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Chauffage du logement

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Academic year: 2022

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Texte intégral

(1)

Chauffage du logement

HB pour Melec

Melec 76400

(2)

Table des matières

Introduction 3

I - Générateurs de chauffage 4

1. Le chauffage électrique ... 4

2. Les chaudières ... 4

3. Les pompes à chaleurs ... 5

4. Les poêles ... 5

II - La réglementation thermique RT2012 6

1. A qui s'applique-t-elle ? ... 6

2. Les points clés à retenir ... 7

3. Les coefficients de la RT2012 ... 8

3.1. Cepmax ... 8

3.2. Bbio ... 9

3.3. Tic ... 10

III - Chauffage électrique et RT2012 11

1. Conception ... 11

2. Équipements performants ... 12

3. Que dit la norme ? ... 12

4. Installation ... 13

5. Thermostat et programmateur ... 14

6. Gestionnaire d'énergie.... ... 16

IV - Activité : Dimensionnement du plancher rayonnant électrique 18

1. Réalisation de l'étude thermique ... 18

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- Avant de commencer, si vous souhaitez garder une trace papier de ce module, télécharger le document à compléter

PDF (cf. 10_Chauffage_papier.pdf)

Ce chapitre vient en complément du thème 3 "La ville du futur" du livre de Technologie (Pages 241 à 306)

Il existe un grand nombre de types de chauffage.

Seules les solutions utilisant l'eau comme fluide de chauffage requièrent un circuit de chauffage central.

Par exemple un radiateur en fonte en aura besoin alors qu'un convecteur électrique non.

De même il existe des planchers chauffants électriques mais la majorité des installations de chauffage au sol fonctionnent grâce au circuit de chauffage issu d'une chaudière à gaz, à fioul ou grâce à une pompe à chaleur(PAC).

Pour commencer, vous pouvez réaliser votre diagnostic et découvrir l'étiquette énergie de votre énergétique

logement.

Etiquette énergie pour connaître la consommation d'énergie primaire.

Introduction

(4)

Le chauffage électrique 4

Les chaudières 4

Les pompes à chaleurs 5

Les poêles 5

Il existe de nombreux générateurs de chauffage qui utilisent des sources d'approvisionnement différentes. Voici les principaux...

1. Le chauffage électrique

Les radiateurs à inertie :

Couplés à une bonne isolation, ils permettent avec un faible investissement, de faire des économies d'énergie.

Le prix d'un radiateur à inertie s'élève entre 400 € et 1.200 €.

Les planchers rayonnants :

Les éléments chauffants électriques sont incorporés dans une chape flottante, isolée thermiquement. Cette chape s'échauffe légèrement (28° maxi) et rayonne alors une chaleur douce .

Le prix d'une installation revient de 40 à 50 €/m²

2. Les chaudières

La chaudière à basse température :

Elle permet de faire jusqu'à 20% d'économie par rapport à une chaudière gaz classique.

Le prix d'une chaudière gaz basse température est de l'ordre de 3.000 à 6.000 €, un peu moins cher qu'une chaudière à condensation

La chaudière à condensation :

Elle ressemble à une chaudière classique à ceci près qu'elle va extraire davantage d'énergie à partir de la combustion du gaz de ville.

Le prix d'une chaudière gaz à condensation est de l'ordre de 4.000 à 7.000 € La chaudière à granulés de bois :

Elle utilise du bois recompacté (pellets) comme combustible. Le système occupe un espace au sol plus important que les autres solutions, mais il est écologique et économique.

Le prix d'une chaudière à granulés de bois s'élève environ à 18.000 €.

Générateurs de

chauffage I

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Générateurs de chauffage

3. Les pompes à chaleurs

La pompe à chaleur air-air :

Elle extrait l'énergie thermique (calories) de l'air extérieur et les rejette dans la maison ou l'appartement grâce à un ventilo-convecteur.

Le prix d'une pompe à chaleur air-air est compris entre 6.000 et 10.000 € La pompe à chaleur air-eau :

Elle reprend le même principe mais rejette la chaleur dans l'eau injectées dans le chauffage central.

Le prix d'une pompe à chaleur air-eau est d'environ 12.000 €.

La pompe à chaleur géothermique :

Elle extrait les calories du sol via un réseau de captage ou un forage et les transmet au chauffage central.

Le prix d'une pompe à chaleur géothermique avoisine les 20.000 €.

4. Les poêles

Le poêle à bois (ou à granule)

Il permet de diviser vos factures de chauffage par deux, et ce pour un investissement abordable.

Le bois est aussi l'énergie la moins chère du marché.

Le prix d'un poêle à granulés de bois s'élève entre 3.000 € et 6.000 €.

(6)

A qui s'applique-t-elle ? 6 Les points clés à retenir 7 Les coefficients de la RT2012 8

La nouvelle réglementation thermique 2012 (dite « RT 2012 ») pose des objectifs ambitieux en matière d'efficacité énergétique avec un maximum d'énergie consommée fixé à 50 kWhep/(m².an) en moyenne.

Elle impose des normes élevées en matière d'isolation et de système énergétique, mais elle exige aussi une réduction des besoins dès la conception du projet avec des objectifs à atteindre en matière de conception bioclimatique et de confort d'été.

1. A qui s'applique-t-elle ?

Depuis le 1er janvier 2013, il est nécessaire qu'elle soit prise en compte pour valider tout pour les bâtiments suivants :

permis de construire* - p.21

Bâtiments à usage d'habitation Bureaux

Établissements d'accueil de la petite enfance

Bâtiments d'enseignement primaire et secondaire, Bâtiments universitaires d'enseignement et de recherche

Hôtels, Restaurants, Commerces

Gymnases et salles de sports, y compris vestiaires

Établissements de santé, Établissements d'hébergement pour personnes âgées et établissements d'hébergement pour personnes âgées dépendantes

Bâtiments à usage industriel et artisanal (Article R111-20-6 du Code de la construction et de l'habitation)

Remarque : Ne sont pas concernés par la RT2012

- Constructions provisoires prévues pour une durée d'utilisation de moins de deux ans.

- Bâtiments et parties de bâtiments dont la température normale d'utilisation est inférieure ou égale à 12°C.

- Bâtiments agricoles ou d'élevage.

- Bâtiments ou parties de bâtiment destinés à rester ouverts sur l'extérieur en fonctionnement habituel.

- Bâtiments ou parties de bâtiment qui, en raison de contraintes spécifiques liées à leur usage, doivent garantir des conditions particulières de température, d'hygrométrie ou de qualité de l'air, et nécessitant de ce fait des règles particulières.

- Bâtiments ou parties de bâtiment chauffés ou refroidis pour un usage dédié à un procédé industriel.

La réglementation

thermique RT2012 II

(7)

La réglementation thermique RT2012

2. Les points clés à retenir

La RT 2012 s'appuie sur le référentiel du Bâtiment Basse Consommation (ou label pour définir les exigences de conception de tout bâtiment neuf à usage BBC-Effinergie )

d'habitation soit un objectif de consommation énergétique maximale (CEPMAX* - p.20) en moyenne.

de 50kWhep/m2.an

L'enveloppe du bâti doit être performante afin de limiter les besoins en énergie : forte isolation thermique des parois opaques, des parois vitrées, des portes donnant sur l'extérieur.

Ainsi, il sera donc nécessaire de surveiller les points suivants:

L'efficacité énergétique passive du bâti (Isolation renforcée des parois donnant sur l'extérieur, bonne étanchéité à l'air du bâti)

- Isolation : combles : R 8 ; murs et sol : R 4

La consommation énergétique du bâtiment (ventilation efficace et adaptée,

énergétiques )

équipements performants

T ute maison individuelle doit recourir à une source d'énergie renouvelable (EnR) pouro la production d'eau chaude sanitaire (ou ECS)

L’utilisation une source d'énergie renouvelable (EnREnR) ou d'un système dit alternatif devant représenter au moins 5KWhep/m².an.

Parmi les sources d'énergie renouvelable possibles : - les chaudières à bois ou les poêles à bois,

- le raccordement à un réseau de chaleur alimenté par des EnR, - les capteurs solaires thermiques et/ou photovoltaïques.

Quant aux systèmes alternatifs, vous avez le choix entre :

- un chauffe-eau thermodynamique et une chaudière à micro-génération.

Le confort d'été (Tic)* - p.21 dans les bâtiments non climatisés

Afin d'améliorer la connaissance qu'a un utilisateur de sa consommation d'énergie, la RT 2012 impose une série de dispositions permettant à l'utilisateur de connaître, estimer ou calculer ses consommations.

Pour les bâtiments à usage d'habitation :

Systèmes permettant de mesurer ou estimer la consommation d'énergie par logement Information possible des occupants a minima mensuellement

Information par catégorie d'équipement : chauffage, refroidissement, ECS, prises électriques

Pour le tertiaire

Mesure ou calcul possible des consommations d'énergie

Chauffage et refroidissement : par 500 m² SURT ou par étage ou par tableau ou par départ direct

Prises de courant et éclairage : par 500 m² SURT ou par étage ou par tableau Pour la production d'ECS

Par CTA de ventilation Par départ direct > 80 A

Texte légal

Arrêté du 26 octobre 2010 (Dernière modification 01 septembre 2016)

Complément : L'actualité de la RT2012

Fiche d'application de l'ADEME et du CSTB.

Grenelle de l'environnement et RT2012 Le site : http://www.rt-batiment.fr

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3. Les coefficients de la RT2012

La réglementation thermique 2012 exprime des exigences en énergie primaire.

L'énergie finale (kWhEF) est la quantité d'énergie disponible pour l'utilisateur final.

L'énergie primaire (kWhEP) est la consommation nécessaire à la production de cette énergie finale.

3.1. Cepmax

Il s'agit du coefficient de consommation maximale d'énergie primaire du Logement.

5 usages pris en compte : de chauffage, de refroidissement, d'éclairage,

de production d'eau chaude sanitaire d'auxiliaires (pompes et ventilateurs).

Le Cepmax est modulé en fonction du type de bâtiment, de la localisation géographique, de l'altitude, ...

 

(9)

La réglementation thermique RT2012

Exemple de mise en œuvre des systèmes de production énergie

Complément : CEPmax modulé en fonction des zones géographiques

(10)

ne pas dépasser le Bbiomax.

Plus vous aurez d'ouvertures au sud, moins vous aurez recours à vos lumières et au chauffage en inter-saison et plus votre isolation sera de qualité, moins vous aurez recours aux systèmes de chauffage.

Exemple : prévoir le garage au nord (espace tampon), l'orientation des baies vitrées au sud...

 

Le Bbiomax fixe une limitation du besoin en énergie pour les composantes liées au bâti (chauffage, refroidissement et éclairage).

Il est modulé en fonction de : la typologie du bâtiment sa localisation géographique de son altitude.

3.3. Tic

Le T est la empérature ntérieure de onsigne.ic T i c

Il correspond à la température maximale atteinte au cours d'une période de forte chaleur.

C'est donc une exigence de confort d'été Tic, représentée par la température intérieure atteinte au cours d'une séquence de 5 jours chauds qui doit être inférieure à une température de référence (Tic)

(11)

Chauffage électrique et RT2012

Conception 11

Équipements performants 12

Que dit la norme ? 12

Installation 13

Thermostat et programmateur 14

Gestionnaire d'énergie.... 16

Les exigences de la RT 2012 oblige à s'équiper de systèmes éligibles.

Pour installer du chauffage par radiateurs électriques, la conception du projet doit se réaliser avec des équipements performants.

La consommation conventionnelle maximale d'énergie primaire ne doit pas dépasser le coefficient « » moyen en France de 50 kWh/(m².an)

CepmaxCepmax

1. Conception

Le chauffage par radiateurs électriques, s'il est le seul mode de chauffage au sein d'une maison, nécessite d'abord une bonne conception du bâti avec le respect de certains facteurs clés parmi lesquels :

- Les caractéristiques du terrain (pente, exposition, orientation solaire, ...), - l'implantation du bâti (forme, orientation des façades, ...),

- un très bon niveau d'isolation de votre bâti qui vous permettra de profiter de faibles consommations annuelles,

- l'organisation intérieure (étanchéité à l'air, éclairage naturel optimisé, ...).

 

Chauffage électrique

et RT2012 III

(12)

2. Équipements performants

Des volets roulants motorisés.

Optimiser vos consommations avec une gestion centralisée et un horodateur crépusculaire.

La première vous permet de programmer la fermeture et l'ouverture des volets aux horaires de votre choix et le second d'automatiser la fermeture et l'ouverture de vos volets selon l'ensoleillement et la saison,

Production de votre eau chaude

A partir d'une source d'énergie renouvelable : chauffe-eau thermodynamique individuel (CETI) ou chauffe-eau solaire individuel (CESI),

Intégration EnR

L'intégration de panneaux photovoltaïques vous permet d'augmenter votre « droit à consommer

» de 12KWHep dans votre étude thermique.

Cette production électrique pourra alors être consommée directement (« auto-consommation »).

Les systèmes de chauffage électrique compatibles avec la RT2012

- Le radiateur électrique à inertie, dernier né du chauffage électrique, - Le panneau rayonnant, permettant d'allier confort et chaleur.

3. Que dit la norme ?

(13)

Chauffage électrique et RT2012

toutes circonstances une température d'au moins 18°C au centre des pièces.

Les calculs de déperditions sont effectués pièce par pièce, selon les dispositions de la norme NF EN 12831, ou un logiciel spécialisé

La puissance du chauffage est dimensionnée selon les dispositions de la norme NF EN 14337 pour les systèmes à effet joule. direct, et NF EN 12828 pour les installations à eau chaude.

Les émetteurs muraux doivent porter la marque NF Electricité Performances catégorie C, 2 étoiles ou 3 étoiles.

Les appareils équipés d'un détecteur de présence et de fenêtre ouverte sont conseillés.

Les convecteurs ne doivent pas être utilisés pour chauffer les zones de jour sauf les surfaces de service inférieures à 9 m².

Les radiateurs et panneaux radiants sont vivement conseillés pour les pièces de nuit (chambres) lorsque la surface est supérieures à 9 m².

Rappel : Mise en œuvre

une boite de raccordement derrière chaque radiateur posée dans le mur

une alimentation électrique indépendante pour chaque radiateur jusqu'au tableau électrique un coupe circuit disjoncteur pour chaque radiateur en aval du différentiel et du coupe circuit général

4. Installation

Si on installe plusieurs radiateurs, la puissance totale est la somme des puissances de chaque radiateur.

Avec plusieurs sources de chaleur réparties, le confort thermique est meilleur car la chaleur est plus homogène.

Il est conseillé d'installer au minimum un radiateur pour chaque surface de 20 m² en veillant à bien les répartir dans l'espace.

Un dégagement sera aménagé à l'avant des appareils rayonnant et leur emplacement sera choisi de façon à équilibrer les flux radiants.

Dans la mesure du possible, on évitera les émetteurs de chaleur localisés dont la puissance unitaire trop concentrée dépasse 1500 watts.

Choix de l'emplacement

On placera les radiateurs dans les zones les plus froides de la pièce :

contre un mur froid donnant sur l'extérieur (mur non isolé, orienté au nord), au dessous ou à côté d'une fenêtre, d'une baie vitrée.

A défaut, les parois perpendiculaires à la paroi la plus froide peuvent convenir.

Un radiateur ne doit pas être placé en face d'une zone froide. Cela est d'autant plus important que le taux de rayonnement est élevé. (Évitez également les recoins ou les retours de porte. )

(14)

Exemple de disposition de radiateur

Conseil

Dans l'habitat ancien, placer un isolant thermique réflecteur entre la paroi et le radiateur. Les pertes sur un mur mal isolé pouvant atteindre 10% de la puissance total de l'émetteur.

L'espace devant un radiateur radiant doit être dégagé d'au moins un mètre (voir la notice ) mais il est préférable de laisser l'espace totalement libre.

constructeur

Laisser un espace d'environ 15 cm au dessus du plancher pour faciliter la convection.

Pour des raisons d'efficacité, on ne placera pas deux radiateurs l'un en face de l'autre.

5. Thermostat et programmateur

En plus du thermostat électronique (Label NF catégorie B et C) qui assure une régulation précise de la température ambiante, un système de programmation permet de définir des plages

pendant lesquelles la température de consigne est réduite.

horaires* - p.19

Abaissements de la température de consigne commandés par des ordres simples envoyés aux radiateurs selon un protocole dit "fil pilote" : Confort, Eco, Hors-gel, Arrêt, Confort -1°C et Confort -2°C.

(15)

Chauffage électrique et RT2012

Signaux électriques sur le fil pilote - protocole GIFAM Les ordres pilote peuvent être transmis par :

le fil supplémentaire dit "fil pilote" qui relie chaque radiateur au tableau électrique ( présence 230Vac)

Attention

une modulation dite "courant porteur" qui utilise les câbles du réseau électrique 230 volts,

les ondes radio.

Emplacement de la sonde d'ambiance

Éviter les courants d'air et les rayons du soleil qui tromperaient la mesure.

Un thermostat d'ambiance ne doit pas être fixé sur un mur en contact avec l'extérieur, sous une ventilation ou trop près d'un éclairage.

L'emplacement idéal est une zone neutre de la pièce à l'écart des radiateurs (2 mètres) et à une hauteur de sol d'environ 1,5 mètre.

Lorsque le thermostat est embarqué sur le radiateur, il faut ménager un espace d'au moins 15 cm sur le côté du bôitier de contrôle de façon à ne pas fausser la mesure

Complément : Sectionnement des fils pilotes

La norme NFC 15-100 qui fixe les règles concernant les installations électriques prescrit une coupure des fils pilotes en laissant plusieurs possibilités.

Dans le logement neuf, les disjoncteurs seront généralement de type 1P + N + CA, soit une phase, un neutre et un contact auxiliaire pour coupure du pilote.

Dans un dispositif couplé avec un lien mécanique au disjoncteur du radiateur ou de façon indépendante et dans ce cas avec une étiquette sur laquelle est marqué en rouge "Attention fil pilote à sectionner" :

sur le tableau de répartition,

(16)

6. Gestionnaire d'énergie....

Le gestionnaire d'énergie pour chauffage électrique regroupe plusieurs fonctions pour optimiser en énergie d'un habitat.

la consommation

Il assure une température constante et confortable selon les heures de la journée et les zones du logement grâce à des fonctions de programmation et de délestageDélestage.

Simples d'utilisation et intelligents, certains gestionnaires permettent également un suivi des consommations énergétiques via des graphiques et des comparatifs de données.

Le gestionnaire d'énergie se révèle être un appareil complet et efficace pour piloter une installation de chauffage tout en faisant des économies d'énergie.

 

Exemple de schéma d'application : Chauffage électrique + Poêle à pellets

(17)

Chauffage électrique et RT2012

ou un smartphone,de retrouver les fonctions suivantes :

pilotage du chauffage (mode Chaud/ froid, mode Auto/ Arrêt/ Absence/ dérogation), consultation des consommations du mois en cours ainsi que de l'historique des mois précédents (Elec, gaz,...).

 

Exemple d'installation avec une passerelle domotique

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Réalisation de l'étude thermique 18

Objectifs

On vous demande de dimensionner un plancher rayonnant électrique pour un appartement construit en 2015 situé à FÉCAMP (76 - Seine maritime).

Caractéristiques :

Altitude : moins de 100m Température ambiante : 19 °C

Une porte fenêtre de 2 m x 2,10 m (déperdition estimée à 3,78 W/°C) Renouvellement de l'air : 12 m3/h

Les déperditions par les murs intérieures sont négligeables (mitoyen sur 2 murs)

1. Réalisation de l'étude thermique

Conseil

Avant de commencer l'étude, télécharger le dossier technique (cf. DT_Projet_Chauffage_PRE.pdf) du projet

Cliquer ici pour réaliser l'activité en ligne

Le résultat de votre évaluation vous sera renvoyé par mail dès la correction par le professeur.

(cf. Cour_Chauf_livr.pdf)

Pour information : Vous devez fournir une adresse mail valide pour recevoir le résultat de votre activité.

Activité :

Dimensionnement du plancher rayonnant électrique

IV

(19)

Ressources annexes

> Exemple de programmation de plages horaires en fonction de l'occupation du logement

Ressources annexes

(20)

> Cepmax

Il s'agit du coefficient de consommation maximale d'énergie primaire du Logement.

5 usages pris en compte : de chauffage, de refroidissement, d'éclairage,

de production d'eau chaude sanitaire d'auxiliaires (pompes et ventilateurs).

Le Cepmax est modulé en fonction du type de bâtiment, de la localisation géographique, de l'altitude, ...

 

Exemple de mise en œuvre des systèmes de production énergie

Contenus annexes

(21)

Contenus annexes

Complément : CEPmax modulé en fonction des zones géographiques

> Permis de construire

Le permis de construire est un document administratif qui donne les moyens à l'administration de vérifier qu'un projet de construction respecte bien les règles d'urbanisme en vigueur. Ce document obligatoire pour les travaux de grande importance ne doit porter que sur les biens immobiliers.

Sont soumis à permis de construire tous les bâtiments neufs et les extensions de bâtiments existants de plus de 20 m²

Exemple

Exemple de permis de construire

> Tic

Le T est la empérature ntérieure de onsigne.ic T i c

Il correspond à la température maximale atteinte au cours d'une période de forte chaleur.

C'est donc une exigence de confort d'été Tic, représentée par la température intérieure atteinte au cours d'une séquence de 5 jours chauds qui doit être inférieure à une température de référence (Tic)

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