22/07/2015

Améliorer le chauffage électrique direct

Rendement et aptitude à la fonction :

Le chauffage électrique direct (émetteurs électriques muraux ou intégrés au bâti) affiche un rendement de transformation proche de 100%. Ce qui signifie que toute l'énergie électrique est transformée en chaleur dans l'espace à chauffer.

Comme le montre, l'illustration ci-dessous, il n'en va pas de même avec le chauffage par boucle d'eau et chaudière électrique. Le ballon d'eau chaude stocke de l'énergie qui ne sera pas forcément utilisée. Les déperditions thermiques au niveau du circuit de distribution et du stockage représentent entre 10 et 20% de l'énergie absorbée. Les nouvelles normes recommandent de placer la chaudière dans un local bien isolé du froid et si possible chauffé.

Le rendement du chauffage électrique proche de 100%

Perte en émission-régulation :

Pour ce qui concerne les émetteurs directs (convecteur, panneau rayonnant, radiateur à inertie...) qui sont l'objet de cet article, si le rendement de transformation de l'électricité en chaleur produite dans le volume à chauffer est bien de 100%, la consommation d'énergie In situ dépendra de l'efficacité thermique des appareils de chauffage. Il est ainsi possible de définir des pertes de rendement à l'émission en les liant à la qualité de la chaleur et à l'efficacité de la régulation.

Cette notion de "perte à l'émission" est peu connue. Elle permet néanmoins de prendre conscience des écarts de consommation entre différents type d'appareils de chauffage électrique direct. Elle représente la différence entre la quantité de chaleur émise par le corps de chauffe et la quantité de chaleur réellement utile au chauffage.

D'un point de vue physique, les déperditions à l'émission sont liées :

  • au gradient de température entre le sol et le plafond (déperditions spatiales)
  • à la fluctuation autour de la consigne (déperditions temporelles)

La certification NF Electricité Performances :

Dans cet esprit, le label qualité "NF Electricité Performances" classe les émetteurs de chaleur électriques en 4 catégories selon leur aptitude à la fonction de chauffage. La certification réalisée sur demande et au frais du fabricant par le laboratoire LCIE est appelée certification LCIE 103-13 - Appareils de chauffage électrique à action directe.

Lorsque l'appareil de chauffage est certifié l'étiquette est collée à l'arrière.

Certification des appareils de chauffage électrique direct

Les progrès des dernières années ont été obtenus en améliorant la précision (0,1°C) et la stabilité de la régulation thermique (CA = coefficient d'aptitude) et en réduisant la température de la chaleur émise en sortie du chauffage, de façon à produire une chaleur douce en continu, sans vagues et peu stratifiante.

La réglementation thermique pour la construction dans l'habitat neuf (RT-2012) met en oeuvre de savantes équations pour déterminer la consommation d'électricité annuelles d'une habitation. Les paramètres utiles sont le climat, le coefficient d'isolation des matériaux et les caractéristiques du système de chauffage. Pour la mise en oeuvre d'appareils de chauffage électrique direct, la matrice de calcul demande de renseigner :
  • La variation temporelle
  • La variation spatiale
  • La part convective
  • Les déperditions à l'arrière
A défaut d'une valeur numérique certifiée par le fabriquant de l'émetteur de chaleur, c'est la classe de certification délivrée par la marque "NF Electricité Performances" qui est retenue pour réaliser le calcul de consommation d'énergie de chauffage.

Les différents types d'appareils de chauffage électrique mural :

Selon la norme européenne CEI675, il existe 4 familles d'émetteurs électriques de chaleur localisée. Ces technologies sont le convecteur, le convecteur radiant, le panneau rayonnant et le panneau chauffant. Ce dernier est conçu à partir d'une enveloppe fermée dans laquelle est placée la résistance chauffante. La famille des panneaux chauffants compte les radiateurs à inertie et les panneaux infrarouges lointains.

Les différents types d'appareils de chauffage électrique mural

Les convecteurs produisent majoritairement de l'air chaud et les radiateurs du rayonnement infrarouge plus confortable et généralement moins énergivore. Les proportions sont différentes d'un modèle à l'autre. A défaut d'information constructeur sur la part de convection, il faut observer l'appareil en fonctionnement : ressenti rapide de chaleur en se plaçant plusieurs mètres devant l'appareil, mouvement convectif plus ou moins fort sur le dessus.. La forme de la carrosserie doit aussi donner des indices : présence de cheminée convectrice, évents sur le dessus et la partie inférieure. Ce tableau assez exhaustif permet d'identifier les différents types d'appareils de chauffage électrique mural et d'envisager un classement en ordre d'importance de leurs pertes à l'émission.

Le confort thermique

Le confort thermique des occupants d'un logement dépend de nombreux paramètres. Les conditions sont réunies quand la température résultante permet au corps d'équilibrer ses échanges thermiques, et lorsque les températures de l'air et des surface sont homogènes. Les travaux d'amélioration de l'isolation se concentreront sur le traitement des surfaces les plus froides (sol, mur, vitrage ...) et l'élimination des courants d'air. Les émetteurs de chaleur devront rayonner au moins 30 à 40% de leur apport en chaleur de façon à équilibrer les échanges radiants avec les parois. La température à laquelle la chaleur est produite doit présenter le différentiel le plus faible possible avec la température ambiante. Pour cette raison, on choisira des émetteurs de grande surface de façon a limiter les défauts d'homogénéité. Le positionnement des émetteurs radiants en allège des vitrages est recommandée.

Conditions d'équilibre thermique

La température ressentie est la résultante de la température de l'air (que mesure la sonde du thermostat) et de la température rayonnée par les différentes surfaces (paroi et surfaces des émetteurs de chaleur). L'usage de convecteurs produisant uniquement de l'air chaud oblige à élever fortement la température l'air au détriment du confort et de la qualité de l'air dont le taux d'humidité passe sous le niveau conseillé. Cela est d'autant plus vrai que le logement à une isolation insuffisante, c'est à dire de niveau inférieur au référentiel de la RT 2012.

Quels émetteurs électriques de chaleur choisir ?

Les appareils de chauffage mural recommandés pour leurs faibles déperditions à l'émission sont les radiateurs à inertie fluide à corps de chauffe en fonte d'aluminium et les double corps de chauffe à façade rayonnante active (résistance imprimée prioritaire). Du matériel de gamme supérieure dit "infrarouge lointain" permet de réaliser des économies d'énergie supplémentaires en dirigeant le rayonnement directement vers les personnes, mais la mise oeuvre de cette technologie est délicate.

Plus d'information sur le chauffage électrique direct dans le logement.