• Les thermostats, comment cela fonctionne t'il ?

                On parle beaucoup écologie et économies d’énergie, et évidemment le chauffage est un facteur important de consommation. Les thermostat sont censé réguler la chaleur à notre place et économiser l’énergie.
               On m’a demandé comment ces instruments fonctionnaient. Je vais essayer de l’expliquer dans trois cas : le réfrigérateur ou le radiateur électrique, les robinets thermostatiques des radiateurs à eau et les vannes thermostatiques des mitigeurs de douche.

               Les thermostats d’appareils électriques utilisent en général des thermostats bilames.
               Le principe en est tout simple : deux lames métalliques de métaux ayant des coefficients de dilatation différents, souples, sont soudées dans le sens de la longueur. Avec les variations de température, les deux lames se dilatent différemment et les lames soudées se déforment, en se bombant. Elles peuvent alors déclencher un contact électrique (schéma ci-dessous, à gauche).

              La double lame peut aussi être un disque, qui se bombe plus ou moins ou dont la convexité s’inverse brutalement. (schéma ci-dessous, à droite).

    Les thermostats, comment cela fonctionne t'il ?

     Les thermostats, comment cela fonctionne t'il ?

     

     

     

     

             
                Cette déformation est réversible : après avoir été chauffé, un bilame retrouve sa forme initiale en refroidissant. 
               Entre le bilame et le contact électrique, une pièce de céramique assure une isolation électrique et thermique.

               Dans le cas du disque le basculement se fait à une certaine température, c’est un interrupteur. Dans le cas de la lame rectangulaire, on peut faire varier la distance lame contact et selon la distance, le contact ne se fait pas à la même température : c’est un thermostat réglable.
              Le contact n’est pas toujours franc et se fait lentement et les parasites créés limitent leur utilisation.

              Pour permettre de meilleures performances, on capte en général l’information de température dans un tube capillaire renflé à son extrémité (un « bulbe »). La sonde est reliée à une membrane métallique souple ou un soufflet qui joue le rôle du bilame :  l'ensemble contient un fluide (liquide ou gaz), qui réagit aux différences de température. Quand la température baisse à l'intérieur de l'appareil, le volume du fluide varie. Cette variation agit sur la membrane qui ouvre le contact électrique.

            Les robinets thermostatiques de radiateurs à eau chaude sont très différents.            Le schéma ci-dessous représente un robinet ordinaire et un robinet thermostatique de radiateur.

    Les thermostats, comment cela fonctionne t'il ?

              Tous deux comportent une veine de circulation de l’eau chaude comportant une chicane qu’un pointeau peut obstruer plus ou moins. Lorsque le pointeau est contre son socle, l’eau ne circule plus. L’ouverture progressive augmente le débit et donc le chauffage, la quantité de chaleur cédée par le radiateur à la pièce étant égale à tout instant au débit que multiplie la différence de température de l’eau entre l’entrée et la sortie du radiateur.
              Pour actionner le pointeau et régler le débit, il faut tourner le robinet à la main dans l’appareil non-automatique, une vis faisant avancer le pointeau. dans le cas du robinet thermostatique, un gaz se dilate avec la chaleur dans un réservoir et fait avancer le pointeau en fonction de la température ambiante. Le robinet règle la position initiale du pointeau par rapport à la tige du réservoir et fixe donc la température de coupure.

            Un robinet thermostatique de douche est encore très différent, et contrairement à ce que l’on pense couramment, il ne comporte aucun thermostat.
              Il comporte deux réglages aux deux extrémités du cylindre horizontal de l’appareil : un réglage de mélange de l’eau froide et chaude et un réglage du débit de l’eau mélangé à la température requise.
             Le schéma ci-dessous montre cette organisation :

    Les thermostats, comment cela fonctionne t'il ?

              Le clapet anti-retour atténue les effets d’une baisse de pression (en cas de prise d’eau chaude à un autre robinet) et surtout si le robinet est réglé sur eau froide évite la sortie de cette eau dans le circuit d’eau chaude.
              Un mauvais fonctionnement de ce clapet peut provoquer des écarts de température sur d’autres robinets ou des baisses temporaires de température de mélange.
              Le fonctionnement de la cartouche thermostatique est le suivant :

     

    Les thermostats, comment cela fonctionne t'il ?

               Il n’y a pas de thermostat mesurant une température.
              Un piston est positionné entre les arrivées d’eau froide et chaude en fonction du réglage du robinet de température. Cela a nécessité un réglage préalable température position du piston.
              Ensuite un petit corps dilatable plongé dans l’eau mitigée se dilate en fonction de la température de celle-ci et corrige donc d’éventuelles variations de température en déplaçant légèrement le piston. Là encore un  tarage sur place est nécessaire.
              Une erreur ou variation de l’étalonnage de température initial, induira des écarts entre l’affichage et la température réelle de l’eau, mais le décalage sera relativement permanent.
              Par contre un mauvais fonctionnement du corps dilatable peut entraîner des variations passagères.

              Par ailleurs ces robinets sont beaucoup plus sensibles à l’encrassement du piston par le calcaire, et à des impuretés solides dans l’eau (calcaire, rouille) provenant surtout de l’eau chaude, qui peuvent obturer provisoirement le côté correspondant du piston et donc provoquer des diminutions passagères de la température de l’eau.
             Dans un tel cas il est recommandé d’ouvrir à fond le robinet et de déplacer le réglage de température au maximum, au minimum, puis à nouveau au maximum, pour déplacer au maximum piston et clapet anti-retour et évacuer ainsi sous la pression et le débit de l’eau, les impuretés qui se seraient bloquées.
            Si cette opération ne suffit pas, il faut alors démonter la cartouche, voire la changer. C’est un travail assez difficile pour un non-professionnel. (on trouve des modes opératoires sur internet).

            J’espère avoir ainsi renseigné mes correspondants et notamment celui qui avait un problème avec son robinet thermostatique.

     

     


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