau d'un trait épais et le départ du circuit en rouge, sur la bande grise de l'occupation. Le pointeur fixe la température extérieure, les flèches la pente, la touche M le régime ; voyants et compteur de gaz suivent le calcul, celui du modèle du cours refait dans la page et contrôlé sur 84 points. La visite automatique reprend dix secondes après la dernière action.

70.5 Relance et optimiseur sur le plateau

Exemple : une journée à −7 °C sur le plateau, classe lourde

1. Continu à 19 °C : 724,8 kWh de chaleur pour la journée. Le besoin permanent vaut 302,0 W par bureau ; au départ de 45,0 °C, un ventilo-convecteur rend 380 W sous 19 °C.
2. Ralenti, relance à 6 h : 615,5 kWh, soit 15,1 % d'économie, mais 16,29 °C seulement à 8 h malgré 42,2 kW de relance.
3. Arrêt, relance à 6 h : 534,0 kWh, 26,3 % d'économie. L'air descend à 11,62 °C, n'est qu'à 14,01 °C à 8 h malgré 45,7 kW, et ne dépasse pas 15,26 °C de la journée.
4. Optimiseur : pour tenir 18,5 °C, il relance à 0 h 02. La journée coûte 693,6 kWh : 31,2 kWh et 4,3 % d'économie, 2,9 m³(n) de gaz.
5. Les 45,7 kW de relance restent loin des 72,22 kW des chaudières. Ce sont les émetteurs qui manquent : à 45 °C, ils rendent 43,8 kW dans des bureaux à 15 °C, 38,0 kW à 19 °C. Leur marge, 380 W pour 302,0 W, soit 26 %, fixe la durée de la relance.

Par temps doux, la marge grandit. À 0 °C, l'optimiseur relance à 3 h 08 et économise 6,1 % ; à +5 °C, à 5 h 02, 8,4 % ; à +10 °C, à 7 h 20, 15,3 %. La relance fixe de 6 h arrive trop tard à +5 °C (18,03 °C à 8 h) et trop tôt à +10 °C, où l'arrêt n'économise que 8,0 % : aucune heure fixe ne convient à toutes les saisons.

Le week-end, le plateau reste vide 62 h, en hors-gel dans le modèle. À −7 °C, l'arrêt avec relance le lundi à 6 h économise 39,5 % sur la semaine, mais rend des bureaux à 10,17 °C. Pour tenir 18,5 °C, l'optimiseur relance le samedi à 17 h 46 et ne garde que 7,1 % ; s'il ne démarre pas avant le lundi 0 h, il économise 16,1 % mais n'atteint que 13,12 °C à 8 h. À +5 °C, il relance le dimanche à 17 h 30 (13,7 %). Après un week-end froid, un bâtiment lourd ne se remonte pas en une nuit.

70.6 Pourquoi l'économie fond dans un bâtiment lourd et isolé

L'économie vient de la baisse de la température moyenne. Dans un bâtiment lourd et isolé, τ = C / H est long, puisque C est grand et H petit : la masse refroidit peu, l'écart moyen baisse peu, et ce qu'elle a perdu doit être rendu avant 8 h par des émetteurs dont la marge est faible par grand froid. À −7 °C, l'optimiseur économise 4,3 % en classe lourde contre 5,9 % en classe très légère ; à 0 °C, 6,1 % contre 8,6 % ; à +5 °C, 8,4 % contre 10,6 %. L'arrêt avec relance fixe affiche mieux, mais une part de son économie est du confort non rendu. Ces chiffres gardent les apports moyens du chapitre 65 (74,0 W par bureau). Un bureau occupé reçoit 602,8 W, plus que sa façade ne perd à −7 °C (316,4 W) : la journée se chauffe alors en partie seule, et la relance pèse davantage. Dans un bâtiment lourd, l'exploitant préfère un ralenti modéré et un optimiseur à un arrêt suivi d'une matinée froide.

70.7 Cascade, été, hiver et mi-saison

En cascade parallèle, les deux chaudières marchent ensemble dès 14,58 kW, deux fois la puissance minimale d'une chaudière, et modulent bas, là où la condensation rend le mieux (chapitre 28). En cascade séquentielle, la seconde n'entre qu'au-delà de 36,11 kW (chapitre 65).

Le commutateur été hiver arrête en été les circuits de chauffage. Entre les saisons, la loi d'eau du circuit, bornée entre 20 et 45 °C (S₀ = 25/22), ne chauffe plus au-dessus de 15 °C extérieurs, et la batterie chaude de la centrale cesse de chauffer au-dessus de 12,8 °C.

θ_départ = min(45 ; max(20 ; 20 + d + S · (15 − θ_e)))

La mi-saison est le temps des chauds et froids simultanés. À +10 °C, un bureau occupé reçoit 602,8 W d'apports internes et n'en perd que 117,2 W par sa façade : 485,6 W d'excédent, 48,6 kW pour le plateau, 40,5 % du groupe d'eau glacée. La batterie chaude réchauffe pourtant encore l'air, à la sortie du récupérateur, de 17,5 à 18,99 °C, avec 2,54 kW. Avec des ventilo-convecteurs à quatre tubes, un bureau au nord peut chauffer pendant qu'un bureau au sud refroidit : c'est légitime. Chauffer puis refroidir le même air ne l'est pas. L'exploitant y répond par une zone neutre entre les consignes, un soufflage abaissé en mi-saison et le verrouillage de la batterie chaude quand le froid tourne. Le code de l'énergie lui donne la zone neutre : 19 °C au plus en chauffage, pas de froid sous 26 °C.

70.8 Les températures réglementaires

Le code de l'énergie (version en vigueur au 26 octobre 2026 lue sur Légifrance, articles créés par le décret n° 2015-1823 du 30 décembre 2015) fixe ces règles, ici paraphrasées. La température se mesure au centre de la pièce, à 1,50 m du sol, et la moyenne est pondérée par les volumes (R241-25). Hors inoccupation, la limite supérieure est de 19 °C en moyenne, pour un logement comme pour les locaux non résidentiels d'un bâtiment (R241-26). Pour une inoccupation de 24 h consécutives à moins de 48 h, elle descend à 16 °C ; à partir de 48 h, à 8 °C (R241-27). Un refroidissement ne fonctionne que si la température intérieure dépasse 26 °C (R241-30). Les infractions aux limites de chauffage sont punies de l'amende de cinquième classe (R241-29-1, décret n° 2021-872 du 30 juin 2021). L'article R241-31-1 demande une régulation par pièce ou par zone, au pas horaire, avec au moins quatre allures : confort, réduit, hors-gel et arrêt ; dans sa version du 1^er mars 2026 (décrets n° 2023-444 et 2025-1343), pour les permis déposés à partir du 1^er janvier 2027, et pour les autres bâtiments au 1^er janvier 2030.

La nuit d'un bureau, 14 h, reste sous 24 h : le ralenti à 15 °C est un choix d'exploitation. Le week-end, 62 h, dépasse 48 h : la limite est de 8 °C, et un régime continu n'est pas conforme. L'optimiseur qui relance dès le samedi par −7 °C chauffe au-delà de 8 °C pendant l'inoccupation pour rendre les bureaux à l'heure ; le cours signale ce point de lecture sans le trancher.

charge relative = (θ_i − 4 − θ_e) / 23

Exemple : le prix de 22 °C au lieu de 19 °C

1. La charge de la maison suit (θ_i − 4 − θ_e) / 23 : les apports gratuits couvrent les quatre premiers kelvins. La loi d'eau est ajustée pour tenir chaque consigne.
2. À 19 °C, l'année demande 5 951 kWh de chaleur et 6 381 kWh PCS de gaz.
3. À 22 °C : 7 747 kWh et 8 473 kWh PCS, soit 2 093 kWh PCS de plus, +32,8 %.
4. Soit 10,9 % par kelvin en moyenne ; de 19 à 20 °C, 10,8 %. L'écart qui compte, θ_i − 4 − θ_e, est plus petit que θ_i − θ_e : chaque kelvin de consigne en représente une grande part.
5. Le gaz croît plus vite que la chaleur, +32,8 % contre +30,2 %, car l'eau plus chaude condense moins.

70.9 Le carnet de chaufferie et les relevés

Pour les chaudières de plus de 400 kW et de moins de 20 MW (R224-21 du code de l'environnement), l'exploitant tient un livret de chaufferie (R224-29). Les deux chaudières de 35 kW du plateau, même comptées ensemble, relèvent seulement de l'entretien annuel des chaudières de 4 à 400 kW (articles R224-41-4 et suivants). Le carnet n'y est pas imposé, mais c'est la mémoire de l'installation. Une ligne de relevé porte la date, la température extérieure, les index de gaz et d'eau d'appoint, la pression avec sa température, les départs et retours, les heures de marche et démarrages, les alarmes et l'action faite.

Le compteur compte des mètres cubes aux conditions du compteur, que le distributeur ramène en m³(n) puis en kWh PCS ; le cours prend 11,063 kWh PCS par m³(n). La consommation journalière se lit contre la température extérieure : c'est la signature énergétique, que le chapitre 74 traitera.

Q_jour = 622,5 − 41,79 · θ_e (kWh PCS par jour ouvré)

Pour le plateau, avec les conventions du chapitre 65 (bureaux à 20 °C, 11 h d'occupation par jour ouvré), la droite s'annule à 14,9 °C (R² = 0,9998). À −7 °C, la journée consomme 921,6 kWh PCS, soit 83,3 m³(n) ; à +10 °C, 206,8 kWh PCS, soit 18,7 m³(n). Un défaut se lit en écart à la droite : avec les pompes primaires à vitesse fixe du chapitre 65, la consommation monte de 1,9 % à −7 °C, mais de 6,3 % à +10 °C. Le défaut se voit mieux en mi-saison, si l'on relève tous les jours.

70.10 Les alarmes et ce qu'elles disent

Les sécurités de la chaudière coupent d'elles-mêmes : manque d'eau, surchauffe, défaut de flamme (chapitre 28). L'exploitant cherche la cause avant de réarmer et la note au carnet ; des réarmements répétés sans cause masquent une panne. Trois grandeurs méritent un seuil.

La pression. L'installation est remplie à 0,80 bar à froid, sur un vase gonflé à 0,5 bar, et monte à 1,10 bar à 45 °C (chapitre 25) ; à froid, le vase contient 8,33 L d'eau. Après 2 L perdus, la pression tombe à 0,72 bar à froid et 0,99 bar à 45 °C ; après 5 L, à 0,61 et 0,84 bar ; après 8,33 L, le vase est vide à froid, à 0,50 bar, et 0,70 bar à 45 °C. Ensuite, elle s'effondre ; sous 0,294 bar au vase, le point haut, 3 m plus haut, aspire de l'air. Une pression se lit donc avec sa température : 0,99 bar à 45 °C, ce sont 2 L perdus.

Le retour. À −7 °C, la chaufferie bien réglée rend un retour de 35,0 °C et 93,8 % sur PCS ; avec les pompes primaires à vitesse fixe, 39,3 °C et 92,3 % (chapitre 65). Un seuil quelques kelvins au-dessus du retour relevé à la réception signale une vanne bloquée, une pompe déréglée ou une bouteille qui recycle.

Les démarrages. Sous sa puissance minimale, une chaudière cycle. Inoccupé à +10 °C, le plateau demande 7,19 kW et la chaudière démarre 2,1 fois par jour ; à +12 °C, 4,31 kW et 12,5 démarrages. La maison démarre 3,6 fois par heure à +7 °C, 7,4 min de marche pour 9,4 min d'arrêt. Une montée brusque des démarrages signale une sonde mal placée, un différentiel trop serré ou un débit trop faible.

À retenir

• Un défaut de loi d'eau par temps doux se corrige au décalage, par grand froid à la pente (1,22 K de pièce pour 0,1 de pente à −7 °C).
• Pente 1,6 au lieu de 1,296 : 23,7 °C par −7 °C, retour proche de la rosée, +19,2 % de gaz sur l'année.
• Bureau lourd : τ = 105,6 h sans chauffage, 7,1 h en relance ; la relance est limitée par les émetteurs, pas par les chaudières.
• À −7 °C, l'arrêt économise 26,3 % mais rend 14,0 °C à 8 h ; l'optimiseur relance à 0 h 02 et économise 4,3 %. L'économie fond dans un bâtiment lourd et isolé.
• 19 °C en occupation, 16 °C de 24 h à moins de 48 h d'inoccupation, 8 °C au-delà, pas de froid sous 26 °C. 22 °C au lieu de 19 °C : +32,8 % de gaz pour la maison.
• La signature révèle les défauts, mieux en mi-saison (+6,3 % à +10 °C). Une pression se lit avec sa température.

Sources publiques : code de l'énergie, articles R241-25, R241-26, R241-27, R241-29-1, R241-30 et R241-31-1 (Légifrance, versions en vigueur lues le 26/10/2026, paraphrasées) ; code de l'environnement, articles R224-21, R224-29 et R224-41-4 à R224-41-9 (champ seulement) ; EN ISO 13790:2008, méthode 5R1C, par le modèle commun du cours (norme retirée, remplacée par l'EN ISO 52016-1:2017) ; règlement (UE) n° 813/2013, forme de la charge relative de la maison ; émission des radiateurs en (Δθ/30)^1,3 et solution exponentielle d'une capacité, méthodes classiques ; chapitres 17, 21, 25, 26, 28, 29, 65 et 74 du cours. Installations de référence : le modèle commun du cours, importé par le modèle du cours, d'où viennent tous les nombres. Hypothèses d'exemple : ralenti de 4 K, relance fixe à 6 h, confort tenu à 0,5 K près, température extérieure constante sur la journée, hors-gel tout le week-end.