La transmission de chaleur

Depuis que l'homme est sur terre, il a toujours cherché à se préserver des rigueurs du climat. En se couvrant, d'abord, en se réchauffant ensuite dès qu'il a pu maîtriser le feu. De cette époque lointaine à aujourd'hui, d'innombrables solutions ont été recherchées et trouvées pour parvenir à produire et distribuer de la chaleur.

La chaleur se transmet par convection, rayonnement ou conduction.

La convection
On réchauffe l'air. La convection est soit naturelle (l'air chaud monte) soit forcée. L'échange se fait au moment où l'air passe dans l'élément chauffant. Il s'agit donc de faciliter la circulation de l'air. Dans le cas d'un convecteur électrique, par exemple, la convection est naturelle. La carrosserie constitue la cheminée de convection et la résistance électrique est l'élément chauffant situé en partie basse de l'appareil. La diffusion de l'air réchauffé se fait par le haut. Lorsque la convection est forcée l'air est "tiré" ou pulsé par un ventilateur. L'élément chauffant est bien entendu disposé dans le flux d'air. Que la sortie d'air se fasse par le haut ou par le bas de l'appareil (cas d'un accumulateur électrique par exemple) importe peu. On peut noter qu'il existe un rayonnement résiduel dû à l'échauffement de la carrosserie.

La conduction
L'échange se fait par contact. On parle de conductivité thermique. Dans le cas d'une chaudière, par exemple, le corps de chauffe monte en température grâce au brûleur. Ainsi réchauffé, il transmet à l'eau qui l'entoure la chaleur produite. Ici, intervient la notion de rendement. En effet, plus l'échange est important, meilleur est le rendement. La chaleur qui ne s'échange pas part en fumée. Il en résulte que plus la température des fumées est basse, meilleur est le rendement.

Le rayonnement
Il s'agit du rayonnement infrarouge. On réchauffe les masses (individus, sol, murs et objets), indépendamment de la température de l'air. On assimile souvent ce mode de chauffage à l'effet du soleil. Tout corps chauffé émet un rayonnement infrarouge. Les rayons infrarouges constituent une partie du spectre électromagnétique. La longueur des ondes émises varie en fonction de la température du corps émetteur. Dans la pratique, cependant, on transige souvent, du fait des contraintes (encombrement notamment), entre rayonnement et convection. Les radiateurs, appareils traditionnels de chauffage, en sont un bon exemple. Ils transmettent une partie de la chaleur qu'ils reçoivent par rayonnement, mais également par convection. Il faut savoir que le simple fait d'ajouter des ailettes (qui favorisent la convection) à un appareil, augmente sa puissance (capacité d'échange).

Le chauffage central

En premier lieu, le chauffage peut être central ou non. Un système de chauffage est dit central, lorsque la chaleur est produite à un endroit donné (une chaufferie, par exemple) avant d'être distribuée dans d’autres pièces.

La chaleur est produite par un générateur (chaudière, pompe à chaleur par exemple) qu'il faut alimenter en combustible et qui chauffe l'eau du circuit de chauffage. Celle-ci est ensuite dirigée vers les émetteurs de chaleur (radiateurs, plancher chauffant), via le réseau de distribution, et revient, plus ou moins refroidie, vers le générateur. Celui-ci transforme en chaleur l'énergie qui lui est fournie. Les émetteurs transmettent à l'ambiance (par rayonnement et convection) la chaleur qu’ils reçoivent .

Générateur et émetteurs sont indissociables. Autrement dit, une chaudière ne sert à rien sans radiateurs (ou plancher chauffant), de même que des radiateurs ne servent à rien sans chaudière.

Dans le cas d'un plancher chauffant, les tuyaux, associés à la masse de la chape en béton, servent en même temps d'émetteurs.

Le chauffage non central

A l'inverse, un système est décentralisé lorsque production et diffusion de chaleur se font dans la même ambiance. Chaque appareil doit être alimenté en combustible (bois, charbon) ou en énergie (électricité, gaz). Poêles, convecteurs électriques et foyers inserts entrent dans cette catégorie. On parle d'appareils indépendants ou autonomes.

Dans la mesure où une installation de convecteurs électriques est réalisée par l'addition d'appareils indépendants, elle ne constitue pas un chauffage central.
 

Tableau (non exhaustif) des systèmes de chauffage décentralisés
 

 

Panneau rayonnant électrique	Foyer insert

Un mot sur les pompes à chaleur

La pompe à chaleur est le seul appareil capable de restituer plus d'énergie qu'il en consomme. On parle de COP (coefficient de performance) pour mesurer la performance d'une pompe à chaleur. Il y a deux grandes familles de PAC (pompes à chaleur) : les pompes aérothermiques(de type : air/eau, air/air - où le premier membre constitue le "réservoir" gratuit de chaleur; le deuxième est le vecteur de restitution) et les pompes géothermiques (de type : eau/eau, sol/sol, sol/eau). Les premières puisent les calories (gratuites et renouvelables) dans l'air et les secondes dans l'eau ou le sol. Ces calories sont ensuite transférées, grâce à un circuit frigorifique constitué de deux échangeurs et d'un compresseur, à un circuit de chauffage. De plus, lorsqu'il est réversible, il fournit de la fraîcheur durant les périodes chaudes.

Sans entrer dans les détails, on peut dire que les pompes géothermiques sont plus performantes mais plus chères (à l'installation) que les pompes aérothermiques.

En France, le marché de la pompe à chaleur connaît un véritable regain depuis le début des années 2000. En outre, il existe, à l'heure actuelle, de fortes incitations fiscales pour ce type d'équipement. Un nouveau chapitre y sera consacré prochainement. En attendant, vous trouverez un guide fort bien fait à ce sujet sur le site de l'Adème http://www.ademe.fr.

 
pompe à chaleur géothermique

     Accueil    Index