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Décryptages

Le chauffage domestique : les équipements

Le chauffage représente en moyenne 67 % de la consommation énergétique d’un foyer français et la production d’eau chaude sanitaire 10 % ; bien entendu, ces pourcentages varient beaucoup selon les foyers et leurs habitations1. Le choix des systèmes de chauffage est donc important en matière d’efficacité énergétique et de charge pour le budget d’un ménage.

Image d'une chaudière à gaz utilisée pour le chauffage domestique et la production d'eau chaude sanitaire.
Les chaudières à gaz (photo) font partie des systèmes de chauffage les plus performants, avec les pompes à chaleur et les installations solaires. ©SHUTTERSTOCK

La performance d’un système de chauffage dépend des équipements, mais aussi de la bonne isolation de la maison, de la gestion du renouvellement de l’air et d’une bonne gestion des températures grâce aux thermostats. 

L’efficacité d’un système de chauffage, et donc son coût, se mesure par son rendement. Le rendement, qui s’exprime en %, est le rapport entre l’énergie thermique qu’il peut fournir par rapport à l’énergie primaireL’énergie primaire désigne l’ensemble des sources d’énergie non transformées, c’est-à-dire à l’état naturel... consommée. Plus le rendement est élevé, plus le matériel est efficace2. Le rendement peut être calculé sur toute la saison de chauffe. On parle alors d’efficacité énergétiqueEn économie, l'efficacité énergétique désigne les efforts déployés pour réduire la consommation d'énergie d'un système... saisonnière. Le rendement peut dépasser 100 % dans le cas de systèmes utilisant des énergies renouvelablesOn appelle énergie renouvelable une source d'énergie dont le renouvellement naturel est immédiat ou très rapide... naturellement disponibles.

Le chauffage et la production d’eau chaude sanitaire représentent en moyenne 77 % de la consommation énergétique d’un foyer français. 

 

On prendra aussi en compte les émissions éventuelles de particules ou de gaz nocifs ainsi que la nature renouvelable ou non renouvelable de la source d’énergie utilisée qui influe sur la quantité de gaz à effet de serre émise. 

Le chauffage peut être assuré pour toute la maison grâce à une source de chaleurAujourd'hui, en thermodynamique statistique, la chaleur désigne un transfert d'agitation thermique des particules composant la matière... centrale ou de façon délocalisée par des radiateurs indépendants et des poêles. Voici un inventaire de ces équipements3.

1. Les systèmes de chauffage central

Un système de chauffage central chauffe de l’eau qui est distribuée dans des émetteurs de chaleur comme des radiateurs ou un plancher chauffant. Il existe aussi des dispositifs plus rares de circulation d’air chaud. Le système de production de chaleur peut être constitué de chaudières, de pompes à chaleur ou de panneaux thermo-solaires. 

Chaudière au fioul 

La chaleur est produite par la combustion de fioul domestique, qui est stocké dans une citerne. La chaudière au fioul est donc adaptée aux maisons individuelles, notamment en zones rurales non reliées au réseau public de gaz. Dans les nouvelles chaudières, une partie de la chaleur des fumées est récupérée grâce à la condensation, ce qui améliore le rendement de 15 à 20 % par rapport à une chaudière classique. La condensation produit un liquide qui est évacué dans les eaux usées. Ce type de chaudière permet aussi de réduire les émissions de gaz : de 30 % les rejets de dioxyde de carbone (CO2Dioxyde de carbone. Avec la vapeur d'eau, c’est le principal gaz à effet de serre (GES) de l'atmosphère terrestre...), de 53 % ceux de dioxyde de soufre, de 80 % ceux d'oxyde d'azote.

Chaudière à gaz à condensation

La chaudière à gaz est facile d’installation et peut être alimentée par le réseau public à un coût avantageux, moins cher que le fioul. Les nouvelles chaudières sont également à condensation, avec les mêmes avantages. Elles peuvent atteindre des rendements de plus de 90 % (calculés en efficacité saisonnière). Elles sont 30 % plus chères à l’achat qu’une chaudière classique mais consomment 15 à 20 % de moins et leur installation bénéficie d’aides fiscales.

Chaudière à gaz basse température

Elle envoie dans le circuit de chauffage central une eau moins chaude qu’une chaudière classique (en général 50 °C contre 90 °C). Elle consomme moins de gaz à condition que les émetteurs soient à « chaleur douce », c’est-à-dire un plancher chauffant ou des radiateurs basse température, généralement plus grands que des radiateurs classiques. Si les émetteurs sont mal adaptés, la chaudière va fonctionner plus longtemps et consommera plus.

Chaudière à micro-cogénération La cogénération consiste à produire en même temps et grâce à la même installation de la chaleur (énergie thermique) et de l’électricité...  

Certaines chaudières à gaz permettent de produire de l’électricité en même temps que de la chaleur, selon le principe de la cogénération4. L’électricité est auto-consommée ou bien revendue au réseau public. Cet équipement, peu répandu en France, est surtout commercialisé dans les pays où l’électricité est chère. Notons que le Japon développe des piles à combustibleUn combustible désigne tout composant ou matière solide, liquide ou gazeux susceptible de se combiner à un oxydant... stationnaires utilisant l’hydrogèneL'hydrogène est l'atome le plus simple et le plus léger. C'est l'élément de très loin le plus abondant de l’univers. pour produire chaleur et électricité. L’hydrogène est fabriqué sur place à partir de gaz naturel liquéfié.

Chaudière électrique 

La chaudière électrique comporte une résistance électrique qui chauffe l’eau. Certains modèles dits ioniques assurent l’émission de chaleur par un champ électrique entre deux électrodes. D’un coût d’achat plus faible, la chaudière électrique est très consommatrice si le système n’est pas doté de systèmes de régulation avec thermostats efficaces et émetteurs de chaleur douce. Elle ne bénéficie pas d’aide écologique.

Chaudière à bois

Le recours au chauffage au bois progresse en France. Les chaudières à granulés sont les plus performantes, mais elles demandent généralement une pièce à part, telle une cave. Certaines disposent de systèmes automatiques qui assurent l’allumage, l’extinction et l’alimentation en granulés, ce qui évite la manutention de sacs. Si le prix de la chaudière est souvent élevé, le bois est en revanche le combustible le moins cher du marché. Les rendements atteignent 65 à 90 % pour les chaudières à bûches et 75 à 105 % pour les chaudières à plaquettes et granulés.

Pompe à chaleur géothermique

Grâce à des capteurs enfouis dans le sol, ce qui nécessite un jardin plus ou moins vaste, la PAC géothermique récupère la chaleur de la Terre. Celle-ci est diffusée dans le logement via les radiateurs du circuit de chauffage central, un plancher chauffant ou des ventilo-convecteurs. La pompe est généralement associée à un ballon « tampon » qui stocke l’eau chaude pour la distribuer au bon moment dans le réseau de chauffage. La régularité de la chaleur du sous-sol lui confère une bonne régularité et évite le recours à un chauffage d’appoint. Son rendement varie de 140 à 190 %. Voir les décryptages sur la géothermie très basse énergie et basse énergie

Pompe à chaleur aérothermique 

Elle a besoin de deux unités, l’une à l’extérieur pour récupérer les calories de l’air, l’autre à l’intérieur pour les diffuser dans le logement. Il peut s’agir d’une pompe « air-air » qui diffuse la chaleur grâce à un ventilo-convecteur, ou d’une pompe « air-eau » couplée au circuit de chauffage central et d’eau chaude. Sensible aux variations de la température extérieure, elle nécessite généralement un système d’appoint intégré, le plus souvent électrique, ce qui rabaisse son rendement saisonnier entre 110 et 130 %. 

Système solaire combiné (SSC)

Il fonctionne selon le principe du chauffe-eau solaire individuel mais, étant raccordé à un système de chauffage central, il permet de chauffer la maison. L’énergie est récupérée à l’extérieur par des panneaux thermo-solaires qui communiquent la chaleur à un fluide caloporteurUn fluide caloporteur est un gaz ou un liquide chargé de transférer la chaleur d'un point A à un point B.... Celui-ci restitue la chaleur au ballon d’eau chaude et, dans le cas du système combiné, au réseau de chauffage central. Mais du fait de l’irrégularité de l’ensoleillement, le SSC nécessite un chauffage complémentaire. Les rendements sont estimés entre 90 et 160 %. 

Réseau de chauffage collectif ou urbain

Un logement peut bénéficier d’un réseau de chauffage collectif, étendu à tout l’immeuble, avec une chaudière dans les sous-sols. Il peut aussi être raccordé au chauffage urbain si celui-ci existe à proximité. La production de chaleur est alors assurée dans des chaufferies industrielles.  

2. Les systèmes de chauffage décentralisés

Il s’agit essentiellement du chauffage électrique et des poêles à bois. Ils peuvent chauffer toute la maison, pièce par pièce, ou servir d’appoint, dans une salle de bains par exemple.

Les radiateurs électriques

Plus facile à mettre en œuvre qu’un système à eau chaude, d’un coût initial plus faible, le chauffage électrique équipe environ 31 % des logements en France, tout particulièrement dans le neuf5. Les rendements sont faibles (38 % au maximum). 

Les radiateurs les plus classiques, les convecteurs, sont constitués d’une résistance électrique qui réchauffe l’air par convection6, c’est-à-dire en mettant en mouvement l’air plus chaud. Leur inconvénient est d’assécher l’air et de consommer beaucoup. Les plus récents sont équipés de thermostats électroniques qui permettent de réduire la consommation. 

Les solutions les plus modernes abandonnent la convection au profit du rayonnement.

  • Les panneaux rayonnants réchauffent l'air ambiant avec une meilleure répartition de la chaleur dans la pièce. Un seul panneau permet de chauffer une pièce de 15 à 20 m².
  • Les accumulateurs de chaleur emmagasinent celle-ci dans un matériau réfractaire lors des périodes où le tarif de l’électricité est plus bas, puis la restituent lentement aux heures de pointe.
  • Le plancher rayonnant est constitué de câbles électriques chauffant une chape de faible épaisseur.
  • Le plafond rayonnant est un film chauffant collé sur un panneau isolant thermique, sous les plaques de plâtre.

Une autre solution bien adaptée aux salles de bains est le radiateur « bi-énergie ». Il fonctionne à l’électricité tout en étant connecté au chauffage central, quelle que soit sa source. Quand la chaudière fonctionne, il agit comme un radiateur. Si la chaudière est arrêtée ou si l’on souhaite une température plus élevée, l’électricité entre en jeu.

Les poêles à bois

Ils fonctionnent selon le même principe que les chaudières, mais sont plus petits et prennent en considération l’esthétique, qui est une part importante de leur prix. Le chauffage au bois exige aussi de veiller à la bonne évacuation des fumées. L’insert cheminée consiste à encastrer un foyer fermé en lieu et place de l’ancienne cheminée. Le rendement, autour de 75 %, est très supérieur à celui d’une cheminée à foyer ouvert dont l’efficacité ne dépasse pas 15 %.

3. Les systèmes d’eau chaude sanitaire

Comme pour les chaudières, les chauffe-eau ou ballons indépendants peuvent être alimentés au gaz, à l’électricité ou au solaire.

Deux autres types d’appareils ont été développés dans le secteur des pompes à chaleur. Le chauffe-eau aérothermique utilise les calories présentes dans l'air afin de chauffer un liquide caloporteur. Ce fluide restitue ensuite la chaleur au ballon. Le chauffe-eau géothermique fonctionne selon le même principe avec la  chaleur du sous-sol. Ils ont des rendements entre 90 et 160 %. 

 

Schéma Chauffage domestique
 

 

Sources :

(1) Voir le décryptage « la précarité énergétique »

(2) Les rendements indiqués par le constructeur sont effectués en laboratoire et peuvent différer de ceux en utilisation réelle. L’électricité n’est pas une énergie primaire et elle est produite avec des pertes en amont : on considère que pour bénéficier de 1 kWh d’énergie électrique finale, il faut utiliser 2,58 kWh d’énergie primaire. 

(3) Voir notamment le guide de l'ADEME et le site "Quelle énergie" 

(4) Voir le fonctionnement sur le site de l'ADEME

(5) Voir la note de l'ADEME

(6) La convection est un des trois modes de transfert de chaleur avec la conduction et le rayonnement.