Au cours de l’étude d’un projet, il faut toujours réfléchir et prendre des décisions concernant :
• l’installation de chauffage ;
• la production d’eau chaude sanitaire ;
• la climatisation ;
• l’éclairage.
La gestion technique du bâtiment (GTB) permet de rendre communicants les équipements techniques du bâtiment en termes d’éclairage, de chauffage, d’électricité, de sécurité… de manière à optimiser les performances énergétiques du bâtiment, améliorer la sécurité et le confort des occupants.
En effet, pour obtenir un meilleur confort thermique dans les logements tout en réalisant des économies de l’énergie de chauffage et de conditionnement. Il faut pour cela appliquer un certain nombre de principes fondés, visant à améliorer la qualité thermique et énergétique de la construction. Cela permettra au logement d’être sain, confortable, agréable à vivre et économe.
Le chauffage répond à un besoin physiologique de confort des individus. Dans le bâtiment, un équipement de chauffage assure le confort thermique des utilisateurs. Il répond également à leurs besoins en termes de fourniture d’eau chaude sanitaire.
Le chauffage comprend généralement un générateur comme une chaudière ou une pompe à chaleur, qui alimente un ou plusieurs émetteurs de chaleur comme des radiateurs ou un plancher chauffant. Ceux-ci transmettent la chaleur produite dans le local à chauffer. Cette même chaudière ou cette même pompe à chaleur pouvant produire également de l’eau chaude sanitaire.
Le choix de l’élément de chauffage dépend essentiellement de :
► l’importance des besoins d’énergie pour le chauffage et aussi pour l’eau chaude ;
► la disponibilité des énergies ;
► le coût des énergies disponibles ;
► le niveau de confort offert par chaque système ;
► les émissions de polluants engendrées par chacun.
Choisir une source d’énergie
Les principales sources d’énergie disponibles sont :
► le gaz naturel ;
► le fuel ;
► l’électricité ;
► le soleil.
Sur le plan de la dépense énergétique, le solaire est gratuit mais il nécessite des investissements plus coûteux que les sources conventionnelles. Pour la production d’eau chaude, il représente une excellente solution !
Le choix dépendra en grande partie du coût unitaire de la chaleur produite, et aussi de la disponibilité de la source dans la région. Dans un lotissement alimenté par le réseau de gaz naturel, vous aurez probablement intérêt à opter pour un système de chauffage central, avec une chaudière à gaz produisant aussi l’eau chaude sanitaire. En termes de coût global, comprenant l’investissement pour l’acquisition et le montage des équipements, la consommation et l’entretien, les performances d’un tel système sont excellentes.
Le chauffage central individuel
La chaleur est produite à un seul endroit, soit par une chaudière raccordée à un conduit de fumée, soit par une pompe à chaleur, soit par des capteurs solaires. La puissance de l’installation dépend de la grandeur du logement et de sa qualité énergétique (implantation, orientation, fenêtres, isolation, etc.), c’est-à-dire de l’ensemble des choix techniques et architecturaux.
La production de chaleur par les chaudières
Ces dernières années, des progrès considérables ont été réalisés sur les chaudières, faisant passer le rendement de ces équipements de 70 % à 85 %.
Les chaudières à condensation ont d’excellentes performances si le chauffage fonctionne à basse température (de 30 °C à 40 °C). C’est aussi le cas pour une production de chaleur par des capteurs solaires. Dans ces deux cas, il est alors très intéressant de fonctionner à basse température avec des émetteurs de grandes dimensions : plancher chauffant ou radiateurs de grande surface.
Les fumées passent au travers d’un échangeur alimenté par l’eau froide revenant des radiateurs. Or les fumées contiennent de l’eau, à l’état de vapeur. Cette vapeur va condenser, former des gouttes (à évacuer vers l’égout) et préchauffer l’eau froide. Cette technique peut apporter en pratique de 6 à 9 % d’amélioration de rendement. Mais elle n’est courante que pour le gaz.
Le plancher solaire direct
Le plancher solaire direct PSD associe des capteurs solaires thermiques et un plancher chauffant basse température servant à la fois de stockage et d’émetteur de chaleur, sans échangeur intermédiaire. Il s’agit d’un système solaire combiné, SSC, c’est-à-dire un système solaire pouvant répondre aux besoins de chauffage et d’eau chaude sanitaire de la maison. Le plancher chauffant solaire est le nom donné au système dit « plancher solaire direct », ou PSD. C’est donc un système de chauffage utilisant l’énergie solaire thermique pour la distribuer dans un plancher chauffant basse température à eau chaude. Ce « système solaire combiné » peut couvrir jusqu’à 40 % des besoins annuels de chauffage et d’eau chaude sanitaire.
Le système de chauffage plancher solaire direct est caractéristique car l’émetteur de chaleur est la dalle de béton, qui va assurer le stockage de l’énergie et permettre ainsi une diffusion de la chaleur durant la nuit. L’inertie du plancher béton qui est utilisée pour stocker l’énergie de chauffage. L’eau chaude sanitaire est produite soit dans un ballon immergé dans le ballon ci-avant, soit par un échangeur de chaleur situé dans le ballon ou à l’extérieur de celui-ci. Le plancher chauffant solaire ou PSD est un procédé d’énergie renouvelable et fait partie des concepts à haute efficacité énergétique. Cette solution de chauffage est pour l’habitat une référence en termes d’économie d’énergie.
Le PSD se pose comme tout autre plancher chauffant, le montage des capteurs est relativement simple et les raccordements hydrauliques entre les différents éléments relèvent de la plomberie traditionnelle. Le dimensionnement des PSD s’effectue par étude thermique, et le calcul doit permettre que :
► la densité des tuyaux soit suffisante pour combler les déperditions de la pièce (à évaluer) ;
► la température du sol n’excède pas 28 °C ;
► la température du fluide n’excède pas 50 °C ;
► les pertes de charge ne soient pas trop élevées. On estime que 1 m^ de capteurs permet de chauffer 7 à 10 m^ de dalle.
Le tableau 7.5 donne quelques conseils pour une installation réussie.
L’inclinaison des panneaux
Pour les installations de chauffage solaire, il est préférable d’approcher les 60° d’inclinaison qui pernnettent une bonne réception du flux solaire en hiver, et offre une inclinaison suffisante en été pour les sinnpies besoins d’eau chaude sanitaire en évitant les problèmes de « surchauffe ».
Les phénomènes de « surchauffe l’été »
L’été la surface de panneaux est trop importante, on voit alors apparaître le phénomène de « surchauffe » : le circuit stagne à des températures élevées ce qui à terme peut être nuisible pour la longévité de l’installation.
Pour éviter ces phénomènes, plusieurs stratégies peuvent être adoptées :
• Avoir une inclinaison approchant les 60° ;
• Avoir un vase d’expansion surdimensionné supportant la dilatation voire l’évaporation du fluide caloporteur ;
• Régulation de l’installation gérant la surchauffe en faisant circuler le fluide lorsque le capteur est à trop haute température, en journée ou en nocturne ;
• Capteur auto-vidangeable.
La productivité solaire
C’est le rapport entre la quantité d’énergie solaire produite et la surface de panneaux installée. Pour qu’une installation soit bien dimensionnée, il faut que cette productivité soit la meilleure possible c’est-à-dire que la surface de panneaux ne soit :
• ni trop faible car dans ce cas-là on n’assurait qu’une petite partie des besoins d’ECS ;
• ni trop élevé car au-delà d’un certain seuil, augmenter la surface de panneaux n’augmente que très peu la production solaire.
Choisir un spécialiste référencé
La réalisation d’un chauffage solaire est généralement plus complexe que pour un simple chauffe-eau. Il est indispensable de se tourner vers un professionnel référencé ayant l’agrément et de l’expérience dans l’installation d’un tel système.
Les convecteurs électrique
Le convecteur est le système de chauffage le plus simple et le plus répandu. Économique et très facile à utiliser, il représente la solution la plus élémentaire pour chauffer votre intérieur.
Comme son nom l’indique, son système repose sur le principe de la convection. L’air ambiant entre par la partie inférieure de l’appareil et se charge en chaleur en léchant la résistance électrique. Il remonte ensuite dans l’appareil et ressort vers l’extérieur par les grilles latérales situées sur la partie haute. Il fonctionne à la manière d’une boucle thermique : l’air chaud est plus léger que l’air froid, il circule donc en permanence dans la pièce, du bas vers le haut.
Le convecteur est très approprié pour des petites pièces bien isolées. Il existe de nombreux modèles (large gamme de puissance, possibilité de programmation, variantes de formes esthétiques, etc.). Ils sont extrêmement simples, rapides à poser et de taille très réduite.
Les avantages d’un convecteur sont les suivants :
► une production de chaleur rapide ;
► une solution qui n’implique pas de travaux conséquents ;
► peu d’encombrement au mur ;
► une régulation électronique précise et intégrée.
Les éléments radiants
Le panneau radiant, le plafond rayonnant et le plancher chauffant sont des émetteurs qui distribuent la chaleur par rayonnement. Le panneau est constitué d’un élément chauffant contenu dans un cadre métallique. Il peut être placé le long d’un mur, au plafond, ou dans le plancher. L’élément émet alors un rayonnement qui se réfléchit sur les autres surfaces.
La climatisation
La climatisation assure le confort d’été. Climatiser sa maison ou son appartement c’est un investissement pour son confort et pour sa qualité d’air intérieur. Pour un habitat fermé où il est difficile d’ouvrir ses fenêtres par exemple en centre-ville, pour le confort de nos anciens, et de fait pour nos maisons de plus en plus isolées et étanches à l’air, la climatisation est une solution de confort à réaliser avec les techniques les plus efficientes : pompes à chaleur réversibles, climatiseurs basse consommation de catégorie A, etc. Ainsi, dans un cadre de confort des usagers et d’économies d’énergie, climatiser sa maison ou son appartement, peut aujourd’hui s’envisager avec un bilan de consommation été/hiver des plus économiques.
La climatisation réversible
Un climatiseur puise de la chaleur d’un côté (habitat) et la restitue de l’autre (extérieur). Quand on inverse le cycle avec un climatiseur réversible on chauffe non plus l’extérieur mais l’intérieur de l’habitat. Nous appelons cela tout simplement la pompe à chaleur.
Les principes de la climatisation sont fondés sur le transport de chaleur d’un point vers un autre, et le médium généralement utilisé pour ce déplacement de chaleur est appelé réfrigérant ou fluide frigorigène.
Les climatisations dites réversibles permettent donc, de façon additionnelle, d’effectuer le cycle précédemment évoqué mais pour le chauffage. Une climatisation réversible extrait la chaleur « gratuite » de l’extérieur et la transfère vers l’intérieur. Ce principe continue de fonctionner par jours très froids avec des températures extérieures de -5 °C, -10 °C et même -15 °C, en fonction du type et de la qualité du climatiseur utilisé.
Par conséquent, la climatisation réversible constitue un système de chauffage à part entière et permet de chauffer et rafraîchir avec la même unité tout en réduisant les coûts d’énergie tout au long de l’année. L’intérêt de ce système est la performance en chauffage puisque l’économise peut atteindre 50 % à 70 % de la consommation de chauffage (par rapport à un chauffage par convecteur électrique).
La climatisation d’une pièce
Le monosplit est la solution la plus courante, avec une unité à l’extérieur et une unité à l’intérieur. C’est aussi la solution la plus simple, la plus rapide à installer et la plus économique.
Le monosplit permet d’équiper une seule pièce. Très pratique, il peut s’installer avec n’importe quelle unité intérieure et vous garantit le confort, été comme hiver. Il peut effectivement travailler en hiver en pompe à chaleur performante avec des COP de 3 si l’on choisit un matériel de qualité. C’est l’offre la plus répandue en climatisation pour le résidentiel.
La climatisation de plusieurs pièces
Le système dit multisplit est le plus souple puisqu’il peut être installé dans un logement déjà construit sans générer de trop gros travaux. Il se compose d’une unité frigorifique extérieure et de plusieurs diffuseurs intérieurs muraux, plafonniers, etc. (5 au maximum) raccordés entre eux par des tubes aussi appelés liaisons frigorifiques. Chaque diffuseur bénéficie d’une gestion personnalisée pour plus de confort.
Cliquez sur les liens pour consulter les articles concernant : les radiateurs; les pompes à chaleur et le plancher chauffant. Aussi bien n’hésitez pas de consulter cet article concernant la ventilation des locaux qui contient des appareils à gaz.