Comprenez le fonctionnement des émetteurs de chaleurs

Découvrez les émetteurs de chaleurs

Nous avons abordé à plusieurs reprises la question des systèmes de chauffage, et nous y voilà enfin : les émetteurs de chaleur.

Un émetteur de chaleur est un dispositif permettant de diffuser la chaleur produite par un générateur (chaudière, pompe à chaleur, etc.) dans les différentes pièces d’un logement où il est installé.

En tant que chef de projet en rénovation énergétique, vous serez amené à rencontrer deux grands types d’émetteurs de chaleur :

• Les radiateurs à eau, fabriqués à partir de différents matériaux et fonctionnant selon plusieurs régimes de température. Ils constituent la majorité des équipements que vous rencontrerez sur le terrain.

• Les planchers chauffants, qui ont commencé à être installés plus largement avec l’essor des chaudières à condensation.

Avant d’entrer dans le détail de ces équipements, il est essentiel de comprendre leur principe de fonctionnement, basé sur des règles fondamentales de physique thermique. Nous allons donc examiner ces principes pour mieux appréhender la manière dont la chaleur est transmise dans un bâtiment.

Comprenez les principes de diffusion de la chaleur

La chaleur est diffuse selon 3 grand principes qui sont : la convection, le rayonnement et la conduction

1. La convection

La convection est un mécanisme de transfert de chaleur par le mouvement de l’air. Lorsqu’un fluide (ici l’air) est chauffé, il se dilate, devient plus léger et monte. En contrepartie, l’air plus froid, plus dense, descend et se réchauffe à son tour au contact de l’émetteur de chaleur. Ce cycle crée un courant de convection, qui homogénéise progressivement la température dans la pièce, sans créer de courant d’air qui serait inconfortable pour les occupants.

Le principe de convection joue d’ailleurs un rôle important dans le choix de l’emplacement du radiateur. Vous ne l’aviez peut-être jamais remarqué, mais les radiateurs sont, lorsqu’il est possible, placé sous les fenêtres ou juste à côté. Cet emplacement n’est pas anodin ! En effet, le placer proche d’une fenêtre va entraîner plusieurs conséquences : 

• Combattre les déperditions thermiques : Une fenêtre isole moins bien qu’un mur sur le plan thermique. L’air froid extérieur a tendance à entrer dans le logement et à se mélanger à l’air chaud intérieur, ce qui entraîne des pertes de chaleur. En installant un radiateur près de la fenêtre, on chauffe directement cette zone où l’air froid s’infiltre, ce qui permet de limiter les pertes de chaleur et d’améliorer le confort dans la pièce.

• Augmenter le phénomène de convection : Lorsque le radiateur est positionné à proximité ou sous une fenêtre, l’air froid entrant est immédiatement réchauffé et mis en mouvement par l’air chaud émis par l’émetteur. Ce phénomène favorise la convection et améliore la diffusion de la chaleur dans la pièce. Ainsi, la température est mieux répartie et garantit un confort thermique plus homogène.

Dans une pièce avec une hauteur sous plafond importante, un phénomène de stratification thermique peut apparaître : l’air chaud monte et s’accumule sous le plafond, tandis que l’air plus froid reste au niveau du sol, créant une sensation d’inconfort.

Pour atténuer ce déséquilibre thermique, il est possible d’installer un petit dispositif de ventilation en partie haute de la pièce. Ce système souffle l’air chaud vers le bas, favorisant une meilleure répartition de la chaleur.

De plus, la convection met en mouvement des poussières, ce qui peut poser un problème pour les personnes sensibles (asthme, allergies). Malheureusement, ce phénomène ne peut être totalement évité.

2. Le rayonnement

Le rayonnement thermique est un transfert direct de chaleur sous forme d’ondes électromagnétiques (infrarouges), sans nécessiter de contact avec l’air. Ce principe est similaire à celui du soleil : les rayons infrarouges traversent l’air sans l’échauffer et chauffent directement les surfaces et les objets qu’ils rencontrent.

Le rayonnement des radiateurs aura l’avantage de diffuser la chaleur de manière plus homogène dans une pièce. Il évitera ainsi les phénomènes de stratification des radiateurs fonctionnant par convection d’air. Le phénomène de mouvement des poussières est alors réduit également.

3. La conduction

La conduction est un mode de transfert de chaleur qui se propage à travers un matériau solide en passant d’une particule à une autre. Contrairement à la convection et au rayonnement, ce phénomène nécessite un contact direct entre les éléments pour permettre la diffusion de la chaleur.

Ce principe s’observe, par exemple, lorsque vous touchez un radiateur ou lorsque celui-ci chauffe le mur sur lequel il est fixé, transmettant progressivement la chaleur à la paroi, qui la restitue ensuite à la pièce.

Le plancher chauffant illustre bien ce mécanisme : les tuyaux d’eau chaude chauffent le sol du logement, qui transmet ensuite la chaleur par conduction aux matériaux environnants (carrelage, parquet, béton), assurant une diffusion progressive et homogène.

Ce mode de fonctionnement permet une diffusion de la chaleur plus stable et durable, tout en augmentant l’inertie thermique du logement, ce qui aide à éviter les écarts de température trop brusques. Cependant, son principal inconvénient est le temps nécessaire pour chauffer les matériaux avant qu’ils ne restituent la chaleur, ce qui le rend moins efficace pour réchauffer rapidement l’air de la pièce.

Nous avons vu les trois grands principes physiques de la diffusion de la chaleur. Cependant, tous les radiateurs combinent ces trois modes de diffusion à des proportions variables. 

C’est une bonne question ! La distinction entre ces phénomènes dépend principalement des matériaux qui composent les radiateurs. C’est ce que nous allons voir au chapitre suivant.

En résumé

• Un émetteur diffuse la chaleur dans le logement.

• Il existe deux types d’émetteurs : radiateurs et planchers chauffants.

• La convection transfère la chaleur à l’air. L’air chaud monte, l’air froid descend, créant un mouvement qui répartit la chaleur dans la pièce.

• Le rayonnement chauffe directement les objets et les personnes. La chaleur traverse l’air sans le réchauffer.

• La conduction fait passer la chaleur d’un matériau à un autre par contact direct.

Afin de mieux comprendre et percevoir ces phénomènes, identifions au chapitre suivant les modes de transmission de la chaleur selon les émetteurs, pour faire vos recommandations de l’équipement le plus adapté.