Fonctionnement d’un thermostat de pompe à chaleur : tout comprendre

Le rôle du thermostat dans le pilotage d'une pompe à chaleur 

D'abord, le thermostat n'est pas le cerveau de la PAC. C'est plutôt l'organe de décision. Pour commencer à comprendre son fonctionnement, il faut aborder trois éléments. Ils ont trait à ce qu'il mesure, ce qui le distingue du régulateur de la PAC et à la chaîne de contrôle qui s’étend jusqu’au compresseur.

Un thermostat de PAC mesure et commande 

Le thermostat d'une pompe à chaleur mesure la température de l'air de la pièce où il est installé. Il la compare à la température de consigne fixée par l'utilisateur. Sa fonction se limite à arbitrer : la maison est-elle assez chaude, oui ou non ? Puis il produit un ordre : demander de l'énergie au système ou ne pas en demander. 

Thermostat d'ambiance vs régulateur intégré 

L'ambiance observe une pièce de référence et exprime un besoin. Le régulateur, placé dans la pompe à chaleur, traduit ce besoin en paramètres machine. Ces paramètres comprennent notamment :

• la vitesse du compresseur ;

• le débit du circuit ;

• les temporisations.

Sur une chaudière cette séparation est minime. Sur une PAC, elle commande tout.

Du signal électrique au démarrage du compresseur 

Quand la température relevée descend sous la température de consigne, le thermostat envoie un signal électrique (courant faible) au régulateur de la PAC. Ce signal passe par un fil, une liaison radio ou le réseau RJ45 du logement. Le régulateur vérifie ses sécurités, applique ses réglages, puis lance le compresseur. L'ordre est binaire, mais la réponse de l'équipement est graduée. 

Thermostat et pompe à chaleur à eau 

Passons à un cas pratique : la pompe à chaleur à eau. Cela comprend les pompes à chaleur eau, sol-eau et eau-eau. Elles partagent une même logique : chauffer est un circuit d'eau qui alimente des radiateurs ou un plancher chauffant. Thermostat et régulateur contribuent à la régulation du système, qui met en jeu deux températures et une courbe. 

La consigne d'ambiance et la température de l’eau

Avec une PAC à eau, deux températures se répondent, celle de la pièce et celle de l'eau qui circule dans les tuyaux. La consigne d'ambiance exprime le confort recherché au niveau de la pièce de vie (souvent le séjour). La température de l’eau est celle qui part de la PAC et qui va vers les émetteurs. Elle est basse si c'est un plancher chauffant, et plus élevée si ce sont des radiateurs ou des ventilo-convecteurs. 

La loi d'eau calculée depuis la sonde extérieure 

La loi d'eau est une courbe qui ajuste automatiquement la température extérieure et la température d'eau du chauffage. Plus il fait froid dehors, plus la pompe à chaleur élève la température de l'eau qui va vers les radiateurs ou le plancher chauffant. À l'inverse, quand la température extérieure remonte, elle abaisse cette température de départ de l'eau.  

Quand la loi d'eau et le thermostat travaillent ensemble 

La loi d'eau et le thermostat d'ambiance ne s'opposent pas. Chacun agit à un étage spécifique de la régulation thermique. La courbe de la loi d’eau fixe l'énergie envoyée dans le circuit hydraulique. Le thermostat corrige ce que la courbe ignore :

• un poêle allumé ;

• du soleil ;

• une pièce vide.

Sans lui, le système de chauffage travaille à l'aveugle et la consommation grimpe.

Thermostat et pompe à chaleur air-air 

Voyons un autre cas pratique. Le pilotage d'une pompe à chaleur air-air. C’est un peu différent. Une PAC air-air ne chauffe pas d'eau : elle souffle de l'air dans une pièce et son thermostat ne peut pas mesurer d’eau. Trois éléments le démontrent : la sonde de l'unité intérieure, le mode de fonctionnement et la régulation d'une installation multisplit.

La sonde de l'unité intérieure et la télécommande 

Avec une pompe à chaleur air-air monosplit, la sonde se trouve dans l'unité intérieure. Elle mesure la température de l'air dans la pièce. La télécommande assure alors la fonction de contrôle. C'est elle qui porte la consigne, le mode et la vitesse de ventilation. Dans certains cas, la mesure est déportée vers un thermostat d'ambiance mural relié par câblage ou par radio à l'unité extérieure. 

Le basculement entre le mode chauffage et le mode climatisation

Le thermostat agit aussi pour le basculement. Une PAC air-air réversible fonctionne en chauffage ou en climatisation selon le mode sélectionné sur le thermostat ou la télécommande. Un mode automatique existe sur beaucoup d'équipements. En fonction de la température choisie et de la température ambiante, le thermostat bascule tout seul sur l’un des deux modes.

La régulation pièce par pièce du multisplit

La différence de régulation entre les PAC à eau et les PAC air-air s'illustre encore mieux dans le cas des PAC air-air multisplit. Ici on parle moins de thermostat que de sonde. Chaque unité intérieure régule la température de la pièce où elle se trouve en s'appuyant sur la sonde intégrée. 

La température de consigne et l’ordre envoyé au régulateur sont établis depuis : 

• la télécommande ;

• un pad de commande mural ;

• une application mobile ;

• une commande centralisée.    

Panorama de ce que fait le thermostat selon le type de pompe à chaleur

En Suisse romande, vous retrouvez les quatre familles de pompes à chaleur dont nous venons de parler. Qui fait quoi et avec qui, et comment est réglée la question de la compatibilité thermostat - marque de la PAC ? Découvrez nos réponses en quelques lignes. 

Types de pompe à chaleur et thermostat

Le récapitulatif ci-dessous rassemble ce que le thermostat commande : trois systèmes à eau au comportement identique, puis l'air-air à part. 

La question de la compatibilité thermostat - PAC

Chaque fabricant, Hitachi, Atlantic, Viessmann, Mitsubishi, livre son propre thermostat. Il est conçu pour dialoguer avec son régulateur. Très souvent un modèle de thermostat universel d'une autre marque fonctionne en mode tout-ou-rien. Il ouvre ou ferme un contact sans transmettre la consigne ni lire la loi d'eau. Les protocoles ouverts, comme OpenTherm rétablissent une partie du dialogue. 

Technologie Inverter : une évolution dans le dialogue thermostat-PAC

Le compresseur d'une pompe à chaleur ne se pilote pas du tout comme le brûleur d'une chaudière. La technologie Inverter - qu’on peut qualifier de pilotage progressif - a transformé la réponse de la PAC aux ordres du thermostat. Cette innovation apparue dans les années 80 a produit trois effets bénéfiques.

Du fonctionnement tout ou rien à la modulation continue 

La technologie Inverter permet au compresseur d'une pompe à chaleur de varier sa vitesse au lieu de s'arrêter puis de redémarrer. L'équipement ajuste sa puissance aux besoins réels de la maison. Le thermostat ne commande plus une bascule mais un niveau d'énergie. Résultat : le confort thermique gagne en stabilité et la consommation d'électricité baisse. 

Modulation et impact sur la facture d'énergie 

Cette modulation continue rapproche la pompe à chaleur de son rendement optimal (COP annoncé sur la fiche technique). Grâce à la technologie Inverter, la pompe à chaleur adapte progressivement sa puissance aux besoins de chauffage. L'économie d'énergie produite vient de là, pas uniquement du thermostat. 

La pompe à chaleur et les cycles de démarrage courts 

La technologie Inverter réduit fortement les cycles courts de marche-arrêt. C'est un vrai plus pour la durabilité : Les cycles courts usent les composants et dégradent l'efficacité du système. La PAC peut donc fonctionner plus longtemps à puissance réduite au lieu de s'arrêter, puis de redémarrer fréquemment.  

Familles de thermostat et justesse de la mesure 

Deux paramètres décident de la qualité de la régulation. Il s'agit du type de thermostat - qu'il soit filaire, programmable ou connecté - et de l'endroit où il relève la température. La façon dont on configure ces réglages vient en troisième position. Nous avons récapitulé les familles de thermostat disponibles, le poids du choix de l'emplacement, et détaillé les erreurs à ne pas faire.

Thermostat filaire, sans fil ou connecté 

Même si leur fonctionnement est identique, il existe plusieurs familles de thermostats de PAC à connaître. Ils se distinguent par leur mode de liaison avec le régulateur : 

1. Filaire : câblage dédié, robuste et sans pile, mais des travaux de passage des câbles dans la maison sont à prévoir. 

2. Sans fil : liaison radio, pose libre, peu de travaux, mais pile à changer régulièrement.

3. Connecté : suivi de consommation, prix plus élevé qu'un modèle filaire. 

L'emplacement : condition d’un bon relevé de température 

Pour que le fonctionnement du thermostat soit optimal, il faut bien choisir la pièce de référence. Mais ce n'est pas tout, car savoir où mettre le thermostat de la pompe à chaleur dans cette pièce est fondamental. La raison est simple : le thermostat mesure la température de l'air qui l'entoure, pas celle de la pièce en entier ni celle du logement. 

Les conditions qui faussent le relevé de température 

Plusieurs sources de chaleur ou de froid peuvent tromper un thermostat ou une sonde de température. Une pompe à chaleur, qui est un équipement de pointe, est encore plus sensible à ces erreurs. Voici où éviter d'implanter un thermostat : 

• face à un rayonnement solaire direct ; 

• à proximité d'un radiateur, d'une cheminée ou d'un appareil électrique ;

• dans un courant d'air de porte ou de fenêtre ;

• caché derrière un meuble ou un rideau.  

Bon à savoir : étalonnage du thermostat 

Très souvent, les thermostats de PAC sont compatibles avec les chaudières de même marque. C’est pourquoi les fabricants les livrent avec des réglages standards, dits d'usine. Le premier geste d'un professionnel est d'étalonner ce thermostat. Son objectif est de personnaliser son fonctionnement pour le mettre en relation avec les températures réelles de votre maison. Vous pouvez effectuer cet étalonnage vous-même en suivant le menu installateur.   

Fonctionnement du thermostat de PAC : mesurer, comparer, décider

Le thermostat est donc la pièce maîtresse d'un système de production de chaleur avec une PAC. Il compare, décide et transmet. Sur une PAC à eau, sa consigne se combine à la loi de l'eau pour fixer la température de départ. Sur une PAC air-air, il agit uniquement sur l'air soufflé pièce par pièce. Deux points sont à retenir pour optimiser son fonctionnement : bien choisir l'emplacement idéal et l'étalonner. En cas de besoin, n’hésitez pas à faire appel à un expert.