Chauffage électrique

Les gouvernements français successifs ont favorisé massivement l'équipement des logements en chauffage électrique [4], à l'opposé de ce qui est préconisé en Suède ou au Danemark. Selon les simulations effectuées en 2017 sur la plateforme "Quelle Energie" , 47% de la population française se chaufferait à l’électricité, ce serait lié au choix du nucléaire pour la production électrique[5].

Un aspect souvent peu connu du grand public est la qualité de diffusion de la chaleur. Les dernières réglementations thermiques en France^{[Lesquelles ?]} déconseillent les convecteurs pour des raisons liées à la sur-consommation électrique de ces appareils^{[réf. nécessaire]}. Même si le rendement électrique des générateurs de chauffage électrique, intégré ou pas au bâti, est toujours de 100 % quelle que soit la technique mise en œuvre[alpha 1], les nouvelles normes font apparaître les notions de déperditions spatiales (gradient sol plafond) et temporelles (train de chaleur).

En 2014, en France, le label NF Électricité Performance classe les appareils de chauffage électrique en quatre catégories: de une à quatre étoiles[6] remplacer le précédent, constitué de trois catégories A, B, C. Le A disparaît, le B correspond à une étoile et le C à deux étoiles[7]. Les anciennes catégories continuent à être utilisées par la profession et par les outils thermiques réglementaires (réglementation thermique, diagnostic de performance énergétique). La catégorie C/deux étoiles correspond au chauffage dit « basse température » ou « chaleur douce »[8].

L'orientation favorable au chauffage électrique est confirmée par la nouvelle réglementation environnementale pour les bâtiments neufs, dite "RE2020". Si on voit la fin de l’omniprésence des convecteurs électriques qui ont tant marqué la construction depuis les années 1980, toutes les autres solutions électriques restent favorisées, notamment les pompes à chaleur. Cela risque de passer les économies d’énergie et la réduction de la facture des ménages au second plan[9]^,[10].

Depuis quelques années, les modes de chauffage à l'électricité n'ont cessé d'évoluer pour améliorer non seulement l'efficacité de ce type de chauffage mais aussi le confort qu'il apporte.

Radiateurs à inertie sèche avec cœur de chauffe en brique réfractaire

Le radiateur à inertie tient son nom de son principe de fonctionnement : il accumule la chaleur et la restitue ensuite lentement. Il existe deux types de radiateurs à inertie : les radiateurs à inertie sèche, dont le cœur de chauffe, chauffé par une résistance, est dans un matériau réfractaire (brique en céramique, en granit ou en pierre de lave)[11] et les radiateurs à inertie fluide, dans lesquels circule un fluide caloporteur, également chauffé par une résistance. Quel que soit le modèle, le cœur de chauffe accumule la chaleur pour la restituer, par rayonnement, conduction et convection, de manière régulière et homogène. Comme le cœur de chauffe accumule la chaleur, le radiateur à inertie continue de chauffer, même lorsqu'il est éteint. Cela permet d'éviter les variations brutales de température. Le radiateur à inertie est réputé pour le confort qu'il procure[12].

Le radiateur à fluide caloporteur est un radiateur à inertie, basé sur le même principe qu'un radiateur électrique classique mais un fluide caloporteur permet, grâce à sa chaleur massique, de stabiliser la température du radiateur entre deux périodes de chauffe, ce qui améliore le confort et l’efficacité du chauffage[13].

Il s'agit du même principe que le convecteur classique, auquel, dans le caisson, un ventilateur est ajouté afin de forcer le flux d'air. Dans certains systèmes, le flux d'air est inversé, le but de cette inversion étant de chauffer en priorité la pièce au niveau du sol afin d'éviter la sensation de « pied froid[13]. » Dans les locaux professionnels, le principe est repris par les rideaux d'air trouvés à l'entrée des magasins, ou encore par les aérothermes, qui sont de gros caissons de ventilation munis d'une résistance puissante, capable de chauffer un grand local[13]. Le principe est repris par les cassettes des systèmes climatisation fixés en hauteur où elles prennent l'air le plus chaud, le refroidissent, puis le soufflent vers le bas et le centre de la pièce où la fraîcheur est nécessaire.

Le panneau rayonnant chauffe, comme son nom l'indique, par émission de rayonnement infrarouge, similaire au principe du soleil ou du feu de camp : le rayonnement est absorbé par les corps, les murs, les meubles, ce sont ces surfaces qui transforment le rayonnement en chaleur[13].

Il existe plusieurs types de panneaux rayonnants selon les caractéristiques des émetteurs utilisés : IRL (infrarouge long ; basse température), IRM (infrarouge moyen), IRC (infrarouge court). En fonction des utilisations, le type d'infrarouge adapté doit être choisi :

• en logement et tertiaire, des IRL seront utilisés comme les planchers ou les plafonds rayonnants intégrant les émetteurs dans les structures ou des panneaux rayonnants proprement dit qui chauffent par rayonnement et convection ;
• en gros tertiaire et industrie, de l'IRM sera utilisé, généralement sous forme de cassettes rayonnantes ;
• en industrie en chauffage de poste, en process, dans les très grands bâtiments (églises, gymnases, gares) ou en extérieur, de l'IRC sera utilisé sous forme de projecteurs équipés de lampes halogènes spécifiques. Les appareils IRC équipent les fours à peintures, les machines destinées à la fabrication des bouteilles en plastique et trouvent de nombreuses applications en séchage comme en cuisson.

Dans le sol de l'habitation, des résistances sont noyées avec une ou plusieurs sondes de température, le tout étant branché sur un boîtier de régulation. La température du sol ne doit pas excéder 28 °C afin d'éviter le phénomène de jambes lourdes. Ce n'est ni plus ni moins que l'application électrique des chaudières à circulation d'eau chaude. Elles présentent tout de même un intérêt en cas de couplage biénergie. Cette application présente l'avantage d'être réversible et permet un changement d'énergie à moyen terme, pour aller vers une énergie renouvelable et faiblement émettrice en CO₂, de type bois ou solaire. Les planchers radiants, eux, interdisent tout changement à faible coût du fait de l'inexistence d'un réseau hydraulique. Il existe également un système de chauffage par le sol qui fonctionne en 24 V et qui ne demande aucun entretien tout au long de sa vie. C'est une trame chauffante à base de polymère de carbone qui possède un système unique d'autorégulation à base de nanotechnologie permettant des économies d'énergie importantes.

Un autre type de chauffage électrique est le système dit de pompe à chaleur dont un exemple est le climatiseur réversible, qui permet de générer de la chaleur avec un bien meilleur rendement qu'aucun autre chauffage électrique surtout dans les zones tempérées[2]. Ce système peut prendre comme source l'air ambiant extérieur mais aussi utiliser la chaleur du sol à l'aide d'un puits canadien ou de la géothermie plus ou moins profonde. Les climatiseurs réversibles tendent à supplanter les radiateurs électriques du fait de leur COP plus avantageux et des économies qu'ils génèrent[14].

Signaux envoyés via le fil pilote

Dispositif permettant de contrôler les installations de chauffage par envoi d'un signal via le fil pilote. Il peut être de deux types :

• quatre ordres : confort, éco, hors-gel et arrêt ;
• ou six ordres GIFAM : confort, éco, hors-gel, arrêt, confort −1 °C et confort −2 °C[15].

Le fil pilote reçoit directement la tension (230 V et 0,1 A au maximum) du gestionnaire d'énergie, du programmateur ou du délesteur situés dans le tableau de distribution électrique. Le circuit électrique du système de chauffage étant indépendant, la norme NF C 15-100 impose, si une coupure n'a pas été prévue, d'indiquer au niveau du tableau électrique et de chacune des boîtes de connexion des chauffages pilotés la mention « Attention, fil pilote à sectionner ».

Les centrales électroniques permettent de réguler la température par zone et par horaire. Elles permettent d'attribuer à chaque appareil une zone précise (chambres, salle de bains, séjour et cuisine, etc.) et de pouvoir déclencher ou stopper le chauffage en fonction des heures de la journée - ainsi une chambre commence à se réchauffer vers 6 h 0, d'enclencher le chauffage de la salle de bain (23 °C) et des zones de vie (20 °C), à 8 h 0 quand tout le monde est parti, l'ensemble de la maison est stabilisé à 16 °C, le chauffage est redémarré pour l'arrivée des habitants, en gardant toutefois les chambres plus fraîche (18 °C), et sans chauffer inutilement la salle de bain.

Avec ou sans centrale de programmation, il est possible d'utiliser des radiateurs permettant une programmation individuelle précise (jour/heure et température de consigne) permettant de ne consommer que l'énergie nécessaire au confort des occupants.

Les délesteurs permettent de chauffer une maison avec l'électricité tout en ayant une puissance disponible raisonnable, permettant ainsi de gagner sur le coût de l'abonnement. Le délesteur alimente ou non les chauffages des différentes zones de la maison en fonction de la puissance disponible et la priorité assignée à chaque circuit[16].