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Chauffage et Eau Chaude Sanitaire

Introduction

Au cours des dernières décennies, les rendements de combustion des chaudières au mazout et au gaz ont été constamment améliorés. C’est la raison pour laquelle une chaudière de plus de 15 ans aurait tout intérêt à être remplacée au plus vite !

Mais attention ! Avant de remplacer votre chaudière, isoléez votre maison et faites calculer la puissance nécessaire de votre nouvelle installation de chauffage pour choisir un modèle adéquat : une chaudière trop puissante par rapport aux besoins perd en rendement. Pour pallier à ce problème il existe des chaudières modulantes. La plupart des chaudières sont aujourd’hui à condensation. Techniquement, cela permet d’augmenter le rendement d’environ 10%.

NB : Si vous venez d’isoler votre maison et que votre maison est équipée d’anciens radiateurs en fonte vous avez tout avantage à les conserver car ils permettent de travailler à des températures moins élevées que 55°, ce qui sera tout bénéfique pour le rendement du système de production et de distribution de chaleur ! Un bon nettoyage des conduits s'impose malgré tout pour évacuer les boues d'eau de chauffage et assainir l'installation avant d'encrasser le nouvel échangeur à plaque souvent plus fragile des petites chaudières murales. Pensez à ajouter un déboueur et un dégazeur à votre installation !

Il existe aujourd’hui de nombreuses autres solutions de chauffage : le bois en bûches revient à la mode et les pellets, ces granules de bois destiné à des poêles et parfois même à des chaudières, font leur apparition. D’autres méthodes de production de chaleur plus renouvelables telles que la pompe à chaleur, la géothermie et l’énergie solaire peuvent également prendre le relais en tout ou en partie. La cogénération est également en phase de développement et est principalement utile pour les gros consommateurs d’électricité et d'eau chaude sanitaire comme les hôtels et les hôpitaux.

Le site de l’Ademe en France aborde de manière assez complète les différentes alternatives. Vous trouverez également pas mal d’informations sur le site du Centre Urbain.

Pour en savoir plus sur le sujet :


Bois-bûches

Le bois-bûches de nos régions est le combustible le plus renouvelable. Une des difficultés liée à l’utilisation du bois en bûches comme combustible est la nécessité d’effectuer un chargement et souvent un allumage manuel.

Dans le cas où le chauffage par bûches n’est qu’un appoint utilisé quelques jours à la mi-saison ou bien lors des journées froides en hiver, c’est-à-dire en cas de bâtiment très performants, cette contrainte sera avant tout un plaisir. Dans le cas inverse, il ne faut pas négliger le temps nécessaire à la préparation de la flambée et au nettoyage du bac à cendre.

Plusieurs systèmes sont possibles. Soit, le besoin en chaleur est conséquent et un chauffage central à buches est utilisé, soit le besoin est faible et est surtout dominé par l’eau chaude sanitaire. Dans le premier cas, une chaudière avec un gros ballon de stockage (en m³) est conseillée.

Dans le second cas, on parle parfois de poêle-chaudière, qui permet d’alimenter un circuit limité de chauffage et qui peut également être relié à un ballon pour la production d’eau chaude sanitaire.

Un simple poêle est enfin possible, celui-ci ayant pour but principal de réchauffer une zone spécifique du bâtiment comme le séjour. Dans les bâtiments très ouverts, l’effet d’un poêle peut néanmoins être ressenti en dehors de la zone dans laquelle le poêle est situé. Privilégiez une position centrale à proximité de l'escalier d'accès à l'étage.

Les chaudières au bois nécessitent un espace conséquent (chaudière, stockage, ballon). Par ailleurs, elles peuvent dans certains cas et localement détériorer la qualité de l’air (rejet de particules fines). Elles sont donc plus difficilement applicables à une utilisation en zone urbaine qu'en zone rurale.


Bois-pellets

Les pellets à base de déchets de scieries de bois PEFC sont également un combustible renouvelable, bien qu’ils sont issus d’un procédé de fabrication spécifique. Par ailleurs, la pulpe de bois est un matériau prisé par d’autres filières telles que celle du papier, ce qui accroit la pression de la demande pour ces « déchets » de scierie.

Dans le cas des pellets, diverses situations se présentent. Le chargement est soit manuel, soit semi-manuel, soit réellement automatique. Typiquement, les poêles d’ambiance sont à chargement manuel et doivent être rempli régulièrement.

Les chaudières à pellet disposent la plupart du temps d’un volume de stockage de quelques centaines de kilogrammes. Cela permet un fonctionnement automatique de la chaudière pendant un certain temps (en fonction de la demande de chaleur), mais nécessite habituellement un chargement manuel plusieurs fois l’an. Enfin, certaines chaudières sont totalement automatisées et sont raccordées à un volume de stockage qui peut être dimensionné pour couvrir les besoins d’une ou de plusieurs années de fonctionnement (plusieurs m³). L’amenée des pellets depuis le sillo s’effectue soit par aspiration soit via une vis sans fin. Pour ces chaudières, le cendrier doit être vidé quelques fois par an et un entretien général annuel suffit.

Un ballon tampon d’eau chaude est toujours utile pour réguler le fonctionnement de base de la chaudière (car la mise en route et l’arrêt de la chaudière est plus complexe qu’avec des combustibles non-solides). De manière générale, ce système de chauffage gagne à être couplé avec un véritable ballon d’eau chaude de sorte à optimiser le rendement de fonctionnement de la chaudière. Cela permet aussi des applications complémentaires comme la disponibilité en eau chaude sanitaire, le couplage avec un capteur solaire thermique, etc...

Le stockage du combustible nécessitant un volume 2 fois plus élevé qu’avec du combustible liquide (mazout), et vu l’espace nécessaire tant à la chaudière qu’au ballon d’eau chaude éventuel, la chaudière à pellet est moins facilement applicable en ville où les espaces de vie sont parfois plus réduits. Pour les maisons moins énergivores ou en appoint à la mi-saison, un poêle avec ou sans stockage permet de chauffer une partie de la maison et dans certains cas de retarder ainsi la remise en route de la chaudière à l’approche de l’hiver.

Pour en savoir plus sur le sujet :

  • Découvrez un article d'un Passeur d'énergie

Pompe à chaleur

La pompe à chaleur (PAC) est un système qui récupère les calories dans la couche superficielle du sol ou dans l'air extérieur et les amène à l’intérieur de la maison grâce à un cycle thermodynamique.

Pour fonctionner, la PAC a néanmoins besoin d’une pompe qui consomme de l’électricité, avec un rendement de 5 pour 1 dans les meilleurs des cas avec échangeur sol/eau. On parle ici du COP ou Coefficiant de performance. Cela veut dire que pour 1kWh électrique consommé par la pompe, le système délivre en moyenne 5kWh thermique dans la maison.

Remarque importante : Pour produire 1kWh d’électricité il faut l’équivalent de 2.5 kWh de chaleur car le rendement de production d’une centrale électrique classique n’est que de 40%.

Ceci explique pourquoi la règlementation PEB attribue un facteur de pénalité de 2.5 dans le calcul de la consommation. Une autre manière de voir les choses serait de dire que la PAC présente un rendement de 2 pour 1 si on le compare au rendement d’une chaudière à condensation.

Nous déconseillons fortement les systèmes de chauffage 100% électriques car ils sont 2.5 fois moins écologiques et plus chers à l’utilisation que les systèmes de chauffage au gaz ou au mazout. De plus, placer des panneaux solaires photovoltaïques pour alimenter un système de chauffage électrique est une absurdité totale dans des bâtiments classiques puisque les rendements sont encore plus petits (20% au lieu de 40%) !

Pour en savoir plus sur le sujet :

  • Découvrez un article d'un Passeur d'énergie

Cogénération

Cette technique permet de récupérer de la chaleur en même temps que l'on produit de l’électricité. Elle est en fait particulièrement adaptée aux centrales électriques dites « thermiques » qui ont pour but premier de générer de l’électricité et qui relachaient par le passé d’énormes quantités de chaleur dans les fleuves. Plutôt que de jeter cette chaleur, l’utiliser pour alimenter des réseaux de chaleur permet d’augmenter le rendement global de l’installation. On peut également comparer une cogénération à un moteur de camion qui alimente celui-ci en électricité et ou le radiateur sert à évacuer l'excédant de chaleur par refroidissement. L'idée assez simple est de récupérer l'eau refroidissant le moteur pour un autre usage. L'entretien d'un tel système est donc plus important que celui d'une chaudière classique, sans parler des problèmes d'acoustique.

Dans le résidentiel, les applications sont moins fréquentes car la cogénération génère plus d’électricité que de chaleur, or la demande en chaleur (eau chaude sanitaire, chauffage) est généralement plus élevée que la demande en électricité. Pour les maisons basse énergie, les besoins sont très réduits et peu adaptés à cette solution. Or il existe encore très peu d’installations de petite taille.

Ce type d’installation est donc plutôt réservé à des immeubles de plus grande taille, ou à des bâtiments tertiaires pour lesquels la demande en électricité et en eau chaude est équilibrée (hôtels, hôpitaux). On retourve en général une chaudière classique au gaz couplée à la cogénération pour ne pas surdimensionner cette dernière et opter pour un choix adapté à la consommation d'électricité du bâtiment. Concrètement, la cogénération utilise n’importe quel combustible mais le gaz, le mazout ou l'huile de colza sont les sources d’énergie les plus fréquemment rencontrées.


Stratégies thermiques (stockage, appoint, réactivité, etc.)

Dans la section « bio-climatisme » il était question de profiter des ressources naturelles pour optimiser l’architecture de sorte à se passer de tout système « actif ». L’idée est de profiter des gains solaire en hiver et de s’en protéger en été de sorte à maintenir naturellement et autant que possible une température confortable et stable. Un manque d’inertie combiné à des gains solaires trop importants en été créera des surchauffes. A l’inverse, une trop grande masse thermique et des fenêtres trop petites et mal orientées rendra le chauffage plus difficile en hiver. Cet effet sera amplifié si le bâtiment n’est pas isolé. Il est donc important de prendre avant tout en compte la conception de l’architecture dans les stratégies thermiques.

Si la gestion thermique du bâtiment reste difficile après avoir mis en place des stratégies bio-climatiques ou après avoir modifié la structure du bâtiment, l’ajout d’un système « actif » est encore possible : le stockage de chaleur (ou de froid) peut par exemple s’effectuer via un ballon d’eau et la réactivité sera assurée par une circulation du fluide caloporteur vers des surfaces d’émission, par exemple une paroi doublée d’un circuit de tuyaux (chauffage sol ou mural). La mise à température du ballon d’eau peut s’effectuer de diverses manières : chaudière, pompe à chaleur réversible, etc.

A côté de la question de l’inertie thermique du bâtiment, celle du système de chauffage se pose également : Quelle(s) source(s) de chaleur utilise-t-on en quelle(s) saison(s) ?

On voit de plus en plus fleurir des systèmes hybrides dont les avantages respectifs se complètent : les énergies renouvelables (chauffage solaire, pompe à chaleur air-eau, poêle à bois, etc.) peuvent se substituer au système de base pendant la mi-saison et lui servir d’appoint au cours de la saison froide.

De manière générale, la présence d’un ou de plusieurs systèmes actifs n’est pas automatiquement synonyme de confort thermique ou d’efficacité énergétique. Encore faut-il que les systèmes soient bien coordonnés et contrôlés. Un paramètre basique mais néanmoins important concerne la mesure de la température d’ambiance via thermostat : l’emplacement de celui-ci aura un impact déterminant sur le fonctionnement de ces systèmes.

Il est important de faire preuve de bon sens dans le choix de la stratégie thermique, mais ne négligez pas de vous faire aider par un professionnel compétent si vous souhaitez vous éloigner des sentiers battus !

Pour en savoir plus sur le sujet :


Choix des émetteurs de chaleur

Du point de vue de la performance énergétique, le choix du type d'émetteur de chaleur est moins critique que le choix de la source énergétique elle-même (système de chauffage), et encore moins que la qualité de l’enveloppe du bâtiment (isolation, étanchéité à l’air).

Différentes possibilités sont offertes :

  • Les radiateurs et convecteurs classiques (haute température)
  • Les radiateurs basse-température (35°C)
  • Le chauffage par le sol et/ou les murs
  • Les panneaux rayonnants
  • Le chauffage par air pulsé via la post-chauffe de la ventilation

Les radiateurs en fonte fonctionnent d’origine à haute température mais un fonctionnement à basse température est possible sans modifier l’installation après isolation du bâtiment. En effet, après isolation du bâtiment, les besoins sont réduits, il est alors bénéfique de conserver les anciens radiateurs car leur surdimensionnement leur permet de travailler à basse température, ce qui est plus efficace. Plus la surface d’émission est grande, plus basse est la température à laquelle on peut travailler et meilleur est le rendement de distribution, et de combustion (dans le cas de chaudières à condensation).

Le chauffage par le sol est de ce point de vue la meilleure solution, à condition d’éviter toute perte de chaleur par le sol (isolation renforcée des dalles). Le chauffage sol offre un avantage indéniable : la chaleur reste confinée dans la partie basse des pièces ce qui permet d’atteindre plus rapidement une température de confort et donc de limiter la consommation. Dans une habitation massive très performante, un chauffage sol sans inertie (avec une chape sèche) est intéressant pour bénéficier des gains solaires à mi-saison et être ainsi très réactif pour sa mise à l'arrêt.

Les convecteurs et les panneaux rayonnants ont l’avantage d’être très réactifs, ce qui est pratique pour une construction légère où un chauffage intermittent est désirable (Chalet de vacances). L’utilisation des panneaux rayonnants devrait toutefois être limitée à un usage spécifique puisqu’ils fonctionnent à l’électricité dont le rendement global est bien moins bon. A ce sujet, nous renvoyons le lecteur au paragraphe qui traite de la pompe à chaleur. Notons pour terminer qu’on trouve sur le marché des solutions pour le chauffage sol électrique, dont l’usage devrait selon nous être limité à quelques applications spécifiques.


Autres

Pour clôturer ce chapitre, signalons que l’on trouve de plus en plus de systèmes qui combinent plusieurs technologies : besoins de chaud ET de froid, préchauffage solaire, système de chauffage et de production d’eau chaude sanitaire, etc. Les ingénieurs ne manquent pas de créativité, les marques se multiplient et la qualité est généralement au rendez-vous. Nous tenons tout de même à vous faire part de la réflexion suivante : sachant qu’un système de chauffage complet peut coûter de 15.000 à 25.000 euros, ne vaut-il pas la peine d’évaluer la piste de la construction passive ? Le surcoût investit dans l’isolation permettrait alors de faire diminuer le poste chauffage (il faut quand même des solutions pour chauffer une maison passive, mais dans une moindre mesure). Reste bien entendu à prévoir un système pour l’eau chaude sanitaire, typiquement du solaire thermique ou de l’électricité. A nouveau nous ne pouvons que vous recommander de vous informer avant de vous lancer, d’évaluer les alternatives et de pratiquer le bouche-à-oreille !

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