Les énergies Chauffage : principes thermiques, combustibles et systèmes de chauffage

Chauffage : principes thermiques, combustibles et systèmes de chauffage

Chauffage : principes thermiques, combustibles et systèmes de chauffage

Pour se sentir bien chez soi, il faut veiller à garantir un bon confort thermique. En été, lorsque le logement monte en température, il est intéressant de disposer d'un moyen de rafraîchissement. L'hiver, à l'inverse, un système de chauffage est nécessaire. De nombreuses solutions existent pour chauffer son logement. En effet, la méthode de transfert thermique ou encore les combustibles utilisés peuvent varier d'un système à l'autre. Parcourez ce guide dédié au principe du chauffage et découvrez les multiples solutions qui existent sur le marché !

1. Transferts thermiques : comment fonctionne le chauffage ?
2. Quels sont les différents types de combustibles ?
3. Quel type de chauffage choisir : les différentes possibilités

Transferts thermiques : comment fonctionne le chauffage ?

Transferts thermiques : comment fonctionne le chauffage ?

S’il peut paraître anodin de se demander concrètement quels sont les mécanismes qui permettent de chauffer l’intérieur d’un logement, cette question est pourtant centrale. En effet, il existe plusieurs types de transferts thermiques, et les différents systèmes de chauffage que nous utilisons au quotidien dépendent de ces derniers.

La conduction thermique

Le transfert de chaleur par conduction thermique implique un échange d’énergie à l’occasion d’un contact entre deux solides de différentes températures. C’est, par exemple, ce qui se produit lorsque l’on met une cuillère froide dans une tasse de café chaud. Cette dernière devient elle-même entièrement chaude.

Comment chauffe-t-elle ? Les flux de chaleur, assurés dans les solides par les électrons et les phonons, se dirigent spontanément des zones chaudes vers les zones froides.

Ce principe de conduction thermique est utilisé par les radiateurs de chauffage central qui sont chauffés grâce à une paroi diathermique, c’est-à-dire, qui transmet l’énergie thermique.

La convection

Le transfert par convection thermique désigne les échanges de chaleur des gaz et liquides. Cette dernière est liée aux mouvements des fluides. Il s’agit ainsi de la chaleur ressentie lorsque vous mettez vos mains au-dessus d’un feu.

Dans le cadre d’un système de chauffage central, l’eau, qui est en plus un très bon fluide caloporteur, chauffe les radiateurs en se propageant dans les différents circuits. Ces derniers combinent ainsi le transfert thermique par convection et par conduction !

Le rayonnement

Il s’agit d’un transfert thermique se faisant par rayonnement électromagnétique. Ce dernier se réalise dans le vide, sans présence de matière. L’énergie est alors absorbée puis transformée en chaleur.

L’énergie émise peut se quantifier à l’aide de la loi de Stefan-Boltzmann. Celle-ci se présente sous la forme P = εSσT^4  :

👉 σ correspond à la constante de Stefan-Boltzmann (soit 5,670367 × 10-8 kg s-3 K-4).

👉 ε pour émissivité. Il s’agit d’un coefficient sans unité.

👉 S qui dépend de la superficie du corps.

👉 T pour la température du corps, en kelvin, l’unité de température internationale.

Il s’agit plus simplement de la chaleur que vous ressentez en vous exposant au soleil !

Quels sont les différents types de combustibles ?

Quel sont les différents types de combustibles du chauffage ?

Avant de choisir le type de chauffage adéquat pour son habitation, il est important de prendre connaissance des différents combustibles existants. Par ailleurs, il est par ailleurs désormais plus légitime de parler de source d’énergie puisque, comme nous allons le voir, la combustion n’est plus la seule source d’échanges thermiques.

Le bois, le plus connu

Faisant partie des plus anciennes sources d’énergie, le bois est l’un des combustibles auquel chacun pense naturellement. Initialement utilisé sous sa forme classique de bûche, ce dernier se décline aujourd’hui au format pellet / granulé ! Le chauffage au bois cumule par ailleurs plusieurs avantages :

✔️ Il est peu onéreux comparé aux autres énergies fossiles.

✔️ C’est un choix durable. Il reste néanmoins important de vérifier sa provenance afin qu’il soit de qualité, et de privilégier un circuit court.

✔️ Son bilan carbone est neutre. Si, en effet, lors de sa combustion, le bois rejette des particules de CO2, celles-ci sont ensuite captées par les arbres !

✔️ Il offre un confort thermique de haute qualité grâce à une chaleur diffuse et agréable.

Le chauffage au bois est en revanche conseillé comme chauffage d’appoint, en complément d’un système central ! Néanmoins, avant d’opter pour ce combustible il faut veiller à avoir la place pour stocker les bûches / granulés et ne pas oublier que le système de chauffage doit être régulièrement entretenu.

Le chauffage au bois regroupe ainsi :

    • Les inserts (ou cheminée)

    • Les poêles à bûches ou à granulés / pellets

    • Les chaudières à bûches ou à granulés

Le gaz, le plus utilisé

Particulièrement apprécié, le gaz permet d’alimenter un réseau de chauffage central ainsi que celui de l’eau chaude sanitaire ! La chaleur émise depuis une chaudière est alors retransmise à des radiateurs, ou encore un plancher chauffant, par le biais d’un fluide caloporteur ; le plus souvent de l’eau.

Cette énergie est aujourd’hui l’une des plus utilisées pour les nombreux atouts qu’elle présente :

✔️ Le gaz est moins cher que l’électricité, certains foyers peuvent par ailleurs être raccordés au gaz de ville.

✔️ La chaleur diffusée est homogène et agréable offrant un vrai confort thermique.

✔️ Il ne nécessite que peu d’entretien du système de chauffage.

Deux inconvénients majeurs sont toutefois à souligner :

❌ C’est un combustible inflammable et toxique, il convient donc de vérifier l’étanchéité des conduits.

❌ Le gaz naturel est une énergie fossile, donc épuisable. De plus, bien qu’elle soit la moins polluante, elle contribue tout de même à l’émission de gaz à effet de serre.

Le chauffage au gaz peut alimenter les chaudières basse température et les chaudières à condensation.

L’info IZI
À partir de 2022, le chauffage au gaz, en tant que système principal, est interdit dans les constructions individuelles neuves.

L'électricité, la plus simple d’utilisation

Le chauffage électrique est particulièrement utilisé dans les petits espaces, comme notamment les studios ou les salles de bains. Si cette énergie est aujourd’hui beaucoup utilisée, c’est parce qu’elle cumule de nombreux avantages :

✔️ Sa facilité d’utilisation, il suffit en effet de brancher les radiateurs.

✔️ Un coût peu élevé à l’achat.

✔️ Elle prend peu de place et ne nécessite aucun stockage.

Néanmoins, elle présente aussi deux désavantages :

❌ Ce système de chauffage fait partie des plus chers parmi ceux disponibles actuellement.

❌ Les radiateurs avec des systèmes de convecteurs électriques sont particulièrement énergivores. Non seulement ils font grimper la facture, mais ils sont aussi de ce fait polluants !

Néanmoins, les radiateurs à inertie thermique sont aujourd’hui plus performants et moins polluants..

Le fioul ou pétrole, le plus polluant

Très décrié, le fioul est toutefois encore présent dans de nombreuses habitations. Ce dérivé du pétrole présente en effet l’avantage d’être adapté aux grandes habitations et d’être très fiable. Certaines installations peuvent en effet avoir une longévité de plus de 20 ans !

Malgré tout, ce mode de chauffage présente aujourd’hui de gros points noirs qu’il n’est plus possible de nier :

❌ Le fioul est très polluant, loin devant les autres énergies. Il émet en effet de grandes quantités de gaz à effet de serre, en plus d’être une énergie fossile.

❌ Le prix est directement lié à celui du baril de pétrole. Il est donc à la fois très volatile mais aussi très cher ces dernières années.

❌ L’installation de la cuve en extérieur prend beaucoup de place. Quant à la chaudière, elle doit être installée dans un espace très bien ventilé.

L’info IZI
Info IZI : L’État souhaite la suppression du chauffage au fioul en 2022. Ainsi, ce mode de chauffage ne pourra plus être installé dans les constructions neuves. Les anciens systèmes devront être remplacés par un autre type de chauffage en cas de panne.

Le solaire, le renouvelable

L’énergie solaire est perçue comme étant la plus renouvelable puisque inépuisable. Mais comment est-ce qu’elle fonctionne ?

1️⃣ Les panneaux solaires viennent capter la chaleur émise par les rayons du soleil. Il s’agit du transfert thermique par rayonnement.

2️⃣ Celle-ci est ensuite restituée à un ballon tampon ou d’eau chaude qui se charge de faire circuler le fluide caloporteur dans le système de chauffage.

3️⃣ Le tout parvient ensuite à des radiateurs ou un plancher chauffant pour chauffer l’intérieur de la maison.

Un chauffage d’appoint est souvent présent pour prendre le relais lorsque les panneaux solaires ne peuvent pas fournir assez d’énergie.

L’énergie solaire n’est toutefois pas la plus répandue. En effet, bien qu’elle permette de chauffer l’intérieur du logement et l’eau chaude sanitaire, l’installation de panneaux solaires reste élevée et contraignante pour bon nombre de foyers.

La géothermie ou aérothermie

Dernière source d’énergie, la captation de calories est effectuée par les pompes à chaleur. Deux systèmes existent alors :

👉 La géothermie pour la captation de calories directement dans le sol.

👉 L’aérothermie lorsque les calories sont captées dans l’air extérieur.

Ces deux systèmes de chauffage présentent l’avantage d’être écologique du fait de leur absence de rejet de CO2 et de l’utilisation d’une énergie renouvelable. Néanmoins, selon les zones géographiques, cette solution peut demander l’utilisation d’un chauffage d’appoint si le sol ou l’air extérieur sont trop froids.

Quel type de chauffage choisir : les différentes possibilités

Quel type de chauffage choisir : les différentes possibilités

S’agissant désormais des systèmes de chauffage, il en existe trois principaux utilisant les sources d’énergie citées précédemment. Chacun d’entre eux dépend de la surface que vous souhaitez chauffer mais aussi de votre type de logement (appartement ou maison), ainsi que de vos besoins au quotidien.

Les chaudières à gaz

Si votre habitation est reliée au gaz naturel ou que vous utilisez du propane, vous pouvez opter pour une chaudière. Deux solutions s’offrent alors à vous : la chaudière à condensation ou la chaudière basse température.

Si vous vivez en maison individuelle, vous avez l’obligation de choisir la chaudière à condensation lors de travaux de rénovation. Cette dernière présente deux avantages :

👉 Celle-ci récupère la chaleur présente dans les fumées pour préchauffer l’eau du réseau de chauffage. Ainsi, la chaudière aura moins d’énergie à fournir pour finir de la chauffer.

👉 Elle régule sa puissance selon vos besoins en chauffage, ce qui vous permet d’effectuer des économies d’énergies !

La chaudière basse température quant à elle, désormais appelée Bas NOx, ne peut être installée que dans certaines configurations de logement, et toujours en appartement. Cette dernière tire son nom de sa capacité à chauffer l’eau de chauffage à une température faible (40°), sans altérer le confort thermique.

Les pompes à chaleur

Comme nous l’avons vu précédemment, la géothermie et l’aérothermie sont utilisées par les pompes à chaleur. Ce système de chauffage est considéré comme étant à la fois performant, écologique et économique, bien que son coût de départ soit élevé. Toutefois, de nombreuses aides financières sont disponibles pour les particuliers qui souhaitent s’en équiper. De plus, sur le long terme, les pompes à chaleur permettent d’effectuer des économies d’énergie.

Il existe trois types de pompes à chaleur, deux dont la source d’énergie est aérothermique et une géothermique :

👉 La pompe à chaleur air/eau qui capte la chaleur dans l’air extérieur et chauffe l’eau qui parcourt ensuite le réseau de chauffage. Cette solution de chauffage permet de remplacer une chaudière à gaz ou au fioul, tout en conservant les anciens radiateurs ou le plancher chauffant, mais aussi de chauffer l’eau sanitaire.

👉 La pac air/air, capte les calories de l’air, comme la précédente, mais redistribue ensuite la chaleur à l’aide de ventilo-convecteurs. Ce système permet aussi de bénéficier de la climatisation en été !

👉 La pompe à chaleur géothermique capte quant à elle les calories dans le sol. Cette dernière nécessite de disposer à minima d’une cour voire d’un terrain aussi grand que la surface à chauffer.

Le radiateur électrique à inertie ou convection

Les émetteurs de chaleur avec une source d’énergie électrique, présentent l’avantage d’être peu chers lors de leur achat. De plus, leur installation est des plus simples puisqu’il suffit de les relier au réseau électrique. Dès lors, vous bénéficiez facilement et rapidement d’une source de chaleur !

Deux types de radiateurs électriques sont alors à distinguer :

👉 Ceux avec convecteurs, qui ont donné mauvaise réputation au chauffage électrique. En effet, en plus d’être énergivores, la chaleur qu’ils diffusent est désagréable avec de nombreux pics de température.

👉 Ceux à inertie, ces derniers possèdent des plages horaires et savent réguler leur chauffe afin de stabiliser la température dans la pièce. Leur demande en électricité est nettement moins élevée que les radiateurs à convection et la chaleur diffusée est plus agréable.

L’info IZI
Le chauffage électrique n’étant pas considéré comme écologique, les changement d’anciens radiateurs par des radiateurs à inertie ne permet d’accéder à des subventions en dehors du taux de TVA réduit à 10 %.

 

Ainsi, les différents transferts thermiques sont aujourd’hui utilisés pour chauffer l’intérieur des habitations. Néanmoins, les sources d’énergie dépendent de plusieurs facteurs : vos envies, votre budget ou encore votre logement. Certaines sources plus polluantes que d’autres, comme le fioul, sont toutefois vouées à disparaître.

Qu’il s’agisse d’une pompe à chaleur, d’une chaudière ou encore d’un radiateur, le système de chauffage est intrinsèquement lié à l’énergie que vous souhaitez utiliser. Pour chacun d’entre eux, plusieurs choix sont possibles, afin d’être au plus proche de vos besoins !

 

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