Choisir les unités terminales de chauffage et de refroidissement actif

Le mode d'émission de la chaleur ou du froid

Dans les bâtiments performants (neufs, rénovation lourdes, etc.), la bonne isolation thermique procure des parois à des températures globalement homogènes et les différentes unités terminales envisageables sont assez équivalentes en termes de confort.

Par contre, dans le cadre d'une rénovation, lorsque la température des parois est fortement hétérogène (rénovation légère, parties de bâtiment classée, etc.) le choix des unités terminales assurant le chauffage et/ou le refroidissement actif éventuel aura un impact important sur le confort.

On favorisera alors le mode d'émission radiatif ou à "rayonnement doux", c'est-à-dire à basse température, plus confortable pour le corps humain :

  • Un chauffage par le sol, à privilégier par exemple dans les salles de séjour des crèches où les enfants sont souvent au niveau du sol ;

  • Un chauffage par les murs ou des cloisons chauffantes qui permettent, en rénovation, un chauffage radiatif sans modifier le niveau de finition ou le revêtement de sol ;

  • Un chauffage/refroidissement via les plafonds ;

  • De grands radiateurs fonctionnant à basse température.

Ce mode de chauffage / refroidissement permet, par ailleurs, un traitement très local de l'ambiance, favorable aux économies d'énergie. Le chauffage rayonnant sera d'autant plus apprécié dans des locaux où les occupants sont dévêtus (salle de bains, vestiaires).

La possibilité de contrôler cette émission

Le choix parmi ces systèmes radiatifs dépendra de la possibilité de contrôle des apports internes du local.

Si les apports peuvent varier fortement et rapidement (protection solaire absente ou peu efficace, grande variabilité du taux d'occupation, etc.) les systèmes présentant une grande inertie (Chauffage /refroidissement par le sol en chape traditionnelle, Chauffage radiatif dans les cloisons) sont à éviter. Mieux vaut privilégier:

  • un chauffage par le sol en chape sèche ;
  • un chauffage et/ou refroidissement par le plafond ;
  • des radiateurs largement dimensionnés et fonctionnant avec de l'eau à basse température.

En effet, un chauffage par le sol dans une chape a une telle inertie qu'il chauffe encore longtemps après avoir été coupé. Un apport de chaleur inattendu entraînera une surchauffe et donc un inconfort (et une surconsommation inutile) : arrêter le chauffage à ce moment est trop tard, la dalle/le mur chaud continue à émettre sa chaleur. On évitera donc ce type d'émetteur pour les écoles, restaurant, bâtiment fortement ensoleillé, etc. Il créera alors plus de problèmes d'inconforts qu'il n'en résout !

Ce type d'émetteur inerte sera par contre bien adapté à des bâtiments présentant une occupation régulière et prévisible : crèche, maison de repos si les apports solaires sont bien contrôlés. Dans ces bâtiments avec une occupation régulière et prévisible de même que dans les logements, certaines pièces sont occupées de façon plus sporadique sans pouvoir toujours programmer leur utilisation de façon précise comme dans une salle de bain ou une salle de sport.

On envisagera, pour ces locaux, un système de chauffage éventuellement différent et plus réactif de type convecteur.

La puissance de chauffage et / ou de refroidissement nécessaire

Le choix de certaines unités terminales sera conditionné par la puissance de chauffage ou de refroidissement nécessaire. Ainsi, le chauffage par le sol ou les plafonds froids ont une puissance limitée liée à la surface disponible et aux températures d'eau limites. De même, le chauffage ou le refroidissement sur l'air ont une puissance limitée liée débit de ventilation.

Ces systèmes ne pourront donc être adoptés que moyennant :

  • une bonne isolation thermique et une bonne étanchéité à l'air (chauffage basse puissance) ;
  • et/ou une bonne maîtrise des charges internes et des charges solaires pour un refroidissement à faible puissance.

Le chauffage sur l'air est souvent le système retenu dans les constructions passives. Avant d'adopter ce système, on sera néanmoins sensible aux risques d'inconfort qu'il engendre :

  • La solution la plus économique consiste à réchauffer l'air neuf si nécessaire après l'échangeur de chaleur, la température de l'air pulsé est ainsi la même dans toutes les pièces : séjour chambre comme salle de bain, bureau ou salle de réunion. Il n'est pas possible de moduler la température de consigne par local.
  • La faible puissance de chauffe est tout à fait suffisante en régime (au cours d'une utilisation régulière du bâtiment). Mais si les locaux sont inoccupés pendant plusieurs jours, si une fenêtre reste malencontreusement ouverte, le temps de relance du système sera long.
  • L'air est généralement assez sec, parfois trop sec. Le choix d'un récupérateur à roue plutôt qu'un récupérateur à plaque peut limiter / éviter ce problème.
  • Utiliser la ventilation hygiénique pour le chauffage empêche toute une partie de l'année lorsque la puissance maximale (faible) de chauffe est nécessaire, de réduire le débit de ventilation en fonction de l'occupation effective des locaux.

Voir dossier | Garantir l'efficience des installations de chauffage et ECS (distribution et émission)

Les radiateurs, convecteurs et ventilo-convecteurs, ainsi que les poutres froides permettent par contre de délivrer toute la puissance souhaitée.

  • Dans le cas des ventilos convecteurs, l'inertie très faible peut mener à de l'inconfort. En effet la variation rapide de la température conduit à des fluctuations de celles-ci de plus en plus importantes si le corps de chauffe est surdimensionné par rapport aux besoins et/ou le différentiel du thermostat est important.
  • Le dimensionnement et le positionnement des poutres froides est également un élément sensible qui peut rendre ce système inconfortable.

Le taux de ventilation hygiénique

Dans les locaux dont le taux d'occupation potentiel est important, le débit de ventilation hygiénique du local sera important. Il peut donc être le vecteur d'une puissance de chauffage et de refroidissement potentielle importante. On pourra donc profiter du système de ventilation installé pour apporter les calories ou les frigories nécessaires à assurer le confort.

Le choix des émetteurs sera donc différent selon :

  • les besoins : en chaud uniquement ou également en froid ;
  • l'occupation et l'intérêt ou non d'avoir un système plus ou moins inerte.

Le choix des émetteurs pourra donc être différent, selon les locaux, dans un même immeuble. Par exemple des radiateurs dans les bureaux et un chauffage sur l'air dans les salles de réunion, ou encore un chauffage sur l'air dans les pièces de vie d'un logement passif et un radiateur dans la salle de bain.

Comparaison des unités terminales ciblées uniquement sur l'aspect confort

Emetteur

Chaud

Froid

Inertie thermique du système

Application

Chauffage /refroidissement par le sol – chape traditionnelle

x

x

Importante

Locaux avec apport solaire faible et/ou maitrisé et une occupation « continue ».

Dans ces conditions, convient bien aux locaux ayant une grande hauteur sous plafond : la hauteur du local n'influence pas le confort.

Chauffage radiatif dans les cloisons

x

X

Importante

Locaux avec apport solaire faible et/ou maitrisé et une occupation « continue ».

A conseiller dans les locaux à grandes hauteur sous plafond si on ne peut pas faire du chauffage par le sol, en rénovation par exemple.

Traitement localisé de l'ambiance, partie d'un atelier par exemple.

Chauffage par le sol – chape sèche

x

X

Moyenne

Locaux présentant des apports solaires limités.

Dans ces conditions, convient bien aux locaux ayant une grande hauteur sous plafond.

Plafonds chauffants / plafonds froids

Éventuellement partiels

x

X

Faible

Locaux bien isolés et avec des besoins de froids limités.

Bonne solution pour apporter le chauffage et un refroidissement actif de puissance limitée avec un seul et même système.

Radiateur

x

-

Faible

Locaux avec une variation de charge fréquente et de hauteur sous plafond inférieure à 3 mètres.

Convecteur

x

-

Très faible

Locaux avec besoins de chaud nécessitant une relance rapide.

Ventilo convecteur

x

X

Très faible

Locaux avec besoins de froid et de chaud, nécessitant une relance rapide

(De moins en moins utilisé car très consommateur.

Poutre froide statique ou dynamique

-

x

Très faible

Risque important d'inconfort si le système est mal dimensionné et/ou positionné.

Chauffage et refroidissement par l'air

x

x

Très faible

Bâtiment passif ou bien isolé et avec des apports internes importants limitant la puissance de chauffage.

Ou encore locaux présentant une occupation potentielle importante et donc un dimensionnement du débit d'air neuf élevé.

Voir dossier | Garantir l'efficience des installations de chauffage et ECS (distribution et émission)