Un compteur de chaleur intelligent mesure la quantité d’énergie de chauffage qui entre dans un bâtiment, un appartement ou un équipement, et transmet ce relevé automatiquement au lieu d’attendre que quelqu’un vienne lire son afficheur. C’est le compteur que l’on trouve au point d’entrée d’un réseau de chaleur dans un bâtiment, à la sortie d’une chaudière collective ou, dans de nombreux immeubles européens, sur la branche de chauffage de chaque appartement.

Contrairement à un compteur d’eau ou de gaz, un compteur de chaleur (on parle aussi de compteur d’énergie thermique) ne peut pas mesurer directement ce qu’il facture. La chaleur n’est pas une substance qui circule dans le tuyau ; elle est transportée par l’eau chaude. Le compteur doit donc mesurer deux choses à la fois, la quantité d’eau qui passe et la baisse de sa température, et calculer l’énergie à partir des deux. C’est aussi ce calcul qui rend les données des compteurs de chaleur si utiles aux exploitants, car les mêmes mesures qui servent à établir la facture montrent aussi si l’installation de chauffage fonctionne bien.

L’essentiel

  • Un compteur de chaleur intelligent associe un capteur de débit, deux sondes de température et un calculateur qui détermine l’énergie.
  • Au-delà du total d’énergie, il enregistre le débit, la puissance et les températures aller et retour.
  • Les grands fabricants proposent des modules de communication comme M-Bus, M-Bus sans fil, Modbus et, sur certains modèles, LoRaWAN.
  • La télérelève transforme une valeur de facturation annuelle en données horaires qui révèlent les problèmes de chauffage au moment où ils surviennent.

Comment fonctionne un compteur de chaleur intelligent ?

Tout compteur de chaleur, intelligent ou non, comporte trois éléments qui fonctionnent ensemble.

Le capteur de débit mesure le volume d’eau qui le traverse. Les compteurs intelligents utilisent surtout des capteurs de débit à ultrasons, qui envoient des impulsions sonores dans le sens du flux et à contre-courant, et calculent la vitesse à partir de la différence de temps de parcours. Ils n’ont aucune pièce mobile : ils ne s’usent pas et supportent mieux l’eau chargée que les anciens capteurs mécaniques à turbine.

Une paire appariée de sondes de température mesure la température de l’eau à l’arrivée (aller, ou départ) et à la sortie (retour). Les deux sondes sont étalonnées en paire, généralement des sondes à résistance de platine comme les Pt500 ou Pt1000, car ce qui compte, c’est l’écart précis entre elles, pas chaque valeur absolue.

Le calculateur combine les deux. Il multiplie le volume d’eau par l’écart de température et par la capacité thermique de l’eau à ces températures, et ajoute le résultat à un total d’énergie cumulé.

Supposons que l’eau circule dans le circuit de chauffage d’un bâtiment à 1,2 mètre cube par heure, arrive à 70 °C et reparte à 50 °C. L’écart de température est de 20 kelvins. L’eau transporte environ 1,16 kWh par mètre cube et par kelvin : la puissance thermique est donc d’environ 1,2 × 1,16 × 20, soit 27,8 kW. En une heure, le compteur ajoute environ 28 kWh à son total. Si le même bâtiment n’obtenait qu’un écart de 10 kelvins, il lui faudrait deux fois plus de débit pour la même chaleur, donc des pompes plus grosses et davantage d’électricité.

C’est pour cette raison que les valeurs supplémentaires enregistrées par un compteur intelligent ont de l’importance. Un compteur classique affiche un total d’énergie. Un compteur de chaleur intelligent stocke et transmet le débit, la puissance instantanée, les deux températures, le volume cumulé, les codes d’erreur et souvent un historique mensuel. Les exploitants de réseaux de chaleur surveillent de près les températures de retour, car une température de retour élevée signifie que la chaleur n’est pas utilisée efficacement dans le bâtiment, et certains tarifs de chaleur prévoient des frais ou des incitations qui y sont liés.

Fabricants de compteurs de chaleur intelligents en Europe

Le comptage de chaleur est un marché mûr et réglementé en Europe, et une poignée de fabricants de compteurs de chaleur intelligents fournissent une grande part des compteurs installés. Quelques gammes bien connues :

  • Kamstrup (Danemark), avec la gamme MULTICAL, des compteurs compacts pour appartements aux gros compteurs pour sous-stations de réseaux de chaleur.
  • Landis+Gyr, avec la gamme Ultraheat de compteurs de chaleur à ultrasons.
  • Diehl Metering (Allemagne), avec la gamme SHARKY.

Engelmann, Zenner et Sontex fabriquent aussi des compteurs de chaleur très répandus dans les bâtiments européens, et il existe en outre de nombreux fabricants régionaux et spécialisés. La liste n’est pas classée ; la marque dominante varie d’un pays à l’autre et dépend souvent du standard adopté il y a des années par le fournisseur d’énergie local.

Ce que ces compteurs ont en commun, c’est le cadre réglementaire. Dans l’UE, les compteurs de chaleur utilisés pour la facturation relèvent de la directive sur les instruments de mesure (MID), et la norme technique correspondante est l’EN 1434, qui couvre le capteur de débit, les sondes de température et le calculateur. Un compteur approuvé MID porte une classe de précision, et le certificat d’approbation indique l’édition de la norme selon laquelle il a été testé. Les compteurs sont aussi dimensionnés selon leur débit permanent, noté qp et exprimé en mètres cubes par heure : un compteur d’appartement peut avoir un qp de 1,5 ou 2,5, tandis qu’un compteur de sous-station pour un grand bâtiment a un qp bien des fois plus élevé.

La communication relève généralement du choix d’un module plutôt que d’un autre compteur. Le même compteur de base peut en général être commandé avec une interface M-Bus filaire, une radio M-Bus sans fil, une interface Modbus, des sorties impulsions et, sur certaines gammes, un module LoRaWAN. Des sociétés indépendantes fabriquent aussi des modules de connectivité enfichables pour les familles de compteurs les plus répandues, ce qui est utile quand un bâtiment est déjà équipé de compteurs et que vous voulez seulement changer leur façon de communiquer.

Comment fonctionne la télérelève d’un compteur de chaleur intelligent ?

Il existe trois voies courantes entre un compteur de chaleur intelligent et le logiciel qui utilise ses données.

  1. M-Bus filaire : les compteurs sont reliés par un bus deux fils à un enregistreur de données ou à un système de gestion technique du bâtiment (GTB) dans le local technique. C’est courant dans les bâtiments neufs, où le câble est posé pendant la construction.
  2. M-Bus sans fil : le compteur transmet par radio à un récepteur dans le bâtiment ou à un terminal de relève itinérante (walk-by). C’est très répandu dans les immeubles d’habitation en Europe.
  3. Réseaux étendus basse consommation (LPWAN) : le compteur, ou un module monté dessus, envoie ses données via LoRaWAN ou mioty à une passerelle ou à une station de base qui peut couvrir plusieurs bâtiments à la fois.

La voie LPWAN est devenue attrayante pour les gestionnaires de bâtiments, car un seul réseau transporte les compteurs et tous les autres capteurs du bâtiment. mioty est une norme ETSI (TS 103 357) conçue en pensant au comptage ; elle découpe chaque message en salves courtes et peut le reconstituer même quand jusqu’à la moitié d’entre elles sont perdues, selon le Fraunhofer IIS et la mioty Alliance. C’est utile pour les compteurs de chaleur installés dans des sous-sols profonds et des locaux de sous-station.

Avec Kilo, les modules LoRaWAN et mioty des compteurs de chaleur se connectent aux serveurs réseau intégrés à la plateforme, et mioty peut aussi passer par le Kilo mioty Service Center open source si vous préférez l’héberger vous-même, ou, sur demande, par l’édition Enterprise que Kilo fournit sous licence et installe dans vos propres locaux. Vous pouvez ensuite définir une règle sur la température de retour avec la temporisation « Seulement si cela dure », pour qu’une alarme ne parte que si la température reste au-dessus de votre limite pendant, disons, deux heures, et qu’un pic bref après la relance du chauffage le matin ne réveille personne. La température de retour fait partie des mesures que vous pouvez suivre de cette façon quand vous mettez en place un suivi énergétique des bâtiments sur l’ensemble d’un parc.

L’intervalle d’envoi est un choix à faire délibérément. La facturation n’a besoin que d’une valeur mensuelle. Les usages d’exploitation, comme repérer une vanne bloquée ou un écart de température insuffisant, fonctionnent bien avec des données horaires. Transmettre toutes les quelques minutes vide la batterie plus vite et montre rarement quoi que ce soit qui échapperait à des données horaires.

Avec des données horaires de quelques bâtiments, c’est généralement un faible écart de température entre l’aller et le retour qui ressort en premier. Il signale des radiateurs ou des vannes qui laissent passer l’eau sans qu’elle cède beaucoup de chaleur. Les données d’été racontent autre chose : chauffage des locaux coupé, il ne reste que la production d’eau chaude et les pertes de bouclage, et une consommation de base estivale anormalement élevée indique souvent des tuyaux mal isolés ou une pompe de circulation qui tourne jour et nuit. L’absence d’abaissement de nuit se voit aussi. Si la puissance de chauffage d’un bâtiment à 2 h du matin ressemble à celle de 14 h, la programmation du chauffage n’a jamais été réglée ou a été contournée.

Questions à poser aux fabricants de compteurs de chaleur intelligents

Quand vous choisissez entre plusieurs fabricants, ou entre des modèles d’un même fabricant, la classe de précision n’est qu’un point de départ. La plupart des questions pratiques portent sur l’installation et les données :

  • Taille et plage de débit. Le débit nominal du compteur doit correspondre au circuit. Un compteur surdimensionné mesure mal les faibles débits, ce qui compte en été, quand seule l’eau chaude sanitaire est chauffée.
  • Position de montage. Vérifiez si le capteur de débit doit se trouver sur le tuyau de retour ou sur celui d’aller, et quelle longueur de tuyau droit il lui faut.
  • Module de communication. Quelles interfaces et quelles radios sont disponibles pour ce modèle, et le module peut-il être changé plus tard sans remplacer le compteur ?
  • Données disponibles à distance. Le module transmet-il seulement le total d’énergie, ou aussi les températures, le débit, la puissance et les codes d’erreur ?
  • Autonomie de la batterie à votre intervalle d’envoi. Demandez le chiffre pour l’intervalle que vous prévoyez d’utiliser, pas celui du meilleur cas.
  • Chiffrement et clés. Si la radio chiffre les données, assurez-vous de recevoir les clés de vos propres compteurs.
  • Approbation et réétalonnage. Confirmez l’approbation MID pour un usage de facturation et le cycle national de réétalonnage ou de remplacement pour ce type de compteur.

Le choix du moment compte aussi. Les compteurs de facturation doivent de toute façon être remplacés ou réétalonnés selon un cycle fixe : le moment le moins cher pour changer la façon dont les compteurs de chaleur d’un bâtiment communiquent est donc le prochain remplacement prévu. Commander à ce moment-là les nouveaux compteurs avec le module radio voulu évite de payer plus tard un déplacement supplémentaire.

Un moyen rapide de comparer les offres consiste à demander à chaque fournisseur un échantillon de données réelles de son compteur à intervalle horaire. Il montre quelles valeurs vous recevrez réellement, sous quel format, et s’il existe un décodeur pour ce format dans le logiciel que vous utilisez. Un échantillon pris pendant la saison de chauffe en dit plus qu’un échantillon d’été, car il couvre toute la plage des débits.

FAQ sur les compteurs de chaleur intelligents

Un compteur de chaleur intelligent, est-ce la même chose qu’un répartiteur de frais de chauffage ?

Non. Un répartiteur de frais de chauffage se place sur un seul radiateur et enregistre des unités relatives qui servent à répartir les coûts entre les appartements ; il ne mesure pas l’énergie en kWh. Un compteur de chaleur intelligent mesure l’énergie réelle et s’installe généralement à l’endroit où entrent les conduites de chauffage d’un appartement ou d’un bâtiment.

Quelle est la précision d’un compteur de chaleur intelligent ?

L’EN 1434 définit les classes de précision 1, 2 et 3, et de nombreux compteurs installés dans les bâtiments sont de classe 2 ou de classe 3. L’erreur dépend du débit et de l’écart de température, et elle augmente quand l’écart de température est très faible.

À quelle fréquence faut-il remplacer un compteur de chaleur intelligent ?

Cela dépend de la réglementation nationale. En Allemagne, par exemple, les compteurs de chaleur utilisés pour la facturation doivent être réétalonnés ou remplacés tous les six ans. À ce moment-là, remplacer le compteur plutôt que de l’envoyer en réétalonnage est un choix courant.

Un compteur de chaleur intelligent peut-il mesurer le froid ?

Certains, oui. Les compteurs combinés de chaleur et de froid mesurent l’énergie dans les deux sens sur la même conduite et tiennent des registres séparés. Les règles d’approbation pour la mesure du froid diffèrent de celles de la chaleur : vérifiez donc la certification du compteur si la valeur de froid sert à la facturation.

Si vos compteurs acceptent un module LoRaWAN ou mioty, connectez le compteur de chaleur de la sous-station principale et quatre compteurs d’appartement du même bâtiment, et affichez côte à côte sur un graphique la température aller, la température retour et la puissance. Quelques semaines froides de données horaires suffisent généralement à montrer si la sous-station renvoie une eau trop chaude et quels appartements y contribuent le plus. Ces cinq compteurs tiennent dans l’offre gratuite de Kilo.