Te lo volevo spiegare di persona con due disegnini qundo ti avrei raggiunto, ma ti anticipo il discorso
Praticamente devi vedere l'impianto diviso in due parti distinte: una parte dell'impianto è quella dove c'è motore, pompa, radiatore riscaldamento e stop; grazie alla valvola termostatica poi, quando necessario, si apre la parte che cabla il radiatore frontale grande.
Ecco uno schemino veloce:
In rosso ho messo il circolo che fa l'acqua con la valvola termostatica chiusa e in blu con la valvola termostatica aperta.
Nel tuo caso hai un abbassamento della temperatura causato dal fatto che il radiatore del riscaldamento, con ventola a manetta e filtri puliti, ovviamente lo fa di più non utilizzando il ricircolo, in poche parole riesce a smaltire bene il calore prodotto dal motore, così bene da abbassare la temperature dell'acqua.
La cosa mi pare normale; puoi cambiare quante valvole termostatiche vuoi, ma se già lei blocca l'accesso dell'acqua alla zona blu di più non può fare.
Questa è proprio fisica: se sei in grado di smaltire più calorie di quante il motore ne stia producendo tramite il radiatore abitacolo ovviamente la temperatura dell'acqua cala.
La spiegazione secca è questa: il mio dubbio (stanamente :asd) ) inizia a ricadere sul meccanico.
Uno che lo fa di mestiere non si è saputo fare un ragionamento tanto semplice...oppure ti voleva spillare qualche banconota
Questo te lo dico prima di tutto per tranquillizzarti (hai voglia a cambiare mezzo motore, la fisica non la sconfiggi

), poi vorrei fare in modo che le tue banconote stiano al loro posto, nel tuo portafoglio, dove stanno bene al calduccio

Ciao :OK)
Edit
C'è un errore nella figura: la connessione tra pompa e rubinetto andava fatta a valle della pompa e non a monte...non fatemi rifare tutta da capo perchè non ho salvato