Objectif : limiter les consommations et les émissions de CO2
Faire baisser les charges de chauffage et d’énergie des occupants, tout en diminuant les émissions de gaz à effet de serre du parc des bâtiments, tel est l’objectif de cette nouvelle réglementation concernant les constructions existantes.
Le décret portant sur la performance énergétique des bâtiments existants précise les exigences en termes d’économies d’énergies. À titre d’exemple, citons le cas des chaudières à combustible liquide ou gazeux installées ou remplacées de plus de 20?kW qui doivent obligatoirement être accompagnées de la mise en place d’un système de régulation programmable du chauffage, sauf si l’installation existante en est déjà munie.
Robinets thermostatiques obligatoires
Les circulateurs de chauffage intégrés ou non aux chaudières doivent être munis d’un système permettant leur arrêt. Les pompes à chaleur doivent, elles aussi, répondre à des coefficients de performances (Cop) minimum. Enfin, les radiateurs sont désormais obligatoirement équipés d’un robinet thermostatique, sauf dans les cas de distribution en monotube non dérivé, et dans les locaux où sont situés les thermostats d’ambiance. Pour ce qui est des convecteurs électriques, il est précisé qu’ils doivent être munis d’un dispositif de régulation électronique intégré, conduisant à une amplitude de régulation maximum de 0,5 K et à une dérive en charge maximum de 1,5 K.
Source: batirama.com / Laurent Denovillers
Solution n° 1 : Le chauffage électrique direct
• DANS QUEL CAS OU QUEL TYPE DE BATI ?
Mis en œuvre dans les logements neufs, le chauffage électrique trouve aussi son utilisation dans les établissements de santé (maisons de retraite, foyers…). En raison du coût d’utilisation, cette solution sera réservée à des logements ne nécessitant pas de grands besoins thermiques (petites surfaces ou situés dans des régions ensoleillées).
• LES PERFORMANCES EXIGEES PAR LA RT EXISTANT ?
Le texte (articles 28 et 29) est précis en termes de radiateurs électriques?: ces émetteurs de chauffage, installés ou remplacés, doivent être munis d’un dispositif de régulation électronique intégré, conduisant à une amplitude de régulation maximum de 0,5 K et à une dérive en charge maximum de 1,5 K. Son dispositif de régulation doit permettre la réception d’ordres de commande : confort, réduit, hors gel et arrêt. Si l’émetteur possède une fonction secondaire (soufflante, sèche-serviette…), celle-ci doit être temporisée. Ces émetteurs, s’ils sont intégrés aux parois, doivent être pourvus : - d’un thermostat ou d’un régulateur par pièce, avec un CA inférieur à 2?K et permettant la réception d’ordres de commande pour assurer le fonctionnement en confort, réduit, hors gel et arrêt ; - ou bien d’un dispositif de régulation raccordé à une sonde de température extérieure.
• LES PERFORMANCES THERMIQUES (OU AUTRES) DE LA TECHNIQUES ?
L’avantage du chauffage électrique direct est sans aucun doute le coût plus que raisonnable d’une installation complète. La chaleur dégagée par des radiateurs électriques est immédiatement ressentie par l’occupant.
• LES LIMITES ET LES FREINS ?
Quel que soit le type de chauffage électrique, le principal inconvénient reste le coût d’utilisation plutôt élevé. Le dessèchement de l’air ambiant est également un souci que l’utilisateur ressent au quotidien.
Cas 1 : Les convecteurs électriques
Un convecteur électrique fonctionne sur le principe de chauffe par convection, c’est-à-dire par mouvement d’air.
L’air froid est aspiré en partie basse de l’appareil et se réchauffe au contact d’une résistance électrique contenue à l’intérieur de l’appareil. Une fois chauffé, l’air se diffuse dans le local en formant un mouvement circulaire. D’autres types de radiateurs électriques existent, ceux fonctionnant à l’aide d’un fluide caloporteur. Un liquide à base de pétrole ou de glycol est chauffé par une résistance, ce qui permet d’offrir les avantages liés au chauffage central, tel que le rayonnement, par exemple. Ces radiateurs peuvent être à inertie, dans ce cas la surface d’échange thermique est importante. L’avantage des radiateurs à fluide caloporteur réside principalement dans le fait qu’ils offrent une chaleur douce et uniformément répartie.
AVANTAGES : peu chers à l’achat, ils offrent une bonne alternative de chauffage pour des petits logements bien isolés?; la chaleur dégagée par ces appareils est immédiatement perceptible.
INCONVENIENTS : les convecteurs affichent une consommation d’électricité plutôt élevée?; le principe de convection provoque également un mouvement d’air qui brasse la poussière?; le chauffage électrique a tendance à assécher l’air ambiant.
Solution n° 1 : Le chauffage électrique direct (suite)
Cas 2 : Les panneaux rayonnants
En effet, à l’utilisation, ces radiateurs radiants proposent une chaleur douce faisant penser à celle d’un chauffage central. Ils fonctionnent en émettant de la chaleur par leurs surfaces frontales grâce à une plaque émettant des rayons infrarouges. La chaleur se propage alors vers les murs et autres surfaces ou objets qu’elle rencontre. Ce sont ces éléments qui absorbent la chaleur et la rediffusent dans le local. D’un principe identique à celui d’un radiateur rayonnant, le plafond rayonnant électrique s’impose comme une des meilleures solutions de chauffage électrique du moment. Comme avec les radiateurs, la chaleur émise par le plafond vient en contact des murs, du plancher, des meubles et de tout autre obstacle présent dans la pièce, puis se répartit dans tout le local, chauffant ainsi l’air ambiant. Le plafond rayonnant type se compose d’un film chauffant posé sur un panneau isolant thermique. Ce complexe est fixé à une armature métallique, le tout mis en place au-dessus de plaques de plâtre spécifiques. Contrairement aux convecteurs électriques, ces radiateurs ou panneaux rayonnants ne dessèchent pas l’air ambiant. De plus, les derniers modèles permettent de faire des économies d’énergie grâce à des programmateurs intégrés, ou à un système de régulation centralisée.
AVANTAGES : le rayonnement permet de diffuser une chaleur continue et uniforme.
INCONVENIENTS : le coût à l’installation de tels radiateurs ou panneaux reste un frein pour les clients, même les plus avertis.
Cas 3 : Le plancher rayonnant électrique
Longtemps considérés comme responsables des jambes lourdes, les planchers chauffants nouvelle génération diffusent une chaleur douce et homogène en s’appuyant sur le principe du transfert de chaleur par rayonnement.
Pour ce qui est du plancher rayonnant électrique (PRE), son fonctionnement est relativement simple. Il s’agit de noyer un élément chauffant électrique dans une chape flottante armée ou de le poser sur celle-ci. Cette chape est inférieure ou égale à 50 mm d’épaisseur, et doit être désolidarisée mécaniquement et thermiquement du bâti et reposée sur un
isolant thermique. Ce dernier à pour effet d’orienter le flux de chaleur dans la pièce à chauffer. Le PRE offre alors une diffusion de chaleur douce et régulière, répartie sur la totalité du sol, grâce à sa grande surface de rayonnement. La température de diffusion inférieure ou égale à 28?°C (on parle alors de basse température) apporte un confort apprécié par l’utilisateur qui, parfois, est encore réticent en souvenir des premiers planchers chauffants à haute température (>?40?°C). Autre avantage, côté confort, le sol se trouve tempéré et on élimine ainsi les sensations de froid lié à certains revêtements de sol comme le carrelage par exemple.
AVANTAGES : la chaleur diffusée est douce et homogène, il n’y a pas de mouvement d’air, donc pas de brassage de poussières; l’absence de radiateurs permet d’utiliser une surface au sol disponible plus importante.
INCONVENIENTS : le coût du plancher chauffant électrique reste le principal inconvénient.Il se situe autour de 60 €/m² (chape comprise)?; l’élément chauffant étant noyé dans le béton, il existe une certaine inertie avant de ressentir les effets directs de la chaleur.
Solution n° 2 : Le chauffage à eau basse température
• DANS QUEL CAS OU QUEL TYPE DE BÂTI ?
Souvent mis en œuvre dans les locaux sociaux ou dans des équipements sportifs, ce système est de plus en plus préconisé dans l’habitat individuel ou collectif. Avec un revêtement de sol dur (carrelage), le plancher chauffant peut être réversible et rafraîchir l’air ambiant. Il est alors alimenté en eau fraîche (16 à 20?°C) par un groupe froid.
• LES PERFORMANCES EXIGEES PAR LA RT EXISTANT ?
Les pompes à chaleur doivent présenter des coefficients de performances (Cop) conformes à la nouvelle réglementation. Des équipements de régulations doivent être intégrés dans le système de chauffage.
• LES PERFORMANCES TECHNIQUES (OU AUTRES) DE LA TECHNIQUE ?
Le principe de diffusion de la chaleur s’articule autour de la conduction et du rayonnement.
L’eau chaude circule dans des tubes en cuivre ou polyéthylène réticulé, noyés dans une chape ciment qui diffuse la chaleur. La masse d’air, au contact de cette chape, se réchauffe puis transmet la chaleur emmagasinée à la masse d’air au-dessus d’elle.
• LES LIMITES ET LES FREINS ? Le confort de température est le principal avantage d’un tel système sans aucun problème de circulation sanguine.
Cas 1 : Les pompes à chaleur (PAC) eau/eau, air/eau et air/air
Le chauffage par géothermie consiste à absorber les calories présentes dans le sol ou dans l’air pour les restituer dans la maison.
C’est grâce à son intérêt économique et environnemental que ce procédé connaît, de nos jours, un succès grandissant en construction neuve comme en rénovation, pour l’habitat individuel ou collectif. Quand on sait que 46?% environ de l’énergie solaire est emmagasinée dans le sol, et qu’à une profondeur de 2?000?m, la température peut atteindre 70?°C, il serait dommage de se passer d’une telle source d’énergie. Pour capter cette énergie présente dans le sol, il existe trois solutions :
1 • La première solution se résume en la pose d’un capteur horizontal constitué de plusieurs boucles enterrées à une profondeur d’environ 60 cm, dans lequel circule un fluide caloporteur. La surface au sol nécessaire pour l’installation d’un tel capteur se situe entre 1,4 et 2 fois la surface au sol de la maison à chauffer, suivant l’isolation et la situation géographique de la construction. On parle, dans ce cas, d’énergie géosolaire récupérée. En effet, compte tenu de la faible profondeur d’enfouissement du capteur, le système récupère, dans le sol, l’énergie calorifique apportée par le soleil, le vent et la pluie par infiltration. Attention, il est interdit de planter des arbres ou de poser un revêtement goudronné à moins de 2 mètres de la zone de captage. En revanche, le système n’empêche pas de semer de la pelouse ni de jardiner.
2 • La deuxième solution pour capter l’énergie du sol consiste à installer une sonde thermique verticale. Dans ce cas, une sonde est enterrée verticalement jusqu’à une profondeur pouvant aller de 50 à 100 mètres, ce qui permet de s’affranchir des variations de température extérieure. Composée de deux tuyauteries en forme de “U”, dans lesquelles circule le fluide caloporteur, la sonde thermique se comporte comme un véritable échangeur de chaleur, sans consommer d’eau. Ce système ne nécessite pas de surface au sol importante et est particulièrement privilégiée dans des terrains rocailleux. Il est toutefois plus coûteux que le précédent du fait de la nécessité de faire un forage. Enfin, la dernière possibilité consiste à capter l’énergie présente dans l’eau des nappes phréatiques par un forage profond, généralement de 8 à 50 mètres suivant les régions. La pompe à chaleur capte alors l’énergie contenue, non pas dans le sol comme pour la solution précédente, mais dans l’eau. Cette eau demeure à une température constante toute l’année, entre 9 et 12?°C (parfois plus dans certaines régions). Le système pompe l’eau par forage dans un premier puits en amont de l’écoulement de la nappe phréatique, puis la rejette soit dans un second forage, soit dans un puisard en aval de l’écoulement de la nappe phréatique.
3 • Dernière solution, le captage aérien. Dans ce cas, on capte l’air à travers une pompe à chaleur de type “air/eau” ou “air/air”. Le capteur aérien se compose d’un échangeur en cuivre sur l’air et de deux ventilateurs. Le fluide frigorigène est confiné dans la batterie d’échange. Ce système ne nécessite pas d’emprise au sol sur le terrain.
AVANTAGES : coût réduit et rapidité de mis en œuvre pour le capteur horizontal?; pas d’emprise sur le terrain pour les autres solutions.
INCONVENIENTS: surface de captage importante pour le capteur horizontal?; coût du forage à prendre en compte pour le captage vertical et sur nappe phréatique.
Solution n° 2 : Le chauffage à eau basse température (suite)
Cas 2 : Les chaudières basse température ou à condensation
Les chaudières basse température fonctionnent à des températures plus basses que des chaudières traditionnelles et réalisent, de ce fait, des économies de consommation de l’ordre de 12 à 15?%. Elles sont bien adaptées aux systèmes de chauffage basse température, comme les planchers chauffants, par exemple. Leur rendement avoisine les 90 %. Elles ont la particularité de tirer profit de la chaleur latente de la vapeur d’eau contenue dans les fumées. En condensant cette vapeur d’eau, les chaudières récupèrent de l’énergie, d’où une économie de combustible et donc une diminution des émissions de CO2. Elles améliorent de 15 à 20 % les
performances de chaudières modernes standard. Leur rendement, supérieur à 100 % car les apports de chaleur latente de liquéfaction viennent augmenter l’énergie restituée par la chaudière, peut atteindre 109 % sur PCI. Cette technologie est bien adaptée à l’énergie gaz (condensats peu acides) mais impose des précautions avec le fioul pour limiter la production d’acide sulfurique.
À noter?: un certain nombre d’aides financières (TVA à taux réduit, crédit d’impôt…).
AVANTAGES : ces chaudières sont moins polluantes en limitant les émissions de CO2.
INCONVENIENTS : leur coût à l’investissement est nettement supérieur à une solution classique.
Cas 3 : Le chauffage solaire avec appoint intégré ou séparé
Utiliser le rayonnement solaire pour produire à la fois l’eau chaude sanitaire et le chauffage, tel est le principe du système solaire combiné. Une solution idéale?!
L’objectif est de stocker l’apport de chaleur solaire pendant 1 à 3 jours pour la restituer au bon moment. Pour assurer ce stockage, différents systèmes existent. Le plus utilisé est le Plancher solaire direct (PSD). Son principe : le fluide réchauffé dans les capteurs solaires circule directement (sans passer dans un ballon ou un échangeur) dans un plancher chauffant épais. La dalle de béton armé stocke la chaleur, et son inertie permet de la restituer de façon différée. Dans le reste de l’Europe, on ajoute un ballon de stockage de 800 à 1?000 litres (système à hydro-accumulation). Précisons que ce système est obligatoire si, à défaut de plancher chauffant épais, on se trouve en présence de radiateurs.
♦ Côté dimensionnement, la surface conseillée est de 1 m² de capteurs plans (ou 0,7 m² de panneaux sous vide) pour 10 m² de surface habitable chauffée. Cela permet de couvrir 25 à 60 % des besoins annuels en énergie (chauffage + ECS), en tenant compte du niveau d’isolation de la maison et sa région.
♦ Enfin, l’angle d’inclinaison des capteurs doit se situer entre 40° et 75°, pour des capteurs plans et entre 25° et 90° pour les panneaux sous vide, l’orientation idéale étant au sud + ou – 30°.
AVANTAGES : ce système limite les dépenses d’énergies complémentaires (gaz, fioul, électricité).
INCONVENIENTS : temps long de restitution de la chaleur, dû à l’inertie du plancher chauffant en béton.
Solution n° 3 : Le chauffage à eau classique
• DANS QUEL CAS OU QUEL TYPE DE BÂTI ?
Véritable star du chauffage dans l’habitat existant ancien, le chauffage central par boucle d’eau chaude n’a plus à faire ses preuves. On en installe toujours aujourd’hui dans le logement individuel ou collectif, mais aussi dans bon nombre de lieux de vie, comme les maisons de retraite, foyers, locaux scolaires…
• LES PERFORMANCES EXIGEES PAR LA RT EXISTANT ?
Les chaudières à combustible liquide ou gazeux, installées ou remplacées, de plus de 20 kW, doivent obligatoirement être accompagnées de la mise en place d’un système de régulation programmable du chauffage, sauf si l’installation existante en est déjà munie. Les pompes de chauffage intégrées ou non aux chaudières doivent être munies d’un système permettant leur arrêt.
• LES PERFORMANCES TECHNIQUES (OU AUTRES) DE LA TECHNIQUES ?
Une bonne installation de chauffage central est optimisée à condition que chacun de ses composants soient correctement dimensionnés. Le générateur de chaleur (la chaudière), le réseau de distribution (les tuyauteries), les émetteurs de chaleur à eau chaude (les radiateurs) et le système de régulation et de gestion du chauffage, sont aussi déterminants les uns comme les autres pour un confort optimal du client final.
• LES LIMITES ET LES FREINS ?
Compte tenu de la hausse des prix des énergies fossiles (gaz et fioul domestique), le coût de fonctionnement d’un système de chauffage central traditionnel est de plus en plus élevé. En revanche, le confort dû à la chaleur douce diffusée est apprécié par les utilisateurs.
Cas 1 : Les inserts et poêles bois
I l s’est vendu, en 2007 en France, près de 240 000 foyers inserts, soit une légère baisse par rapport à 2006, et 180?000 poêles à bois, là un marché en très nette progression.
Ces systèmes de chauffage bénéficient d’un crédit d’impôt (50 %) sous réserve que les matériels installés affichent un rendement minimum de 70 % et un taux de rejet de CO2 inférieur à 0,3 %. Ces valeurs sont aujourd’hui dépassées par les produits de dernière génération. Ainsi, un poêle bois ou un insert atteint aujourd’hui un rendement de 82?%, avec un taux de rejet de 0,1?% de CO2.
♦ La double combustion est le principe de fonctionnement de ces produits. Une combustion primaire réalisée par l’air qui arrive sous la grille, et une arrivée d’air secondaire qui balaie la vitre, assure un auto-nettoyage de celle-ci, et participe à la post (ou double) combustion. Tendance actuelle : des produits à triple combustion, avec une arrivée d’air tertiaire évitant les rejets solides (particules fines), afin d’obtenir un bon résultat au niveau du rejet de ces poussières
♦ Les inserts ont une double enveloppe, c’est-à-dire que l’on fait passer de l’air à travers un pulseur situé sous l’appareil, pour distribuer l’air réchauffé directement dans la pièce. Sur d’autres modèles, on a également, dans la partie supérieure de cette double enveloppe, deux ou quatre bouches sur lesquelles, on peut raccorder un réseau de gaines pour alimenter des pièces annexes. Ce même insert, avec un dessus plat, peut être intégré dans une cheminée existante. Dans le cas de la construction d’une cheminée neuve, il est possible d’y intégrer un foyer, avec un important avaloir à l’intérieur qui augmente la surface de chauffe. Dans ce cas, on peut positionner un extracteur dans les combles, dont le débit disponible plus important (300 à 500 m3/h), autorise un réseau de soufflage (jusqu’à 10 mètres par exemple). Cette redistribution de chaleur permet d’atténuer l’inconvénient d’un tel système, qui est un chauffage ponctuel. Autre solution : installer l’appareil en position centrale du volume à chauffer, si cela est possible…
AVANTAGES : faible coût de la matière énergétique?; crédit d’impôt incitatif.
INCONVENIENTS : approvisionnement en bois bénéficiant d’une durée de séchage de 12 à 18 mois, ceci pour garantir le pouvoir calorifique, et éviter le bistrage du conduit de fumées.
Solution n° 3 : Le chauffage à eau classique (suite)
Cas 2 : Les chaudières gaz, fioul et bois
Les systèmes basés sur un chauffage central fonctionnent en énergie gaz naturel, propane, fioul ou bois. Compte tenu des coûts de l’énergie, de nombreux investisseurs s’interrogent sur les différents systèmes de chaudières bois.
♦ Les chaudières à bois ou à bûches obtiennent des rendements corrects (de 55 à 70?%) pour assurer le chauffage central et la production d’eau chaude sanitaire. Elles peuvent être également équipées d’une turbine, qui régule l’arrivée d’air ou l’extraction des fumées, ce qui améliore le rendement et permet seulement deux chargements par jour.
♦ Les chaudières bois à plaquettes ou granulés allient une technologie avancée, un bon rendement (de 75 à 90 %) et une souplesse d’utilisation. Elles fonctionnent aussi simplement qu’une chaudière gaz ou fioul tout en offrant les avantages du bois (chaleur et confort), sans les inconvénients. En effet il n’y a plus besoin d’alimenter soi-même la chaudière car tout est automatisé grâce à un système d’approvisionnement de vis sans fin, des plaquettes forestières ou des granulés sont alors stockés dans une pièce annexe.
♦ Les chaudières polycombustibles associent deux foyers : un premier pour le bois (le plus souvent à des bûches) et le second pour le gaz ou le fioul avec un système de permutation automatique. À titre de comparaison, on peut dire que 100 litres de fioul correspondent à 0,7 stères de bûches, à 1 m3 de plaquettes et à 220 kg de granulés. Enfin, à volume égal, le pouvoir calorifique d’une essence à l’autre est différent. Des bois comme le chêne, le charme, le frêne ou l’acacia produisent de bonnes braises chauffantes, alors que les feuillus tendres (tilleul ou peuplier) sont des essences brûlant mal. Les conifères sont, quant à eux, à éviter car ils dégagent beaucoup de gaz inflammables ainsi que du goudron.
AVANTAGES : la combustion du bois ne génère pas de soufre?; le coût du combustible est moins élevé que d’autres combustibles fossiles.
INCONVENIENTS : les systèmes à bûches nécessitent un chargement manuel chaque jour ; les rendements sont moins élevés qu’avec le gaz ou le fioul.
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