Chauffage

Le chauffage est l'action de transmettre de l'énergie thermique à un objet, un matériau.

Le chauffage est utilisé surtout, pour maintenir ou perfectionner des conditions d'ambiances vivables pour les êtres vivants dans les espaces clos constituant des lieux de vie (bâtiments, habitacles de moyens de transports, piscines, etc. ). Dans ce cas, l'objectif du chauffage est de perfectionner le confort thermique d'un espace à vivre.

Par extension, le terme chauffage sert à désigner aussi le dispositif conçu pour assurer le chauffage.

Besoins en chauffage

L'enveloppe isolante d'une habitation (c. f. l'isolation thermique), l'adaptation du comportement au climat (fermer les volets la nuit, s'habiller chaudement) ne suffit pas forcément à se protéger du froid. Le chauffage apporte alors une quantité de chaleur dans l'habitat, c'est-à-dire de l'énergie thermique. A l'échelle d'une habitation individuelle, on comptabilise généralement les besoins en chauffage en kWh/an : c'est la quantité d'énergie calorifique apportée en un an pour obtenir le confort thermique désiré. A l'échelle d'une région ou d'un pays, on utilise aussi les Mtep (c. f. Tonne équivalent-pétrole).

Les besoins en chauffage sont satisfait par un dispositif de chauffage qui consomme de l'énergie sous une forme et la transforme en chaleur. Cette énergie consommée et comptabilisée à la pompe (pompe à fioul, stère de bois, compteur d'électricité, compteur de gaz) se nomme l'énergie finale (c. f. l'énergie).

Exemples :

• Telle habitation a besoin de 10000 kWh/an en chauffage. Si son dispositif de chauffage a un rendement global de 80%, alors elle consommera 10000/0, 8 = 12500 kWh/an en énergie finale.
• La consommation totale d'énergie finale, avant transformation, pour le chauffage des ménages en France est d'environ 35 Mtep en 2002[1]

Dans la notion de chauffage, on distingue le chauffage à des fins de confort (chauffage des locaux, chauffage de l'eau chaude sanitaire) et le chauffage à des fins industrielles (chauffage de process, ... ).

Le chauffage répond à des besoins de confort thermique pour l'individu dans ses différents lieux de vie : habitat, lieu de travail, commerces, loisirs, hôpitaux... Le confort thermique est assuré essentiellement par le chauffage des locaux et volumes de vie mais aussi par le chauffage de l'eau chaude sanitaire. Autre besoin courant, le chauffage d'eau de piscine qui complète les besoins propres à l'individu dans ses lieux de vie.

Structure d'un dispositif de chauffage

Un dispositif de chauffage comprend nécessairement :

• Une source de chaleur : la source de chaleur se trouve obligatoirement à une température supérieure à la température de l'objet, du matériau ou l'espace à chauffer, sauf dans le cas des pompes à chaleur.
• Un émetteur de chaleur : L'émetteur de chaleur permet l'échange de l'énergie thermique entre la source de chaleur et l'objet, le matériau ou l'espace à chauffer. Cet émetteur peut être statique comme un radiateur, un convecteur, un plancher chauffant ou dynamique comme un ventilo-convecteur, une centrale de traitement d'air, un aérotherme. Dans le premier cas, l'émetteur transmet sa chaleur par convection et/ou rayonnement. Dans le deuxième cas, c'est un ventilateur qui pulse l'air au travers d'une batterie chaude et qui transmet la chaleur au milieu ambiant par recyclage et mouvement d'air.

Ces deux éléments peuvent peut-être être confondus (par exemple, une flamme est source de chaleur ; elle émet aussi directement cette chaleur sous forme de rayonnement, ou autre exemple, un convecteur électrique produit et transmet sa chaleur).

Un dispositif de chauffage peut aussi comprendre :

• Un dispositif de stockage de la chaleur
• Un ou plusieurs dispositifs de transport de la chaleur : le transport de la chaleur est réalisé le plus fréquemment au moyen d'un fluide présentant une capacité calorifique élevée, nommé fluide caloporteur.

Un dispositif de chauffage fonctionne à partir d'un énergie primaire que celle-ci soit d'origine fossile (on parle d'énergie fossiles comme le fioul, charbon, gaz naturel, GPL ou gaz de pétrôle liquéfié) soit d'origine électrique (provenant de centrales nucléaires, de barrages hydrauliques, ou alors de centrales thermiques fonctionnant aux énergies fossiles, ... ). Les énergies renouvelables comme l'énergie bois, le solaire, la géothermie, ..., sont aussi des sources utilisées pour le chauffage.

Contrôle d'humidité

Le dispositif de chauffage permet aussi de contrôler le taux d'humidité de l'air dans un bâtiment. Contrairement aux croyances, ce taux d'humidité de l'air n'est pas assujetti au type de chauffage installé, autrement dit aux genres d'unités permettant de chauffer l'air ambiante tel des radiateurs à la vapeur, radiateurs à eau chaude ou radiateurs électrique, mais aussi matériaux que composent l'enveloppe, ou qui se retrouvent dans le bâtiment. Ce taux d'humidité fluctue selon les deux phénomènes suivants :

• soit l'augmentation de la température de l'air ambiante selon le principe de la physique, il y a augmentation de volume modifiant ainsi le pourcentage de la vapeur d'eau contenue dans l'air diminue ;
• un deuxième phénomène, responsable de la diminution du taux d'humidité est dû aux taux de changement d'air dû à l'infiltration de l'air extérieur au travers les parois du bâtiment. Ce taux de changement sera tout autant plus grand selon le différentiel de la température de l'air extérieur et intérieur du bâtiment.

D'ailleurs c'est avec ce taux de changement et la vitesse à laquelle ce changement se produit qu'on peut calculer le volume d'air extérieur qui s'infiltre dans le bâtiment.

Pour assurer un taux d'humidité dans le bâtiment, il suffit d'installer un dispositif d'injection de vapeur d'eau, soit par vaporisation ou par évaporation ou sous la forme de vapeur. Il est important d'utiliser un bonne qualité d'eau, car si elle contient des impuretés, ils se retrouveront infailliblement dans l'air ambiant.

Le taux d'humidité doit être établit selon la composition architecturale de l'enveloppe et de la résistance thermique, mais aussi la localisation des coupe-vapeurs. Si un taux d'humidité trop élevé est maintenu, il se produira une condensation sur les parois si sa température est identique à la température du point de rosé. Tel qu'on peut fréquemment l'observer sur la fenestration.

Un taux d'humidité trop élevé est aussi fréquemment la cause des ruissellements d'eau pris à tort comme ayant pour origine une fuite dans un toit, mais qui sont en réalité dû à la condensation qui se produit dans les combles à partir de l'humidité contenue dans l'atmosphère interne au batiment, de la même façon qu'il se produit quelquefois une condensation sur les vitres d'une pièce. La naissance de champignons à la surface d'un mur extérieur peut être de la même façon causée par l'humidité interne au batiment observé. Ainsi, il est utile de prendre garde à réguler le taux d'humidité de l'air contenu dans un batiment si on veut se prémunir contre nombre des dommages observés dans des bâtiments (essentiellement rénovés) que leurs constructeurs n'ont pas traité suivant les précautions d'usages afin d'y maintenir un taux d'humidité adequat.

Identification

• Le chauffage peut se faire par : convection, conduction ou par rayonnement.
• La chaleur peut être générée par :
  • Un carburant issu de la biomasse,
  • Un carburant fossile,
  • Une source géothermique,
  • Par valorisation des calories via une pompe à chaleur,
  • Le rayonnement du soleil,
  • L'électricité.
• Le caloporteur peut être : L'eau, la vapeur, l'air ou un gaz.

Dispositif

Le chauffage d'ambiance est conçu pour assurer une température déterminée et/ou le confort dans un lieu clos ou ouvert. Le dispositif peut être à :

• Chauffage central : La production thermique centralisée est privée (individuelle ou collective) ou provient d'un réseau public (Chauffage urbain). Il comprend en outre une distribution et des émetteurs de chaleur ;
• Chauffage individuel  : L'installation peut-être composée d'une production thermique avec une distribution et des émetteurs de chaleur ou d'émetteurs de chaleurs individuels ;

Le fluide caloporteur est :

• L'eau chaude : l'eau réchauffée (L'installation comporte un générateur de chaleur (chaudière), une distribution d'eau et des émetteurs de chaleur)  ;
• L'air pulsé : l'air ambiant réchauffé (L'installation comporte un générateur d'air chaud et le plus fréquemment une distribution de cet air chaud)  ;
• Un fluide caloporteur : généralement une huile (réservé aux particulièrement grosses installations et généralement au transport de la chaleur entre la production centralisée et des sous-stations qui sont des interfaces entre un réseau de production dit «primaire» et un réseau de distribution jusqu'aux émetteurs de chaleur dit «secondaire».

L'énergie indispensable provient le plus souvent de :

• Un combustible : fioul, gaz, charbon, bois, biomasse ;
• L'électricité ;
• La géothermie ;
• Le solaire ;

Économie

Les coûts indiqués ci-dessous sont applicables en France.
Comparaison des coûts de l'énergie : aux tarifs domestiques courants, le prix du kWh utile fluctue énormément selon les sources d'énergie : (prix au 11 juillet 2008 en € TTC/kWh utile sur une base de 25 000 kWh/an, hors installation).

• fuel : 0, 14€/kWh (1, 05€ TTC le litre^[1], 10 kwh/l, 75% de rendement du dispositif de chauffage^[2])
• électricité : 0, 11€/kWh (Prix observés pour 25000kWh/an par la DGEMP en 2007 ^[3])
• gaz : 0, 07€/kWh (tarif GDF spécifiques réglementé B1 ^[4], rendement installation 75%)
• bois : 0, 043€/kWh (0, 032 €/kWh PCI sur la base PEGASE de la DGEMP ^[5], rendement poële moderne 75%^[6]

Écologie

Le chauffage est une activité qui a un impact environnemental important : les usages «résidentiels et tertiaires» représentaient en 2001 en France 20% des émissions de gaz à effet de serre (cause du réchauffement climatique), et le chauffage des habitations et lieux de travail représente 75% de ces 20%, par conséquent 15% du total.

Cet impact est en partie sous le contrôle des individus : chacun règle à sa guise la température de son domicile et peut par conséquent décider de limiter son impact personnel. Baisser de 1 °C la température fait baisser la consommation de 7 à 10%. Une réglementation prise lors du premier choc pétrolier limitait la température des immeubles collectifs à 19 °C. Elle est certainement toujours en vigueur.

Cette température de 19 °C est d'ailleurs supérieure aux préconisations médicales (d'antan)  : 16 à 17 °C dans les bureaux et salles de classe dans le Larousse Médical de 1960.

Le choix de la source d'énergie de chauffage a un impact environnemental : fossile ou renouvelable, avec ou sans émission de gaz à effet de serre).

Les pompes à chaleur (PAC) sont présentées par les commerçants comme un moyen de chauffage écologique. On peut distinguer : PAC air/air ou air/eau : on transfère momentanément des calories de l'extérieur dans la maison avec de l'électricité. PAC géothermique : si c'est de la géothermie profonde, on accélère du transfert de calories du sous-sol vers l'atmosphère via la maison avec de l'électricité. Si c'est de la géothermie de surface, c'est du solaire différé avec de l'électricité. Donc, mis à part le rendement plus élevé de la géothermie, on considère généralement que le plus fort impact écologique est causé par la géothermie profonde, et que les PAC sont dans la totalité du chauffage électrique à rendement perfectionné. Le point essentiel est donc celui de la source du courant électrique utilisé.

La géothermie peut occasionner des pollutions des nappes phréatiques en cas de fuite ou rupture des tuyaux contenant les fluides de transfert thermique.

Si ces machines sont installées dehors, elles peuvent causer une pollution sonore pour soi-même et pour le voisinage (qui lui ne bénéficie d'aucun avantage en retour !). La même pompe Viessmann citée ci-dessus fait 70 db en sortie, d'autres annoncent des chiffres variés, fréquemment dans des conditions différentes : à 1m, à 5m, à 10m. Il faut tenir compte du fait que la pompe fonctionnera nuit et jour, par intermittence, et que de nuit même 40 db sont une nuisance. Elle émet aussi des sons à basse fréquence (ventilateurs) qui peuvent franchir isolations et doubles vitrages. Enfin, le niveau de bruit réel peut être particulièrement différent de la valeur catalogue.

Historique

• Sous la Révolution, Il existait des chauffages à crottin d'animaux ruraux (cheval, vache).

Voir aussi

• Bassinoire
• Bouillotte
• Chaufferette
• Entretien des chaudières
• Plomberie

Notes et références

Ce texte est issu de l'encyclopédie Wikipedia. Vous pouvez consulter sa version originale dans cette encyclopédie à l'adresse http://fr.wikipedia.org/wiki/Chauffage.
La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 17/05/2009.
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