Lorsqu'on isole une maison dans le cadre d'une rénovation énergétique, il est indispensable de prévoir une ventilation pour évacuer l'humidité qui risquerait de s'accumuler à l'intérieur. Comme il n'est en général pas possible de poser une ventilation à double flux après coup, la méthode recommandée consiste à utiliser une ventilation hygroréglable, qui ventile de façon sélective les pièces qui en ont le plus besoin. Mais est-ce que cela fonctionne vraiment ? Nous allons voir comment s'en assurer à l'aide de modules Yoctopuce et de la plateforme domotique Home Assistant.
Principe d'une ventilation hygroréglable
Une ventilation hygroréglable (appelée parfois Type B) est composée des éléments suivants:
- un ventilateur central régulé à pression constante
- un réseau d'extraction d'air humide, qui relie le ventilateur à des bouches d'extraction dans les pièces humides, dont les sections de passage d'air varient automatiquement en fonction de l'humidité ambiante, par un procédé mécanique
- des entrées d'air extérieures dans les pièces à vivre, également dotées d'un dispositif mécanique de modulation de la section de passage d'air en fonction de l'humidité de la pièce
Quand l'humidité est faible, l'ouverture des bouches d'extraction et des entrées d'air est minimale et le ventilateur central maintient une consigne de (dé-)pression dans le réseau d'extraction d'air par une aspiration minime. Mais lorsque l'humidité augmente dans une pièce à vivre ou dans une pièce humide, le débit d'air de la pièce augmente spontanément avec l'adaptation mécanique de la section de l'ouverture d'air, et la ventilation augmente automatiquement son régime pour maintenir la pression de consigne dans le réseau d'extraction. Le flux d'air résultant évacue ainsi efficacement l'humidité, jusqu'à ce que la situation revienne à la normale.
Vérifier le fonctionnement optimal du système
Pour s'assurer que le système fonctionne comme prévu, on pourrait imaginer installer des capteurs d'humidité dans les pièces et vérifier que les excès d'humidité se corrigent comme attendu. Mais cela ne prouverait que l'efficacité de la ventilation, et non son comportement optimal: si la ventilation fonctionne en permanence au régime maximal, en consommant un maximum d'énergie et de chauffage, nous n'en saurons rien.
Pour une véritable validation, il suffit d'interroger l'appareil de ventilation lui-même. Étant donné qu'il est régulé à pression constante, il dispose de capteurs et d'une logique numérique accessibles à l'installateur. Dans notre cas, il s'agit du modèle CAB 160 ECOWATT PLUS fabriqué par S&P.
Ventilateur à pression constante CAB ECOWATT PLUS. La sortie d'air se trouve à l'arrière.
Bien que ce ventilateur ne dispose d'aucun réglage apparent, il peut effectivement être paramétré et surveillé par l'installateur à l'aide d'une petite télécommande, qui se branche à l'intérieur de la machine, en dévissant le panneau de façade où aboutit l'introduction électrique. Comme le suggère la fiche de spécification, il s'agit en réalité d'un lien MODBUS-RTU, ce qui est une bonne nouvelle: au moins il n'y aura pas besoin de reverse-engineerer le protocole de communication. Le câblage du connecteur RJ45 n'est pas documenté, mais en examinant la carte électrique de contrôle, on constate qu'elle comporte une série de borniers à vis enfichables, avec des indications claires pour un raccordement RS-485:
Le bornier RS-485 est tout à gauche, devant le connecteur RJ45 de la télécommande
La liste des registres MODBUS figure sur la dernière page du manuel, dans une traduction assez approximative mais néanmoins utile. Il y a cinq registres d'entrée:
Liste des registres d'entrée (extrait du manuel CAB ECOWATT PLUS)
Les registres d'entrée qui nous intéressent sont les 3 et 4, correspondant respectivement au capteur de pression interne et à la vitesse du moteur. En les surveillant, nous pourrons vérifier le comportement hygroréglable de la ventilation.
Mise en place de la surveillance
Pour interroger la ventilation, nous utiliserons donc un Yocto-RS485-V2, en connectant les fils comme suit:
| fil | Bornier CAB ECOWATT | Bornier Yocto-RS485-V2 |
|---|---|---|
| terre | 0V | GND |
| Data+ | A | D+ |
| Data- | B | D- |
Raccordement du Yocto-RS485-V2
La ventilation travaille par défaut 9600bps, 8 bits de donnée, parité even. À l'aide de VirtualHub, nous configurons donc le module Yoctopuce comme suit:
Configuration du Yocto-RS485-V2
De plus, nous créons sur le module un job qui interroge périodiquement la ventilation pour lire les valeurs des deux registres d'entrée qui nous intéressent et les assigner à deux genericSensor:
Les deux tâches de lecture de notre job
Une fois le job activé, en pressant le bouton show device functions sous la liste des modules on peut afficher directement dans l'interface Web de VirtualHub les valeurs instantanées lues des capteurs:
Les valeurs des capteurs de la ventilation, lues par le Yocto-RS485
Finalement, nous configurons les genericSensor pour publier une notification périodique toutes les dix secondes avec la valeur moyenne mesurée sur l'intervalle. C'est important de le faire, car c'est cette valeur qui sera transmise à Home Assistant pour être affichée:
Configuration de la fréquence de publication des mesures
On attribue aussi un nom distinctif aux fonctions genericSensor pour pouvoir les retrouver facilement par la suite dans Home Assistant, et on configure l'unité de mesure:
Configuration des noms et des unités des fonctions genericSensor
Le Yocto-RS485-V2 est maintenant opérationnel pour publier les valeurs des capteurs de la ventilation par USB.
Connexion par Ethernet à Home Assistant
Assez logiquement, l'appareil de ventilation se trouve dans les combles - à cause de la sortie d'air humide sur le toit. Comme le système Home Assistant qui rassemble toutes les mesures de la maison est installé à la cave, le moyen le plus logique de les raccorder est d'utiliser le réseau Ethernet de la maison. Nous allons donc utiliser un YoctoHub-Ethernet pour ajouter une connectivité Ethernet à notre Yocto-RS485-V2, en les vissant l'un sur l'autre et en les connectant à l'aide d'une paire de connecteurs Board2Board-127. Et tant que nous y sommes, nous allons ajouter un Yocto-Watt qui permettra de mesurer en temps réel la consommation effective de la ventilation.
Le système de surveillance à base de modules Yoctopuce
Le YoctoHub-Ethernet est capable de publier de manière autonome sur un broker MQTT les mesures des capteurs qui lui sont raccordés, lorsque ceux-ci transmettent des mesures périodiques. C'est la méthode la plus simple pour ajouter nos capteurs à Home Assistant. Grâce au mécanisme de discovery MQTT, nos capteurs apparaîtront spontanément dans Home Assistant une fois la configuration MQTT effectuée sur le YoctoHub-Ethernet:
Configuration du callback vers le broker MQTT
Dès le callback lancé, nos modules Yoctopuce apparaissent dans la liste des devices MQTT découverts par Home Assistant:
Devices MQTT découverts par Home Assistant
Il ne reste plus qu'à cliquer sur le bouton Add to dashboard dans la page de détails MQTT pour ajouter les affichages au panneau de contrôle souhaité, puis à personnaliser les icônes. Si vous avez comme nous ajouté un Yocto-Watt au système, vous pouvez aussi ajouter un helper de type intégrateur sur la mesure de puissance, ce qui vous permettra d'enregistrer le ventilateur comme consommateur individuel dans l'onglet Energy pour suivre l'impact de sa consommation sur le bilan énergétique total.
Voici donc l'état de notre panneau de contrôle:
Le panneau de surveillance de la VMC dans Home Assistant
La consommation électrique effective de 29W en conditions normales est un peu plus élevée qu'annoncé par le fabricant, mais creusons un peu pour vérifier si le comportement du système est conforme aux attentes.
Le moment de vérité
Après en certain temps de fonctionnement, on peut consulter l'historique des mesures en cliquant sur chacune d'elles. Si quelqu'un a pris une douche pendant l'intervalle, on devrait observer une augmentation temporaire de la vitesse du moteur le temps d'évacuer l'humidité résiduelle. Voici le graphique obtenu:
Historique de la vitesse du moteur
On constate effectivement une accélération du moteur vers 22h, alors que quelqu'un a prenait une douche, et une deuxième accélération le lendemain matin, à l'occasion d'une autre douche. Le système réagit donc à l'augmentation d'humidité comme prévu. La variation de régime, de l'ordre de 5% seulement, est pourtant moins important que nous l'aurions imaginé. Pourquoi ?
Des mesures nous apportent comme souvent l'explication. En plaçant un anémomètre devant les bouches d'extraction d'air, on peut vérifier que le débit de la bouche d'extraction dans une salle de bain saturée d'humidité est bien d'environ 45 m3/h comme attendu. Mais il est de 25 m3/h dans les pièces d'eau non utilisées, à la place des 10 m3/h prévus. Est-ce que l'humidité y serait plus haute que prévu ? Un Yocto-Meteo-V2 nous révèle que l'humidité ambiante dans la maison est de plus de 40%, car il pleut depuis trois jours. À cette humidité, les bouches d'extraction sont déjà largement ouvertes même sans prendre de douche. Ceci révèle un problème intrinsèque de ce type de ventilation hygroréglable mécanique, basé sur une mesure de l'humidité relative: un fort taux d'humidité extérieur cause un renouvellement d'air plus important dans la maison, sans bonne raison. Notre système de ventilation fait maison présenté il y a quelques années s'en sort mieux dans ce cas de figure, car il compare l'humidité absolue de l'air extérieur et intérieur pour choisir quand ventiler. Il sera donc intéressant de réfléchir au problème pour voir si il est possible de combiner le meilleur des deux mondes pour améliorer l'efficacité de la VMC hygroréglable...
Conclusion
Grâce aux protocoles standardisés MODBUS et MQTT, il a suffi de quelques modules Yoctopuce pour intégrer à Home Assistant la surveillance d'une ventilation hygroréglable, permettant de s'assurer de son bon fonctionnement sur le long terme. Nous verrons dans un prochain article comment améliorer encore ce système pour modifier dynamiquement la configuration de la ventilation et améliorer la prise en charge de situations particulières.
Mise en garde : avant de faire vos propres expériences avec la ventilation, assurez-vous de connaître la valeur de consigne de la ventilation configurée par l'installateur, afin de pouvoir la rétablir si besoin. Elle devrait figurer sur le protocole d'équilibrage aérolique établi par le ventiliste. En effet, lors de nos tests sur cette ventilation à l'aide de l'outil MODBUS Tool, nous avons eu la désagréable surprise de constater que la simple lecture du holding register 70 (non documenté) avait pour effet de réinitialiser la ventilation aux réglages d'usine ! Donc, si cela vous arrive, remettez la valeur de consigne souhaitée dans le holding register 24 et tout reviendra dans l'ordre.
