Comprendre le chauffage électrique avec Jamy
« Il ne ferait pas un petit peu trop chaud ici ? », « On ne pourrait pas monter le chauffage, je trouve qu’il fait un peu frisquet », «  J’ai senti un courant d’air, il n’y aurait pas un courant d’air ? » « Oh la la qu’est-ce que j’ai froid aux pieds »

Ces phrases, on les a tous un jour prononcées ou au moins entendues. Elles traduisent toutes une sensation d’inconfort qu’on aimerait bien sûr ne plus avoir à ressentir et en particulier chez soi. En général, le premier reflexe, c’est de monter ou au contraire de descendre la température du chauffage.  

En fait c’est beaucoup plus complexe que ça. Car contrairement à ce qu’on pourrait penser, le confort thermique ne dépend pas uniquement de la température de l’air d’une pièce. Le confort thermique dépend également de plusieurs paramètres essentiels qui, s’ils ne sont pas respectés, peuvent très rapidement devenir sources d’inconfort.

On va prendre un exemple.
D’une manière générale, en hiver, on recommande dans les pièces à vivre une température de 19-20°C.
Mais ça ne suffit pas :
- Cette température ne doit pas varier sur la durée. Elle doit rester bien stable et sans à-coups.
- Et puis, elle doit aussi être le plus homogène possible, c’est à dire bien répartie dans toute la pièce…  Ça, c’est pour la température de l’air. Mais il faut aussi veiller à ce que les parois, comme les murs ou les fenêtres ne soient pas trop froides car cela peut provoquer un inconfort. (Jamy frissonne) il faut donc un système de chauffage qui réchauffe à la fois l’air de la pièce mais aussi ses parois et ses occupants.

- Enfin, il faut aussi minimiser les mouvements d’air et veiller à la qualité de ce dernier. Pour avoir un air agréable à respirer on recommande un taux d’hygrométrie, c’est-à-dire l’humidité relative de l’air, compris entre 40% et 60%. Comme pour la température, ce taux d’hygrométrie doit être homogène et bien réparti dans toute la pièce. Or certains systèmes de chauffage peuvent justement déséquilibrer ce taux d’hygrométrie, rendant l’air plus sec dans certaines parties de la pièce, plus humide dans d’autres.

C’est donc en jouant sur tous ces paramètres ; la stabilité et l’homogénéité de la température, celles du taux d’hygrométrie, ainsi que les mouvements d’air que l’on peut obtenir un confort thermique satisfaisant.

Alors bien sûr, les systèmes de chauffage sont des acteurs importants dans cette quête du confort thermique, mais l’isolation du logement et la performance des fenêtres le sont tout aussi. Aussi, bien souvent, des travaux d’isolations sont suffisants pour améliorer le confort thermique.  Et dans tous les cas, ils doivent être étudiés avant de rénover le système de chauffage.
    
Pendant bien longtemps, et souvent à juste titre, on a pensé que le chauffage électrique n’était pas en mesure d’atteindre un confort thermique ... comment dire absolu.
C’est vrai que quand on parle de chauffage électrique, on pense bien souvent au convecteur. Normal, c’est le tout premier système de chauffage électrique à voir le jour, dans les années 70s. Comme son nom l’indique, le convecteur fonctionne sur un principe physique simple : la convection.

Le convecteur est équipé d’une résistance électrique placée à l’intérieur d’un caisson métallique. L’air ambiant se réchauffe à son contact. Comme l’air chaud est moins dense que l’air froid, il s’échappe par le haut de l’appareil tandis que l’air ambiant, plus frais vient prendre sa place.   Alors bien sûr ce système de chauffage n’est pas parfait.
D’une manière générale, l’air chaud ayant tendance à s’élever, il fait toujours plus chaud en haut de la pièce qu’en bas. Mais avec les convecteurs, la résistance électrique monte en température jusqu’à 300°C. L’air chaud qui quitte l’appareil atteint souvent les 100°C, si ce n’est plus. Résultat, la température de l’air est très stratifiée. Même sans être très grande, la différence de température entre la tête et les pieds est parfois perceptible.
Et il en va de même avec l’humidité. Au niveau du visage, en hauteur, l’air est plutôt sec alors qu’il l’est beaucoup moins au niveau du sol.

Bref, vous l’avez compris, le convecteur n’apporte donc pas un confort thermique optimal.  


Le deuxième système de chauffage électrique qui a vu le jour, c’est le panneau rayonnant. On dit aussi panneau radiant.  On l’appelle ainsi car il associe à la convection, un autre phénomène physique de transfert de chaleur : le rayonnement.

Pour bien comprendre je vous emmène au ski, à la montagne en plein hiver.

Mais un bel hiver avec un grand soleil. Voilà, nous y sommes. La température extérieure est de -5°C. Certes un peu frisquet.
Et pourtant avec ce beau soleil et malgré le froid, il ne nous prend qu’une envie, celle d’ôter son anorak et de se prélasser en tee-shirt sur une terrasse, le tout en sirotant une limonade.
Et tout ça par -5°C degrés. Comme quoi, la température de l’air, n’est pas le seul critère du confort.  
En fait c’est le soleil qui nous réchauffe directement par rayonnement, des rayons Infra Rouge précisément, des rayons invisibles à l’œil nu mais que nous ressentons parfaitement.
D’ailleurs, il suffit d’un nuage qui passe par là, et tout de suite on sent la différence.
    
Le panneau rayonnant utilise donc ce principe. La résistance électrique chauffe une plaque de grande surface qui ensuite va rayonner. Cette plaque est protégée par une grille alvéolée pour justement permettre au rayonnement de passer.

Contrairement aux convecteurs qui ne réchauffent que l’air, les panneaux radiants, grâce à leur rayonnement, réchauffent aussi les surfaces, les parois, et donc les corps. Cependant, ils ont aussi leurs limites :

Pour rayonner, les plaques doivent être très chaudes, environ 250°C. Résultat, le rayonnement est souvent trop chaud. On le ressent parfaitement lorsqu’on se trouve à proximité du panneau, dans les premiers mètres.
Et puis cette très haute température du panneau provoque là aussi une convection encore très importante qui produit, comme pour les convecteurs, une stratification de la température et du taux d’hygrométrie.  

En fait, c’est paradoxal, mais l’inconvénient avec les panneaux radiants est qu’ils peuvent être trop chauds.
Heureusement, les ingénieurs ont trouvé la parade avec une nouvelle génération de radiateurs électriques : des radiateurs électriques à chaleur douce, des radiateurs électriques capables de rayonner à basse température.

Avec ces radiateurs électriques à chaleur douce, la température de l’air qui quitte le radiateur est peu élevée. Il n’y a donc ni de stratification de la température de la pièce, ni de stratification de l’humidité.   

Et puis avec ces radiateurs, la température de façade ne dépasse pas les 70°C. Le rayonnement qui est transmis est donc plus doux, moins chaud et agressif que celui transmis par un panneau rayonnant. C’est ce que les ingénieurs appellent la chaleur douce.

Autant dire qu’avec ces radiateurs électriques à chaleur douce, on commence à s’approcher d’un confort thermique … très satisfaisant. Enfin, on pourrait encore l’améliorer en ajoutant un peu d’inertie. « Jamy va introduire l’INERTIE différemment »

L’inertie c’est la capacité qu’a un matériau d’emmagasiner la chaleur et de la restituer progressivement, sans à-coups. L’inertie, ce n’est pas quelque chose de nouveau, bien au contraire, nos grands parents l’utilisaient déjà dans le feu de cheminée.
Vous avez tous remarqué la plaque de fonte qui était souvent placée dans la cheminée.
Lorsque le feu est alimenté, il réchauffe la pièce et aussi la plaque de fonte qui monte en température. Puis lorsque le feu prend fin, que les buches de bois sont consumées, la plaque de fonte prend le relais et diffuse sa chaleur progressivement.

Grâce à cette inertie, les radiateurs à inertie se comportent toujours comme un point chaud permanent, stable et homogène. Du coup la température de la pièce le devient aussi.

Vous l’avez donc compris : c’est en utilisant les propriétés de la chaleur douce, c’est-à-dire un rayonnement important à basse température et de l’inertie qui apporte une température stable et homogène dans la durée que le confort thermique sera le plus grand.

Aujourd’hui, il existe différents systèmes de radiateurs à inertie à chaleur douce.

Il y a par exemple les radiateurs à fluide caloporteur. La résistance électrique est placée ici en bas de l’appareil. Elle chauffe un fluide caloporteur qui circule ensuite dans tout le radiateur à inertie. Ce fluide réchauffe l’air et la façade en aluminium. Cette dernière se met alors à rayonner en douceur.
Puis lorsque le radiateur à inertie est en veille, grâce à l’inertie du fluide calorifique, le radiateur continue de diffuser lentement sa chaleur.
 
Il y a aussi ces radiateurs qui utilisent un double corps de chauffe, c’est-à-dire deux systèmes de chauffage différents qui sont contrôlés électroniquement, et peuvent donc fonctionner indépendamment.
Le radiateur est ainsi équipé d’un film chauffant en façade et d’un corps de chauffe en fonte derrière.
Grâce au film chauffant, la façade du radiateur produit en permanence un rayonnement doux et constant. Ce rayonnement est souvent suffisant pendant les premières fraicheurs de l’automne ou les dernières du printemps.
Quand l’hiver est bien engagé, le corps de chauffe en fonte vient en renfort. Grâce à l’inertie de la fonte, la température sera toujours bien stable et homogène, même les jours les plus froids.
Alors bien sûr, suivant les gammes, les fabricants et surtout la qualité des matériaux utilisés, ces radiateurs à chaleur douce et à inertie sont plus ou moins performants. Mais parmi les différents systèmes de chauffage électrique, ce sont ces radiateurs qui apportent le plus grand confort thermique. Ils se rapprochent et parfois même dépassent les qualités du chauffage central.

Alors je sais ce que vous allez me dire ? Et l’écologie dans tous ça !
En fait, comme dans bien des cas, c’est par l’utilisation que l’on en fait, que les radiateurs électriques peuvent se révéler écologiques et … économiques.

Et oui, désormais, les thermostats qui équipent ces radiateurs électriques permettent de régler très précisément la température souhaitée. Alors plus aucune excuse pour abaisser la température à 19°C plutôt que 20°C. Car un degré en moins, peut réduire la consommation énergétique de 7 à 10%.

Et puis les nouvelles fonctionnalités embarquées dans ces appareils permettent, elles aussi de réduire la consommation.

Par exemple, dès qu’on ouvre une fenêtre pour aérer l’appartement, ce qui je vous le rappelle est fortement recommandé même en hiver, et bien une sonde capte rapidement la chute brutale de température et le radiateur électrique ralentit aussitôt son fonctionnement ce qui évite de gaspiller et de chauffer l’extérieur.

Et puis certains radiateurs électriques sont même équipés de détecteurs de présence. Grâce à cela, ils s’adaptent aux rythmes de la maison : une pièce est occupée, ils le détectent et chauffent en mode confort ; une pièce est inoccupée quelque temps, la température baisse progressivement pour économiser de l’énergie.

Bon, vous l’aurez compris. Le temps des bons vieux convecteurs, qu’on appelait amicalement « grille-pain » est révolu. En termes de confort thermique, les nouveaux radiateurs électriques qui proposent une chaleur douce et à inertie n’ont désormais plus rien à envier au chauffage central. Alors autant en profiter.