Le chauffe-eau est un équipement essentiel dans nos foyers, assurant la production d'eau chaude sanitaire. Au cœur de son fonctionnement, le thermostat joue un rôle primordial, non seulement pour le confort des utilisateurs mais aussi pour la sécurité de l'installation. Parmi les différentes technologies disponibles, le thermostat à double bulbe se distingue par ses caractéristiques spécifiques, combinant régulation précise et sécurité renforcée. Cet article détaillé explore le rôle et le fonctionnement des thermostats de chauffe-eau, en mettant un accent particulier sur le modèle à double bulbe, ses avantages et ses applications.
Le Rôle Essentiel du Thermostat dans un Chauffe-Eau
Le thermostat d’un ballon d’eau chaude est un composant crucial, agissant comme un interrupteur On/Off pour réguler l’eau accumulée dans la cuve à la température désirée. Il est nécessaire pour agir sur l’alimentation électrique de la résistance. Sans le thermostat, la ou les résistances seraient alimentées en continu, exposant le chauffe-eau et les occupants à de graves préjudices puisque la chauffe de l’eau ne s’arrêterait jamais, provoquant une montée de l’eau à une température supérieure à 100°C.
Le rôle principal du thermostat est la régulation de la température de l’eau. À cet effet, il détecte cette température et agit selon la programmation. Le thermostat évite donc que l’eau soit trop chaude (risques de brûlure) ou froide (risque de bactéries). Il maintient, en outre, une température idéale pour le confort de votre habitation. La température idéale doit par exemple être située entre 55 et 60 °C. En dessous de cette fourchette, des bactéries peuvent se développer dans l’eau, et représenter un danger pour la santé des occupants. Au-dessus de 55 à 60 °C, l’eau sera trop chaude et risque de bouillir, ce qui est dangereux pour l’installation qui va être en surchauffe.
La deuxième fonction du thermostat de chauffe-eau est la sécurité. La pièce peut se désarmer et empêcher le chauffage de l’eau par la résistance électrique en cas de risque de surchauffe. Un thermostat de sécurité utilisant un bulbe permet d’éviter tout problème de surchauffe du cumulus.
Limiteur de température explication
Les Différents Types de Thermostats de Chauffe-Eau
Il existe principalement trois types de thermostats : les thermostats mécaniques, les thermostats programmables et les thermostats intelligents (ou connectés). Les thermostats mécaniques, souvent à canne ou à bulbe, sont les plus anciens et les plus répandus. Les thermostats programmables, eux, sont numériques et permettent de définir des horaires de chauffage pour optimiser la consommation.
Le Thermostat Mécanique : Canne ou Bulbe
Les thermostats mécaniques sont largement utilisés et se déclinent en deux catégories principales : le thermostat à canne et le thermostat à bulbe. Il équipe les cumulus de la gamme Blindé et Ristretto. La prise de température est réalisée par une canne rigide insérée dans un doigt de gant étanche (petit tube) plongée dans l’eau.
Le Thermostat à Canne
Aussi appelé thermostat embrochable, le thermostat à canne fonctionne grâce à un principe de dilatation. Les deux métaux qui le composent se dilatent de manière différente en fonction de la température de l’eau sanitaire. La résistance du cumulus électrique arrête donc automatiquement le chauffage de l’eau. Si la température du réservoir du chauffe-eau devient trop élevée, la sécurité du thermostat se met en marche et plus aucun courant électrique ne peut alimenter la résistance.
Ce type de thermostat est placé dans un long tube fin. Le principe de fonctionnement de ce dispositif réside dans la différence des coefficients de dilatation des métaux qui constituent ses composants. Ce mécanisme permet la mise en sécurité du chauffe-eau en cas de surchauffe. Les thermostats à tige peuvent varier considérablement en longueur : long (450 mm), moyen (270 mm), court (220 mm). Parmi les avantages des modèles de ce type, il est possible de noter le faible coût. Aux inconvénients, s’ajoute le réarmement manuel en cas de surchauffe.
Le Thermostat à Bulbe (ou Capillaire)
Le thermostat à bulbe est un appareil mécanique utilisé pour la régulation thermique. Il repose sur un bulbe contenant un mélange liquide-vapeur sensible aux variations de température. Lorsque la température change, ce mélange dilate ou se contracte, générant une pression transmise via un tube capillaire. Cette pression actionne un soufflet qui, en se déformant, ouvre ou ferme un contact électrique. Lorsque la température augmente, le mélange vapeur/liquide contenu dans le bulbe se dilate. Cette dilatation crée une surpression qui se propage dans le capillaire jusqu’au soufflet. Ce dernier, soumis à cette pression, se déforme et active mécaniquement le contact électrique. Inversement, un refroidissement réduit la pression, permettant au ressort antagoniste de réinitialiser le système. Ce principe physique, basé sur la loi des gaz parfaits, garantit une régulation précise et fiable.
Les composants clés du système thermostatique à bulbe sont le bulbe et le capillaire, qui forment le "train thermostatique". Le bulbe, rempli d’un mélange vapeur/liquide, capte les variations de température. Le capillaire, un tube fin, transmet les variations de pression jusqu’au soufflet. Le soufflet joue un rôle essentiel en transformant les variations de pression en mouvement mécanique. Lorsque la pression du fluide augmente, le soufflet se déforme et actionne un levier.
En pratique, la régulation thermique commence par la détection de la température via le bulbe. Lorsque la chaleur varie, le mélange vapeur/liquide dilate, modifiant la pression dans le capillaire. Cette pression agit sur le soufflet, qui pousse ou relâche un levier mécanique. Si la température dépasse la consigne, le ressort antagoniste cède, ouvrant ou fermant le contact électrique. Cela active ou désactive l’appareil (chauffe-eau, réfrigérateur, etc.). Cependant, le système reste binaire : il n’y a pas d’ajustement progressif, seulement un basculement entre deux états. Vous pouvez ajuster la température souhaitée grâce à la vis de réglage. En tournant le bouton gradué (par exemple de 10°C en 10°C), vous modifiez la tension du ressort antagoniste. Plus le ressort est serré, plus la pression du bulbe doit être élevée pour déclencher l’action électrique. Ce mécanisme permet une régulation précise, avec une répétabilité ≤ 1 % de la plage de réglage.
Les thermostats à bulbe trouvent leurs domaines d'application principaux dans le chauffage et la réfrigération, notamment dans les chauffe-eau, les chambres froides et les serres agricoles. Ils assument deux fonctions principales : la régulation et la sécurité. En régulation, ils maintiennent la température d'un système en actionnant le contact électrique selon la consigne. En sécurité, ils coupent le circuit en cas de dépassement critique, comme un seuil à 90°C dans un chauffe-eau.
Ce thermostat équipe principalement les chauffe-eau Stéatis. En monophasé, il n’y a pas de polarité phase/neutre. Ce thermostat que l’on retrouve sur les gammes de ballon d’eau chaude Stéatis est destiné à limiter les erreurs de branchements en disposant de bornes de serrage.
Le Thermostat Électronique
Un thermostat de chauffe-eau électronique est un thermostat de régulation plus moderne que les modèles à bulbes et à cannes. Il fonctionne grâce à une thermistance, un composant électronique dont la résistance électrique varie en fonction de la température. La thermistance fait office de capteur et permet une régulation précise de la température. Il équipe les chauffe-eau Duralis, Duralis Connect, les chauffe-eau thermodynamiques et Malicio. Livrés d’origine avec une carte de puissance verte monophasée, le branchement est réalisé sur les vis de serrage prévues pour du câble monobrin rigide.
Les thermostats électroniques sont un peu plus chers que les thermostats à tige, mais ils ont leurs avantages. Le capteur électronique de température est plus exact. Cela se traduit par une chauffe de l’eau plus précise. Grâce à sa propre protection, ce type de thermostat est plus durable. Les systèmes de protection et de réglage sont distincts. Le système de protection est relié à un relais de sécurité. Le thermostat électronique éteint la chauffe s’il n’y a pas d’eau dans le réservoir. Ils sont généralement fabriqués avec la possibilité de régler la température sur une plage importante. Dans certains cas, un thermostat électronique ne peut servir que d’élément de sécurité, mais il est beaucoup moins coûteux et plus efficace d’utiliser des dispositifs à tige à cette fin.
Le thermostat électronique ACI équipe les chauffe-eau ACI, ACI+, Visualis et Duralis. De nombreux modèles de ballon d’eau chaude sont livrés précâblés, ce qui rend la tâche du branchement de thermostat plus facile et sécurisant. Dans la liste des cumulus munis d’un câble, on retrouve les gammes de ballons thermodynamiques, la gamme Malicio ainsi que les petites capacités comme le Ristretto.
Le Thermostat Double Bulbe : Une Sécurité Accrue
Les appareils de régulation avec un double bulbe fonctionnent sur le même principe que les thermostats de régulation classiques, mais ils comportent un double bulbe, l’un servant à la régulation, l’autre à une sécurité à réarmement manuel. Ils possèdent un axe de réglage pour la régulation, et un poussoir de réarmement permet de refermer le contact électrique de la sécurité, lorsque celui-ci s’est ouvert à la suite d’une hausse de température. La consigne du seuil de sécurité est fixe. Les contacts sont uniquement à ouverture par élévation de température.
Ces appareils fonctionnent par dilatation de liquide pour la partie régulation de température, et utilisent l’ébullition pour la partie sécurité. De cette manière, ils répondent aux impératifs de sécurité les plus stricts, les deux mécanismes fonctionnant selon des principes différents, et le phénomène de dérive sur la variation de température ambiante est éliminé sur le thermostat de sécurité.
Un thermostat double bulbe offre une double protection pour votre chauffe-eau. Le premier bulbe assure la régulation thermique quotidienne, maintenant l'eau à la température souhaitée. Le second bulbe est dédié à la sécurité et intervient en cas de surchauffe anormale. Si la température de l'eau dépasse un seuil critique préétabli (par exemple 90°C), ce second bulbe déclenche une coupure de sécurité, interrompant l'alimentation électrique de la résistance. Ce mécanisme de sécurité est souvent à réarmement manuel, ce qui signifie qu'une intervention humaine est nécessaire pour rétablir le fonctionnement après la résolution du problème de surchauffe. Cette double fonctionnalité garantit une fiabilité accrue et une meilleure protection contre les risques liés à une température excessive de l'eau.
Ils sont surtout utilisés dans les applications en triphasé, bien que des versions existent avec coupure unipolaire ou bipolaire.
Installation et Maintenance du Thermostat
Pour mieux comprendre le fonctionnement de votre ballon d’eau chaude, commencez par identifier le modèle de votre chauffe-eau électrique ou votre chauffe-eau plat ou carré Malicio ou votre chauffe-eau thermodynamique Thermor. Qu’il soit branché sur un contacteur heures creuses ou sur une alimentation permanente, le thermostat d’un ballon d’eau chaude est nécessaire.
Le branchement de la phase et du neutre est réalisé avec du câble rigide sur les vis de serrages prévues à cet effet. De nombreux modèles de ballon d’eau chaude sont livrés précâblés ce qui rend la tâche du branchement de thermostat plus facile et sécurisant. Dans la liste des cumulus munis d’un câble, on retrouve les gammes de ballons thermodynamiques, la gamme Malicio ainsi que les petites capacités comme le Ristretto.
Réglage de la Température
La température idéale pour un chauffe-eau est généralement conseillée entre 55 et 60 °C. Pour une utilisation optimale de votre système de production d’eau chaude, il est important de savoir manier correctement votre thermostat. Si votre chauffe-eau dispose d'une molette graduée de 1 à 5, placez le curseur sur la position 3, puis ajustez éventuellement en fonction de la température de l'eau. Pour éviter des problèmes de légionellose, il est fortement conseillé de régler la position de la température du chauffe-eau sur 60°C. À partir de 40°C, cette bactérie cesse de se reproduire mais n'est pas détruite. Généralement, ce système de régulation à canne ou embrochable comporte une plage de régulation entre 40°C et 120°C. Sur certains modèles, il y a une mollette de réglage alors que d’autres comportent une vis de réglage à faire tourner.
Test et Réarmement
Lorsqu'on fait la maintenance d'un ballon électrique, il est nécessaire ensuite de réarmer le thermostat chauffe eau. Pour le vérifier, il faut le tester. Alors déjà, coupez le courant ! Un bon bricoleur est un bricoleur vivant. Ensuite, il suffit de dévisser le thermostat et de le régler sur une mesure moyenne. Maintenant, chauffez la sonde en la rapprochant d'une source de chaleur active, par exemple une allumette. Si vous entendez un petit "clac" suivi d'un deuxième son quelques minutes plus tard, c'est que votre appareil de régulation fonctionne bien.
Pour vérifier que le thermostat de votre chauffe-eau fonctionne bien, une première méthode consiste à le tester avec un multimètre. Enclenchez la sécurité thermique du thermostat : il s'agit d'un petit bouton situé à côté de la molette de réglage. Si la valeur sur le multimètre varie et s'il affiche "1" ou "OL" quand la valeur minimale est atteinte, alors le thermostat fonctionne correctement. Si vous entendez un clic, suivi d'un déclic indiquant le déclenchement de la sécurité thermique, le thermostat est en bon état.
Remplacement d'un Thermostat
Si vous venez de vous équiper d’un ballon d’eau chaude électrique et vous vous demandez comment brancher le thermostat ? Pour mieux comprendre le fonctionnement de votre ballon d’eau chaude, commencez par identifier le modèle de votre chauffe-eau électrique ou votre chauffe-eau plat ou carré Malicio ou votre chauffe-eau thermodynamique Thermor. Le thermostat doit correspondre à la technologie du chauffe-eau. Ainsi, un ballon d'eau chaude ancien ne peut pas être équipé d'un thermostat de dernière génération. Il faut donc opter pour un modèle à bulbe ou à canne, dont le prix est assez abordable. Les chauffe-eaux récents, quant à eux, sont généralement équipés d'un thermostat électronique.
On peut toujours remplacer un thermostat par un autre si l'emplacement le permet mais c'est plutôt imprudent et source d'ennuis. Un thermostat, et notamment un thermostat électronique, permet un contrôle total de la température de l'eau sanitaire, qui est régulée selon les besoins des utilisateurs. Le thermostat mesure la température et coupe l'alimentation de la résistance électrique lorsque l'eau sanitaire atteint la chaleur souhaitée.
Si votre chauffe-eau électrique est ancien, il est impossible de l’équiper d’un thermostat de dernière génération. Vous devrez donc chercher votre produit parmi les pièces détachées à bulbes et à cannes. Le prix d’un thermostat embrochable ou à bulbe est généralement peu élevé. Cependant, si votre chauffe-eau électrique est en fin de vie, profitez de cette opportunité pour acheter un nouvel appareil avec un thermostat électronique. Si vous souhaitez acheter un nouveau chauffe-eau, mieux vaut opter pour un produit équipé des meilleurs accessoires. Choisissez un cumulus avec un thermostat électronique connecté pour bénéficier du meilleur rapport qualité-prix sur le long terme. Si le prix d’achat d’un cumulus équipé d’un thermostat de chauffe-eau intelligent vous semble trop élevé, choisissez votre produit parmi les pièces détachées à bulbes.
Non, il est fortement déconseillé de brancher un chauffe-eau sans thermostat. Le thermostat est un élément de sécurité essentiel qui régule la température de l'eau. Cela présente un risque majeur de surchauffe excessive, pouvant provoquer la production de vapeur et, dans le pire des cas, un danger d'explosion si le groupe de sécurité ne fonctionne pas.
Autres Technologies de Régulation et de Sécurité
Outre les thermostats à bulbe et à canne, d'autres dispositifs de régulation et de sécurité existent, offrant des approches différentes pour le contrôle de la température.
Thermostats à Disques Bimétalliques
Utilisés comme thermostats de régulation ou comme thermostat de sécurité à réarmement manuel, les thermostats à disques ont pour organe de mesure de température un disque composé de deux métaux différents laminés ensemble. Ces deux métaux ont des coefficients de dilatation différents. Dès lors un disque bombé va progressivement changer de forme lorsque la température augmente jusqu’au moment où il passera brusquement de la forme concave à convexe. Lorsque la température redescend, il reprend de la même manière sa forme originale. Ce passage brusque actionne une lame de contact. Ces thermostats existent en unipolaire, bipolaire ou tripolaire. La technologie permettant d’obtenir des températures précises et des différentielles faibles est complexe et peu de constructeurs proposent des valeurs précises et des différentielles faibles. Ces appareils de régulation, réglables, à rupture lente, ont une très grande précision, et une faible différentielle : inférieure à 1°C. Ils se montent à plat sur une paroi, fixés par 2 vis. Cependant, en raison de leur rupture lente, génératrice de parasites en 230V, leur utilisation en Europe est marginale, limitée à des utilisations de laboratoire ou lorsque des différentielles faibles sont recherchées.
Doseurs d'Énergie
Les doseurs d’énergie sont un type de thermostat à lame bimétallique comportant une résistance chauffante miniature en contact avec cette lame. La mise sous tension de cette résistance interne chauffe la lame qui se déforme et coupe l’alimentation de la résistance. La lame se refroidit alors et le contact se referme, et un nouveau cycle commence, similaire à un clignotement. L’axe de réglage permet de modifier le rapport entre les temps d’ouverture et de fermeture, et le raccordement électrique permet de mettre une charge externe en parallèle sur la résistance interne. Ce système simple permet de régler de manière continue la puissance résultante d’un élément chauffant.
Limiteurs de Température à Sécurité Positive
Ces appareils fonctionnent sur un principe similaire aux thermostats, ne sont pas réglables, et comportent un poussoir de réarmement permettant de refermer le contact électrique lorsque celui-ci s’est ouvert à la suite d’une hausse de température. Il existe une variante de ces limiteurs dite à sécurité positive, qui ouvre automatiquement les contacts si le capillaire ou le bulbe sont percés ou coupés. La membrane du train thermostatique est artificiellement gonflée. Une fuite provoque le dégonflement de la membrane en dessous de sa cote nominale à la température ambiante, et un mécanisme spécial détecte ce déplacement anormal similaire à la mesure d’une température ambiante très basse. L’inconvénient de ce système est que ces limiteurs à sécurité se déclenchent aussi lorsque la température ambiante descend sous une certaine valeur, en général comprise entre -10 et -20°C. Ils peuvent être utilisés comme système de sécurité de surchauffe derrière un thermostat mécanique ou un régulateur électronique. Ils existent en version unipolaire, bipolaire, tripolaire et quadripolaire.
Limiteurs de Température à Ébullition
Ces appareils fonctionnent sur un principe différent des thermostats à dilatation de liquide. Ils fonctionnent selon un mécanisme simple, inventé il y a 50 ans par la société Wilcolator, combinant le passage brusque de la forme concave à convexe d’un disque métallique lié à la brusque augmentation de pression interne due à l’ébullition d’un liquide dans une enceinte fermée. Ce fonctionnement permet des mécanismes simples. La technologie réside dans la sélection des liquides avec des points d’ébullition différents. Les températures de déclenchement possibles sont limitées par les liquides utilisables. Il est nécessaire qu’un volume relativement important de liquide soit porté à l’ébullition pour provoquer le déclenchement. C’est la raison pour laquelle les capillaires sont spiralés à l’extrémité mesurant la température. Si les capillaires ne sont pas spiralés, il est nécessaire qu’au moins 30 cm soient en contact avec le milieu à contrôler. Ils ne sont jamais réglables, et comportent un poussoir de réarmement permettant de refermer le contact électrique lorsque celui-ci s’est ouvert à la suite d’une hausse de température. Comme le remplissage est effectué sous vide, toute fuite dans le train thermostatique provoque le déclenchement du mécanisme. Ils ne sont pas, contrairement aux systèmes à dilatation de liquide, sensibles aux variations de température ambiante, et ne déclenchent pas lorsque la température baisse sous un seuil limite. Ils peuvent être utilisés comme système de sécurité de surchauffe derrière un thermostat mécanique ou un régulateur électronique. Ils existent en version unipolaire, bipolaire, tripolaire et quadripolaire. Ils possèdent un contact à ouverture par élévation de température. Certains modèles développés par JPC ont un contact inverseur unipolaire ou bipolaire.
Fusibles Thermiques
Les fusibles thermiques sont composés d’un système ouvrant, à une température donnée, et de manière irréversible, un contact électrique, en général par fusion d’une pastille métallique ou plastique. Leur point de déclenchement doit être sélectionné en fonction de la température normale de fonctionnement et suffisamment éloigné de celle-ci pour éviter des déclenchements intempestifs. Leur installation est difficile à mettre en œuvre.
Capteurs de Température Électroniques
Les capteurs de température fournissent un signal qui est une fonction proportionnelle à la température. Ce signal peut être une variation de résistance (Thermistances, Pt100) ou un signal en millivolts (Thermocouple). Ils sont peu coûteux, permettent des mesures à des distances plus importantes que les thermostats à bulbe et capillaire, offrent une précision plus importante et la possibilité de régler la différentielle de régulation. Ces produits offrent une solution simple lorsqu’un système de sécurité doit être installé en complément d’une régulation électronique. Ils sont peu coûteux, permettent des mesures à des distances plus importantes que les thermostats à bulbe et capillaire. Ces régulateurs offrent les mêmes performances que les thermostats électroniques aveugles, mais possèdent un affichage digital de la température, et sont d’une utilisation simplissime. Réglage simple et intuitif du point de consigne, à la portée d’utilisateurs non professionnels. Le plus petit des régulateurs électroniques de température nouvelle génération multi-tension, multi-capteurs, action PID et tout ou rien et fonction auto-tune. Sortie par relais 3A et commande de relais statique. Le plus performant des régulateurs électroniques de température nouvelle génération multi-tension, multi-capteurs, action PID et tout ou rien et fonction auto-tune. Sortie par relais 3A et commande de relais statique.
tags: #thermostat #chauffe #eau #double #bulbe