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Les systèmes de chauffage

Indispensable sous nos climats et plus encore dans les régions froides, le chauffage des lieux de vie a toujours été un poste important du budget de l'habitat. Inauguré au bois dès l'invention du feu, le chauffage a diversifié par la suite les modes d'énergie en recherchant la performance et la facilité d'usage.

Cliquez pour agrandir l'imageSi le chauffage au bois n'a jamais été totalement abandonné surtout dans les campagnes au plus près de la source d'approvisionnement, en ville le chauffage au charbon lui a été longtemps préféré. Quasiment abandonné par la suite, le chauffage au charbon a été remplacé par le chauffage au gaz, au fioul ou à l'électricité selon l'installation en chauffage centralisé ou multiposte du bâtiment. La diversification des énergies du chauffage a suivi l'évolution du coût des combustibles tout en cherchant à y associer le confort d'utilisation et la facilité d'approvisionnement. De nos jours, où le prix de l'énergie pose des problèmes croissants, et dans le souci de préserver la planète en limitant les émissions de polluants, le chauffage évolue dans le double souci d'économie d'énergie et de limitation d'impact environnemental sans nuire au confort. Parallèlement, aux avancées technologiques dans le domaine du chauffage, l'isolation des logements a été améliorée afin de limiter la nécessité de recourir au chauffage ou d'en limiter l'usage. La construction BBC (bâtiment basse consommation) se généralisant, le recours au chauffage est limité dans le temps et dans la puissance à fournir mais reste un poste budgétaire important de l'équipement et de la consommation dans l'habitat. Le choix d'un mode de chauffage se fait d'après la répartition des pièces, les volumes et le mode d'énergie. La répartition des pièces implique le choix entre le chauffage central à circulation d'eau, le chauffage multiposte avec un appareil par pièce ou le chauffage monoposte avec un seul appareil pour tout le logement. L'énergie alimentant le chauffage est un critère important à mettre en relation avec le type de chauffage choisi, car si toutes les énergies sont adaptables à chaque type de chauffage, les coûts d'acquisition et de fonctionnement peuvent varier du simple au quadruple et évoluer encore au fil du temps. La consommation du chauffage comme le prix de l'énergie se mesurent en kilowattheures, et, de nos jours le prix du KWh s'échelonne entre trois et onze euros selon qu'il s'agisse du bois ou de l'électricité. La consommation en énergie qui implique un coût sur la durée doit être également mise en rapport avec l'impact écologique de chaque mode de chauffage, les coûts d'acquisition et de pose du système ainsi que les éventuelles aides budgétaires comme le crédit d'impôt pour les énergies renouvelables.

Le chauffage central à haute température


Le principe du chauffage central haute température consiste en un seul point de chauffe, qui alimente en eau chaude un circuit parcourant tout le bâtiment et diffusant sa chaleur par des radiateurs ou des diffuseurs. Le point de chauffe du chauffage central a d'abord été une chaudière au bois, au charbon, au gaz ou au fioul qui fonctionnait à haute température et était capable de produire également l'eau chaude sanitaire du logement. Les évolutions dans le chauffage central ont été tout d'abord de réduire la consommation des chaudières en augmentant leur rendement et en réduisant les rejets polluants. La chaudière bois, la chaudière gaz et la chaudière fioul ont été munies de dispositifs de condensation afin de récupérer la chaleur des fumées et l'utiliser à nouveau pour produire le chauffage. Le principe de la chaudière à condensation permet un rendement plus élevé donc un chauffage plus économe et moins polluant. La cheminée utilisée comme chaufferie de chauffage central est un moyen de combiner les avantages visuels et conviviaux d'un foyer ouvert avec la répartition de la chaleur du chauffage central. L'utilisation des énergies renouvelables dans le chauffage central à haute température est possible grâce à l'utilisation d'une pompe à chaleur air-eau prélevant les calories de l'air extérieur pour les transférer à l'eau du circuit de chauffage. La pompe à chaleur est alors utilisée en remplacement d'une chaudière pour la production d'eau de chauffage et d'eau chaude sanitaire, ou utilisée en complément de la chaudière existante. L'utilisation de la pompe à chaleur air eau en remplacement de chaudière implique l'achat d'une pompe à chaleur fortement dimensionnée capable de délivrer une grande quantité d'eau chaude à haute température utilisable en partie pour le chauffage central et en partie pour la production d'eau chaude sanitaire. La pompe à chaleur en complément de chaudière existante est appelée ‘en relève de chaudière'. La pompe à chaleur en relève de chaudière est capable d'apporter seule un fonctionnement régulier du chauffage et de la production d'eau chaude qui ne fait appel à la chaudière que pendant les périodes particulièrement froides. Le montant des aides et du crédit d'impôt aidant l'acquisition de matériels utilisant les énergies renouvelables varie considérablement selon que la pompe à chaleur est utilisée seule ou en relève de chaudière existante. Les économies à attendre de l'un ou de l'autre système de pompe à chaleur haute température pour chauffage et production d'eau chaude sont toujours très importantes et valident l'investissement. Loin d'être démodé, le chauffage central par radiateurs haute température utilisant seulement une pompe à chaleur ou une pompe à chaleur en relève de chaudière reprend un nouvel intérêt avec l'arrivée des équipements utilisant les énergies renouvelables.

Le chauffage à basse température


Le chauffage à basse température est principalement utilisé dans les planchers et plafonds chauffants ou les radiateurs à basse température. Comparable au système du chauffage central, c'est une circulation d'eau chauffée qui assure le maintien en température de diffuseurs. Si dans le chauffage central classique, seuls des radiateurs font office de diffuseurs, le chauffage central à basse température permet d'utiliser soit des radiateurs seuls soit un système combiné de radiateurs et de parois chauffantes. Le plancher chauffant ou le plafond chauffant comprend un serpentin chauffant noyé dans la dalle ou le revêtement du plafond. Le serpentin est confectionné en tuyau PVC raccordé au dispositif de chauffage par l'intermédiaire de vannes thermostatiques permettant de régler la température. Le chauffage du système à basse température est incompatible avec la production d'eau chaude sanitaire qui nécessite pour sa part une température élevée. Les planchers chauffants et plafonds chauffants peuvent être alimentés en eau chaude par une chaudière basse température ou une pompe à chaleur voire un système combiné. Le système de chauffage le plus économique pour l'utilisation d'un plancher chauffant reste la pompe à chaleur qui fonctionne grâce aux énergies renouvelables. La pompe à chaleur air/eau récupère les calories de l'air extérieur pour les transférer au système de diffusion de chaleur du chauffage. Performant et économique, le système de pompe à chaleur air/eau permet éventuellement une réversibilité transformant le système de chauffage en un système de rafraichissement en été. Confortable et pratique, la pompe à chaleur air/eau alimentant un plancher chauffant réversible est d'un confort inégalé. Le chauffage à basse température peut également être produit par la pompe à chaleur eau/eau via la géothermie. La géothermie pour alimenter un chauffage basse température se divise en deux possibilités, la géothermie par forage et la géothermie par épandage. La géothermie par forage nécessite de creuser deux accès de tuyaux à la nappe phréatique. Le premier forage alimente en eau naturellement chaude de la nappe souterraine la pompe à chaleur qui transmet les calories récupérées au chauffage de la maison puis réinjecte l'eau dans la nappe phréatique par le second forage. La géothermie par épandage ne nécessite pas de forage car n'utilise pas l'eau souterraine. Des champs de capteurs sont enterrés autour de l'habitation et récupèrent la chaleur du sol pour la transférer via la pompe à chaleur eau/eau au chauffage de la maison. La pompe à chaleur eau/eau reste un moyen économique d'alimenter un chauffage à basse température mais ne permet pas la réversibilité au même titre que la pompe à chaleur air/eau.

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Le chauffage solaire


Capable d'alimenter les deux systèmes de chauffage à basse et haute température, le chauffage solaire utilise pour sa part les calories transmises par la chaleur solaire pour les transférer au chauffage de l'habitation. Capable d'élever considérablement la température d'un grand volume d'eau, le chauffage solaire peut être utilisé comme appoint en relève d'une chaudière pour le chauffage à haute température ou comme système principal d'un chauffage à basse température. La captation des calories du chauffage solaire se fait grâce à deux réseaux de liquide caloporteurs. Le réseau primaire est principalement constitué par des panneaux solaires à tubes dans lesquels circule du glycol. Chauffé par la lumière solaire récupérée en toiture par les panneaux, le glycol est acheminé vers l'échangeur par l'intermédiaire d'une pompe de régulation. L'échangeur de température transfère les calories du glycol chauffé au réseau de chauffage de la maison et éventuellement au ballon d'eau chaude sanitaire. Utilisé seul, le chauffage solaire est un système à haute température alors qu'utilisé en relève de chaudière, le solaire peut être combiné à n'importe lequel des deux systèmes. A l'heure actuelle, sous nos latitudes, le chauffage solaire n'est utilisable qu'en relève de chaudière ou en bâtiment BBC (Bâtiment Basse Consommation) avec l'appoint d'un autre système indépendant. Le système indépendant non couplé à un chauffage solaire peut être un poêle, une cheminée ou un poêle-cheminée non relié à l'installation de chauffage existante. Le principal avantage du chauffage solaire est sa capacité à produire d'énormes quantités d'eau chaude à moindre coût et parfois plus que nécessaire. La plupart du temps, les systèmes de chauffage solaire nécessitent de pouvoir être déchargés d'une partie de la production d'eau chaude afin d'éviter les excès de température. Souvent, l'excès de production d'eau chaude des systèmes de chauffage solaire est utilisé pour chauffer l'eau d'une piscine. L'utilisation du chauffage solaire a pris un nouvel essor avec la culture en serre qui réclame de grandes quantités d'eau très chaude sur de grandes surfaces. Combinant de grandes surfaces de capteurs solaires avec de grandes surfaces de culture, le chauffage des serres par système solaire est un moyen économique et respectueux de l'environnement entrant totalement dans l'idéal des cultures bios. Souvent un peu trop volumineux pour être utilisé tel quel dans les résidences individuelles, le chauffage solaire se cantonne principalement à la fourniture d'eau chaude sanitaire et à la relève de chaudières dans la moitié sud de la France et de l'Europe.

Le chauffage au bois de chauffage


Le chauffage au bois est le plus ancien des systèmes de chauffage connu. De nos jours, loin d'avoir perdu son attrait, le chauffage au bois connaît un nouvel engouement. Les principaux avantages du chauffage au bois ont toujours été le coût très bas de cette énergie et sa facilité d'approvisionnement. Le kilowattheure de chauffage le moins cher reste celui produit par le bois de chauffage. Le principal inconvénient du chauffage au bois était encore il y a peu, la pollution due à la combustion imparfaite du bois. Grâce aux progrès réalisés par les fabricants, le chauffage au bois devient exempt de cet inconvénient en voyant les chaudières, les cheminées et les poêles être équipés de systèmes performants. Le système de double combustion notamment équipe désormais les appareils de chauffage au bois les plus performants. La double combustion consiste en un système de recyclage des gaz et des particules imbrûlés en première combustion qui sont réchauffés et réinjectés en partie haute de la chambre de combustion. Comparable à la postcombustion d'un réacteur d'avion, la double combustion provoque un deuxième étage de combustion qui élève la puissance de chauffage tout en détruisant les particules et gaz imbrûlés en limitant les rejets polluants dans l'atmosphère avec le recours éventuel à un catalyseur supplémentaire. Parallèlement à ce système de double combustion, les constructeurs de systèmes de chauffage au bois ont amélioré l'isolation des poêles, cheminées et chaudières à bois afin d'améliorer leur rendement et leur capacité d'accumulation. Si, jusqu'alors, un feu de bois ronflant produisait une chaleur intense mais de courte durée, l'amélioration de l'isolation et de l'accumulation ont permis aux appareils de chauffage au bois de conserver beaucoup plus longtemps la chaleur emmagasinée et de la diffuser lentement dans l'habitat. Un appareil de chauffage au bois moderne capable d'accumulation peut ainsi diffuser pendant près de vingt-quatre heures la chaleur produite par un feu de bois de quelques heures. La ressource en bois, en France tout au moins, est totalement à même de faire face au nouvel engouement de la population pour le chauffage au bois. De plus, l'utilisation du bois comme combustible de chauffage redonne du dynamisme aux sylviculteurs et exploitants de la filière bois qui trouvent dans la production de bois de chauffage les revenus nécessaires à maintenir les activités d'entretien et de réimplantation de la forêt française. L'adoption des nouveaux appareils de chauffage au bois qui ont réussi à limiter la production de gaz à effet de serre et de particules polluantes est favorisée par la mise en place d'un crédit d'impôt en faveur des appareils utilisant les énergies renouvelables au même titre que les panneaux solaires et les pompes à chaleur.

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Le chauffage bois aux pellets et granulés


Le chauffage au bois a évolué grâce aux systèmes de double combustion, les catalyseurs et les capacités d'accumulation des appareils. Le seul inconvénient qui était encore exprimé par certains utilisateurs consistait à la nécessité d'alimentation des poêles et chaudières à bois en bûches taillées à la dimension. L'arrivée des pellets et granulés de bois a permis de s'affranchir en grande partie de ces inconvénients pour les chaudières à bois et les poêles. Les pellets et granulés de bois sont produits par des entreprises avec les chutes et résidus de scieries de l'industrie du bois. Aggloméré en granulés de petite dimension, le bois conserve ses qualités de combustible sans recevoir aucun adjuvant ou colle qui dégagerait de la pollution lors de la combustion. Les pellets ou granulés de bois sont des cylindres qui ont une longueur d'environ deux centimètres pour un diamètre moyen de huit millimètres. Fabriqués à partir de résidus de bois déjà sec, les pellets ou granulés ont un taux d'humidité très bas et un pouvoir calorifique de plus du double de celui du bois en bûches. Le pouvoir énergétique du bois en granulés ou en pellets est tel que deux kilos de granulés ont la même puissance de chauffage qu'un litre de fioul. Le grand avantage du granulé ou du pellet sur le bois en bûches est qu'il reste fluide dans son approvisionnement en s'écoulant comme du gravier et qu'il peut être conditionné en sacs ou livré en vrac. Cette particularité est exploitée alors dans des systèmes d'alimentation automatique des chaudières à bois. L'alimentation automatique en granulés ou pellets est assurée par l'intermédiaire d'un silo à granulés et d'un système de vis sans fin piloté par le régulateur du système de chauffage. L'alimentation en granulés et en pellets est alors assurée par le système de chauffage lui-même au prorata de sa consommation en fonction de la température désirée. L'approvisionnement en granulés et en pellets semble de plus en plus facile au fur et à mesure que ce système de chauffage se répand. Si en 2005, la France ne comptait qu'une vingtaine de producteurs de granulés de bois, quatre ans après ils étaient prés de soixante à assurer cette production. Le bois en granulé est aussi pratique à utiliser dans le chauffage qu'une énergie fossile comme le gaz ou le fioul mais reste beaucoup plus abordable financièrement et plus responsable écologiquement. Par contre, en raison de son passage entre dans les ateliers de séchage et de compression, le granulé ou pellet est le carburant issu de la biomasse le plus cher sur le marché. Stimulé par la possibilité d'être utilisé comme nouveau combustible propre des centrales thermiques, le granulé de bois devrait se répandre encore davantage dans les systèmes de chauffage de l'habitat éco-responsable.


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