Chauffage du logement

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1 Chauffage du logement Melec HB pour Melec Février 2017

2 Table des matières Introduction 3 I - Générateurs de chauffage 4 1. Le chauffage électrique Les chaudières Les pompes à chaleurs Les poêles... 5 II - La réglementation thermique RT A qui s'applique-t-elle? Les points clés à retenir Les coefficients de la RT Cepmax Bbio Tic III - Chauffage électrique et RT Conception Équipements performants Que dit la norme? Installation Thermostat et programmateur Gestionnaire d'énergie IV - Activité : Dimensionnement du plancher rayonnant électrique Réalisation de l'étude thermique Ressources annexes 19 Contenus annexes 20

3 Introduction - Avant de commencer, si vous souhaitez garder une trace papier de ce module, télécharger le document PDF (cf. 10_Chauffage_papier.pdf) à compléter Ce chapitre vient en complément du thème 3 "La ville du futur" du 306) Il existe un grand nombre de types de chauffage. livre de Technologie (Pages 241 à 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 énergétique et découvrir l'étiquette énergie de votre logement. Etiquette énergie pour connaître la consommation d'énergie primaire. 3

4 Générateurs de chauffage Générateurs de chauffage I 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 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 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 à 6.000, un peu moins cher qu'une chaudière à condensation La c haudière 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 à 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

5 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 et 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 La p ompe 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 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 et

6 La réglementation thermique RT2012 La réglementation thermique RT2012 II A qui s'applique-t-elle? 6 Les points clés à retenir 7 Les coefficients de la RT 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 permis de construire * - p.21 pour les bâtiments suivants : 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 R du Code de la construction et de l'habitation) Remarque : Ne sont pas concernés par la RT 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. 6

7 * - La réglementation thermique RT Les points clés à retenir La RT 2012 s'appuie sur le référentiel du Bâtiment Basse Consommation (ou label BBC-Effinergie ) pour définir les exigences de conception de tout bâtiment neuf à usage d'habitation soit un objectif de consommation énergétique maximale ( CEP MAX p.20) de 50kWhep/m2.an en moyenne. 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, équipements énergétiques performants) Toute maison individuelle doit recourir à une source d'énergie renouvelable (EnR) pour la production d'eau chaude sanitaire (ou ECS) L utilisation une source d'énergie renouvelable ( EnR EnR ) 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 Texte légal 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 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 : 7

8 La réglementation thermique RT 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 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,... 8

9 La réglementation thermique RT2012 Exemple de mise en œuvre des systèmes de production énergie Complément : CEPmax modulé en fonction des zones géographiques 3.2. Bbio Le Bbio (qui s'exprime en points) traduit le besoin en énergies de votre logement pour le chauffage, l'éclairage et le refroidissement. La prise en compte de l'orientation bioclimatiques est imposée par la RT2012 par une valeur à 9

10 La réglementation thermique RT2012 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 Tic Le T ic est la Température intérieure de consigne. 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) 10

11 Chauffage électrique et RT2012 Chauffage électrique et RT2012 III Conception 11 Équipements performants 12 Que dit la norme? 12 Installation 13 Thermostat et programmateur 14 Gestionnaire d'énergie 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 «Cepmax Cepmax» moyen en France de 50 kwh/(m².an) 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,...). 11

12 Chauffage électrique et RT 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 RT Le radiateur électrique à inertie, dernier né du chauffage électrique, - Le panneau rayonnant, permettant d'allier confort et chaleur. 3. Que dit la norme? Le puissance totale en watts des équipements de chauffage est définie de façon à assurer en 12

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 pour les systèmes à effet joule. direct, et NF EN 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. ) 13

14 Chauffage électrique et RT2012 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 constructeur) mais il est préférable de laisser l'espace totalement libre. 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 horaires * - p.19 pendant lesquelles la température de consigne est réduite. 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. 14

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 ( Attention présence 230Vac) 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 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, à l'intérieur de la boîte de connexion encastrée au dos de l'appareil de chauffage, dans un dispositif général comprenant tous les interrupteurs du chauffage. 15

16 Chauffage électrique et RT Gestionnaire d'énergie... Le gestionnaire d'énergie pour chauffage électrique regroupe plusieurs fonctions pour optimiser la consommation en énergie d'un habitat. 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 délestage Délestage. 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 Certains gestionnaire sont équipés de fonctions domotiques et permettent, depuis une tablette 16

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 17

18 Activité : Dimensionnement du plancher rayonnant électrique Activité : Dimensionnement du plancher rayonnant électrique IV 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. 18

19 Ressources annexes Ressources annexes > Exemple de programmation de plages horaires en fonction de l'occupation du logement 19

20 Contenus annexes Contenus annexes > 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 20

21 Contenus annexes Complément : CEPmax modulé en fonction des zones géographiques > Permis de construire > Tic 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 Le T ic est la Température intérieure de consigne. 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) 21