Chauffer et refroidir efficacement via mur et plafond

À quoi faire attention dans le choix du chauffage de surface?

Alors que le chauffage par le sol est un vétéran dans le chauffage de surface, le chauffage par le mur et le plafond est moins connu du grand public. Toutefois il offre de nombreux avantages par rapport au chauffage par le sol. Ainsi le temps de réaction est plus faible et l’installation exige en général une rénovation moins radicale. De plus, un tel système est mieux approprié pour le refroidissement, un aspect qui gagnera sans aucun doute en importance dans nos maisons de mieux en mieux isolées.

Chaleur rayonnante

Le refroidissement par le mur et par le sol opèrent tous deux selon le principe de la chaleur rayonnante. Cela veut dire que la chaleur est véhiculée par des ondes électro­magnétiques que le mur ou le sol attire ou émet grâce à sa température.

Dans le chauffage, la température du sol ou du mur est plus élevée que dans la pièce, elle est plus basse dans le refroidissement. Cette différence de température est atteinte par l’écoulement d’eau chaude ou froide dans des tubes plastiques dans le sol ou le mur.

Contrairement au chauffage ou refroidissment par convection, on ne travaille donc pas avec de l’air mobile. Cela offre l’avantage que la température de l‘air peut rester plus basse pour obtenir une même sensation thermique agréable.

Comme le confort thermique augmente avec une température d’air plus basse, il y a une réduction automatique de la consommation d’énergie grâce aux pertes de chaleur plus faibles.

Mur, sol ou plafond?

Dans l’utilisation de la chaleur rayonnante, le coefficient de transfert de chaleur, désigné par la valeur alpha (en W/m²K), joue un rôle important. Celui-ci détermine l’efficacité du chauffage ou du refroidissement mais peut fortement varier en fonction de l’endroit et de l’application.

Ceci provient du fait qu’une partie de la chaleur est toujours convective: l’air chaud monte, ainsi un plafond pourra évacuer plus de chaleur qu’un sol. Pour le refroidissement, un plafond atteint une valeur alpha maximale d‘env. 11, un sol env. 6.

Comme le rendement d’une installation augmente avec la surface de rayonnement, ce n’est jamais une mauvaise idée de combiner un système par le sol et par le mur

Plus efficace

Pour le chauffage, c’est juste l’inverse: là, le sol atteint 11 et le plafond seulement 6. Les systèmes muraux se situeront fort logiquement entre ces valeurs, parce que l’eau s’écoule à la verticale, et atteignent environ les mêmes valeurs pour le refroidissement et le chauffage.

En principe la méthode la plus efficace consiste à chauffer par le sol et par le mur, et à refroidir par le plafond et par le mur. D’un point de vue économique, il est toutefois peu attractif de doter les trois surfaces de conduites et comme le chauffage prime généralement sur le refroidissement, le plafond est souvent négligé. Certains fabricants combinent le chauffage par le mur et par le plafond en un seul système, par exemple pour le montage sous un toit oblique.

Combinaison

Comme le rendement d’une installation augmente avec la surface de rayonnement, ce n’est jamais une mauvaise idée de combiner un système par le sol et par le mur. Effectivement le coût d’investissement augmente avec la surface de rayonnement mais du fait que la surface de rayonnement grandit, la température de l’eau (régime du fluide de transfert) peut être abaissée. Ceci a donc un effet favorable sur la consommation de l’installation.

Quelle combinaison pour quelle pièce?

Il est conseillé de prévoir des circuits séparés pour le sol et le mur. La combinaison la plus adéquate pour une pièce d’un bâtiment dépend de quelques paramètres, tels que la hauteur de la pièce. Au sens strict, un système de chauffage par le mur ou le plafond a un temps de réaction plus faible mais un système mural a besoin d’une température d’amenée plus élevée.

Le chauffage mural est surtout utilisé dans la salle de bains parce que souvent cette pièce ne peut pas être entièrement portée à température par le seul chauffage par le sol. De plus, l’aspect confort joue aussi un rôle: le chauffage dans le mur crée ce qu’on appelle un ‘mur à câlins’. 

Installation

Le chauffage par le mur et le chauffage par le plafond s’installent de différentes manières.

Système mouillé

Un système mouillé, en vertu duquel les tubes sont placés avant la pose du sol et/ou du plâtre, est meilleur marché, plus simple à appliquer et atteint un rendement supérieur. Un inconvénient est le long temps de séchage. Ceci fait qu’un système mouillé convient mieux à la construction neuve.

Système sec

Dans les rénovations, un système sec est une option préférable. Les tubes sont posés dans des panneaux système en polystyrène et des lamelles de conduction de chaleur. Le rendement sera un peu inférieur parce qu’en général il reste une petite couche d’air entre les panneaux et la finition murale. Certains systèmes secs peuvent toutefois être entièrement remplis ou carrelés directement, d’où l’absence de couche d’air isolante, ce qui permet d’obtenir un meilleur rendement. En général les systèmes secs ont une hauteur de construction plus basse que les systèmes mouillés.

Fraiser

Une autre possibilité est le fraisage. On fraise des fentes dans la chape, dans lesquelles sont posés les tubes. En raison du poids de la fraiseuse, le fraisage est uniquement une option pour les systèmes de sol, même si cela peut être appliqué à la fois dans une construction neuve et une rénovation. En général la fixation du système de sol sera un peu plus facile en raison de la gravité mais cela ne fera pas une très grande différence.

De quoi tenir compte?

Dans un système de chauffage par le plafond, on doit tenir compte de l’intégration du plafond: où se placent les points lumineux, les grilles de ventilation, les hauts-parleurs ...? Dans un système sec, il faut toujours se concerter avec la société de parachèvement. 

Source de chaleur

La source de chaleur la plus utilisée reste, jusqu’à nouvel ordre, la chaudière à condensation. Pour un système à basse température, la pompe à chaleur est toutefois une option bien appropriée, moyennant un bon dimensionnement et une bonne isolation. Bien entendu cela signifie aussi que le coût total est nettement plus élevé que dans le chauffage traditionnel, quoique cela soit en partie compensé par la demande de température plus faible.

De nombreux fabricants constatent ces dernières années une augmentation du nombre de demandes pour un système de chauffage mural avec pompe à chaleur.

Pompe à chaleur air/eau

Les pompes à chaleur air/eau sont actuellement les plus utilisées. Elles sont surtout prisées en raison de leur coût d’investissement minime. Le COP est nettement inférieur à celui des autres pompes à chaleur géothermiques. Les pompes à chaleur air/eau extraient leur énergie de l’air ambiant et la transmettent au fluide eau, mais l’air a une contenance énergétique limitée. Ce type de pompes à chaleur s’utilise parfaitement pour le chauffage et le refroidissement. Si par ailleurs l’installation est dimensionnée de façon correcte, on retire un avantage substantiel pour le niveau PEB.

Pompe à chaleur sol/eau

Les pompes à chaleur sol/eau ont un COP plus élevé pour le chauffage et le refroidissement que les pompes à chaleur air/eau. Elles sont surtout nettement plus efficaces pour le refroidissement. Ces pompes à chaleur extraient leur énergie du sol où la contenance énergétique est significativement plus élevée que dans l’air. A l’aide d’une pompe de circulation, l’eau est envoyée dans le sol par une boucle fermée. Mais ceci implique la nécessité de forer, si bien que le coût d’investissement d’une pompe à chaleur sol/eau est nettement supérieur.

Le nombre de forages requis dépend de la puissance demandée. Contrairement aux pompes air/eau, l’énergie extraite peut être stockée dans le sol. Au début de la saison de chauffe, ceci augmentera le rendement du chauffage.

Dans notre region, le chauffage prime sur le refroidissement et des lors le chauffage par le sol et le chauffage par le mur sont l’option la plus efficace jusqu’a nouvel ordre

Pompe eau/eau

Une troisième alternative est la pompe à chaleur eau/eau. L’eau est pompée hors d’une couche d’eau souterraine, envoyée à travers le circuit de conduites et reversée dans le sol. Le pompage s’effectue par une pompe immergée, qui consomme plus qu’une pompe de circulation. En général le COP sera donc un peu inférieur à celui d’une pompe à chaleur sol/eau.

Toutefois une pompe à chaleur eau/eau peut être intéressante en cas de demande de grandes puissances – à partir de 40 kW. Le coût de fonctionnement supplémentaire d’une pompe immergée est inférieur au coût d’investissement pour le plus grand nombre de forages dans l’utilisation d’un système géo­thermique. Une pompe eau/eau exigera aussi un entretien périodique plus important. En effet, l’eau doit être reversée, ce qui pourrait obstruer le puits retour.

Pour les équipements collectifs, un système eau/eau peut toutefois être très rentable: le Total Cost of Ownership (TOC) est alors réparti.

Dimensionnement

Les puissances requises dépendent des attentes et de l’application. Lors du dimensionnement, l’installateur doit tenir compte de la puissance de refroidissement mais dans la pratique, on sélectionne souvent en fonction de la demande de chaleur. Le refroidissement alors possible est plutôt ‘une bonne chose’. 

Quelles pieces?

Il ne faut pas s’étonner de voir que le bon fonctionnement du chauffage basse température dépend d’une bonne isolation. C’est donc le premier aspect que le logement doit respecter. L’installateur doit aussi considérer la fonction de la pièce: en hiver une salle de bain aura une plus forte demande de chaleur que le living par exemple.

En été, il faudra plus d’énergie pour refroidir le living, en fonction d’une éventuelle protection solaire.

Post-réglage

L’importance d’un post-réglage par pièce ne doit pas être sous-estimé: avec le temps, certaines pièces reçoivent un nouvel aménagement, songez aux chambres d’enfant qui deviennent des chambres d’étude, et la flexibilité n’est pas un luxe inutile dans ce cas-là.

Malentendus

Des préjugés et des malentendus subsistent au sujet du chauffage par le mur et le plafond chez les consommateurs. Il est bel et bien possible de placer des armoires contre un mur chauffé. De plus, vous pouvez constater par un thermofilm l’endroit où se trouvent les conduites, de sorte qu’il reste possible d’accrocher des tableaux ou des cadres photo.

Le chauffage par le plafond est relativement peu utilisé par les particuliers. Dans notre région, le chauffage prime sur le refroidissement et dès lors les chauffages par le sol et par le mur sont jusqu’à nouvel ordre l’option la plus efficace. Par ailleurs, le chauffage par le plafond est souvent installé dans des faux-plafonds, ce qui se rencontre un peu plus dans les bureaux et les bâtiments publics que dans les maisons. Encore une raison pour laquelle le chauffage par le plafond est relativement peu utilisé est la relative ignorance des installateurs. De plus, chaque installateur n’est pas spécialisé dans les pompes à chaleur et le côté technique (de commande).

Merci à: Begetube, Climatrix, Henco Industries, Radson, Rehau en Uponor