Types de systèmes de chauffage domestique

Il existe plusieurs types de systèmes utilisés pour fournir de la chaleur dans une maison, et dans chaque type général, il existe de nombreuses variantes. Certains systèmes de chauffage partagent des composants avec l'équipement de refroidissement de la maison, et certains systèmes fournissent à la fois le chauffage et la climatisation. Le terme CVC - chauffage, ventilation et climatisation - est utilisé pour décrire le système de climatisation global dans une maison.

Quel que soit le système CVC utilisé, le but de tous les appareils de chauffage est d'exploiter l'énergie thermique d'une source de combustible et de la transférer dans les espaces de vie pour maintenir une température ambiante confortable. Les systèmes de chauffage peuvent utiliser une variété de sources de combustibles, notamment le gaz naturel, le propane, le mazout, les biocarburants (comme le bois) et l'électricité. Certaines maisons ont plus d'un système de chauffage, par exemple lorsqu'un sous-sol supplémentaire ou fini est chauffé par un système différent du reste de la maison.

Le système de CVC de loin le plus courant dans les maisons modernes d'Europe du Nord est le système à air pulsé qui utilise une fournaise avec un ventilateur soufflant qui fournit de l'air chaud aux différentes pièces de la maison via un réseau de conduits. Les systèmes à air pulsé règlent très rapidement la température d'une pièce, et comme les systèmes de climatisation peuvent partager le même ventilateur et les mêmes conduits, il s'agit d'un système CVC global efficace.

Sources de combustible: Les fournaises qui alimentent les systèmes à air pulsé peuvent être alimentées au gaz naturel, au propane liquide (PL), au mazout ou à l'électricité.

Distribution: L'air réchauffé par le brûleur ou l'élément chauffant de la fournaise est distribué par un réseau de conduits vers les registres de chauffage dans les pièces individuelles. Un autre système de conduits renvoie l'air vers la fournaise par des retours d'air froid.

Avantages:

• Les systèmes à air pulsé peuvent être filtrés pour éliminer la poussière et les allergènes. Cependant, ils peuvent également augmenter la quantité d'allergènes en suspension dans l'air.
• L'équipement humidificateur (ou déshumidificateur) peut être intégré dans le système à air pulsé.
• Les fours à air pulsé sont relativement peu coûteux.
• Ces fournaises peuvent atteindre les cotes AFUE (efficacité annuelle d'utilisation du combustible) les plus élevées de tous les systèmes de chauffage (mais cela ne signifie pas nécessairement que c'est le moyen le plus efficace de chauffer une maison).
• Les systèmes à air pulsé peuvent combiner refroidissement et capacité de chauffage.

Désavantages:

• Nécessite des conduits et prend de la place dans les murs.
• Les ventilateurs de fournaise peuvent être bruyants.
• L'air en mouvement peut diffuser des allergènes.
• L'air en mouvement peut devenir sec s'il n'est pas humidifié.
• Étant donné que les systèmes à air pulsé chauffent l'air et non les objets d'une pièce, ils ne sont pas considérés comme la forme de chauffage la plus confortable.

Précurseurs des systèmes à air forcé, les fours à air par gravité distribuent également l'air à travers un système de conduits métalliques, mais plutôt que de forcer l'air via un ventilateur, les systèmes à air par gravité fonctionnent par la simple physique de l'air chaud qui monte et de l'air froid descendant. Une fournaise à air par gravité dans un sous-sol chauffe l'air, qui monte ensuite dans les différentes pièces par des conduits. L'air frais retourne à la fournaise via un système de conduits de retour d'air froid. Les fours dits «poulpe» que l'on trouve dans de nombreuses maisons anciennes sont des appareils à air par gravité.

Les systèmes d'air par gravité ne sont plus installés, mais dans de nombreuses maisons anciennes, ils continuent de fonctionner efficacement.

Source de combustible: les appareils de chauffage à air pulsé peuvent être alimentés au gaz naturel, au propane liquide (GPL), au mazout ou à l'électricité.

Distribution: L'air conditionné circule à travers un réseau de conduits métalliques.

Avantages:

• Les systèmes gravitaires n'ont pas de pièces mobiles et peuvent durer plusieurs décennies.
• L'équipement du système est très fiable et nécessite peu d'entretien.

Inconvénients:

• L'air ne peut pas être filtré efficacement.
• L'efficacité énergétique est inférieure à celle des nouveaux fours.
• Les ajustements de température sont lents car les systèmes fonctionnent par de simples courants de convection.

Le chauffage par le sol moderne est un type de système de chauffage par rayonnement. Le chauffage par rayonnement est différent du chauffage à air pulsé en ce qu'il chauffe des objets et des matériaux, tels que des meubles et des planchers, plutôt que seulement l'air. La plupart des systèmes radiants pour toute la maison distribuent la chaleur via de l'eau chaude chauffée dans une chaudière ou un chauffe-eau.

Le chauffage au sol implique des tubes d'eau en plastique installés à l'intérieur des planchers de dalles de béton ou fixés au haut ou au bas des planchers de bois. Il est silencieux et généralement économe en énergie. Il a tendance à chauffer plus lentement et prend plus de temps à s'ajuster que la chaleur à air pulsé, mais sa chaleur est plus constante.

Il existe également des systèmes au sol qui utilisent un câblage électrique installé sous des matériaux de revêtement de sol, généralement des carreaux de céramique ou de pierre. Ceux-ci sont moins écoénergétiques que les systèmes d'eau chaude et ne sont généralement utilisés que dans de petites pièces telles que les salles de bains.

Sources de combustible: Les systèmes de tuyauterie d'eau chaude sont généralement chauffés par une chaudière centrale, qui peut être alimentée au gaz naturel, au propane liquide (PL) ou à l'électricité. L'eau chaude peut également être fournie par des systèmes solaires d'eau chaude, qui sont couramment utilisés pour compléter les systèmes à combustible.

Distribution: Les systèmes au sol sont généralement distribués par l'eau chaude circulant dans des tubes en plastique.

Avantages:

• Les systèmes radiants fournissent une chaleur confortable et uniforme.
• Lorsqu'ils sont chauffés par des chaudières, les systèmes radiants peuvent être très écoénergétiques.

Inconvénients:

• Les systèmes radiants sont relativement lents à chauffer et à s'adapter aux changements de température.
• L'installation de systèmes au sol peut être coûteuse.
• Il est difficile d'accéder à la tuyauterie cachée si des problèmes de maintenance surviennent.
• Les systèmes à chaudière ne peuvent pas être combinés avec la climatisation.

Les maisons et les immeubles d'appartements plus anciens en Europe du Nord sont souvent chauffés avec des chaudières et des radiateurs traditionnels. Ceux-ci comprennent une chaudière centrale qui fait circuler la vapeur ou l'eau chaude à travers des tuyaux vers des radiateurs positionnés stratégiquement autour de la maison. Le radiateur classique - une unité verticale en fonte généralement positionnée près des fenêtres - est souvent appelé radiateur à vapeur, bien que ce terme soit parfois inexact.

En réalité, il existe deux types de systèmes utilisés avec ces radiateurs plus anciens. Les véritables chaudières à vapeur font circuler la vapeur gazeuse à travers des tuyaux vers des radiateurs individuels, qui se condense ensuite en eau et retourne vers la chaudière pour le réchauffage. Les systèmes de radiateurs modernes font circuler l'eau chaude vers les radiateurs via des pompes électriques. L'eau chaude libère sa chaleur au radiateur, et l'eau refroidie retourne à la chaudière pour plus de chauffage. Les systèmes de radiateurs à eau chaude sont très courants en Europe.

Sources de carburant: Les systèmes de chaudière / radiateur peuvent être alimentés au gaz naturel, au propane liquide, au mazout ou à l'électricité. Les chaudières d'origine peuvent même avoir été alimentées au charbon.

Distribution: La chaleur est produite par la vapeur ou l'eau chaude circulant à travers des tuyaux métalliques vers des radiateurs formés pour faciliter le transfert de l'énergie thermique.

Avantages:

• La chaleur radiante est assez confortable et ne dessèche pas l'air comme le fait la chaleur à air pulsé.
• Les radiateurs peuvent être mis à jour pour devenir des plinthes à profil bas ou des radiateurs à panneaux muraux.
• Lorsque de vieilles chaudières sont remplacées, les chaudières modernes peuvent offrir une très bonne efficacité énergétique.

Inconvénients:

• Les radiateurs peuvent être disgracieux.
• L'emplacement des radiateurs peut limiter le placement des meubles et des couvre-fenêtres.
• Les systèmes à chaudière ne peuvent pas être combinés avec la climatisation.

Une autre forme plus moderne de chaleur rayonnante est un système de plinthes à eau chaude, également connu sous le nom de système hydronique. Ces systèmes utilisent également une chaudière centralisée pour chauffer l'eau qui circule à travers un système de conduites d'eau vers des plinthes chauffantes à profil bas qui rayonnent la chaleur de l'eau dans la pièce via de fines ailettes métalliques entourant la conduite d'eau. Il s'agit essentiellement d'une version mise à jour et évoluée des anciens systèmes de radiateurs verticaux.

Sources de combustible: Les chaudières pour les systèmes hydroniques peuvent être alimentées au gaz naturel, au propane liquide (GPL), au mazout ou à l'électricité. Ils peuvent également être aidés par des systèmes de chauffage solaire.

Distribution:

• Eau chaude chauffée par une chaudière et canalisée vers des plinthes «à ailettes» montées le long des murs. Les ailettes augmentent la surface de dissipation thermique pour plus d'efficacité.
• La chaleur est distribuée par convection naturelle: l'air chauffé monte de la plinthe, tandis que l'air froid tombe vers l'unité pour le chauffage.

Avantages:

• Les systèmes hydroniques peuvent offrir une excellente efficacité énergétique.
• Les systèmes hydrauliques sont silencieux car il n'y a pas de ventilateurs ou de soufflantes.
• La température peut être contrôlée avec précision.
• Les systèmes de radiateurs sont très durables et nécessitent peu d'entretien.

Inconvénients:

• Les plinthes à rayonnement / convection ne doivent pas être obstruées et peuvent poser des problèmes dans le placement des meubles et la conception des rideaux.
• Les radiateurs chauffent lentement.
• Les systèmes d'eau chaude ne peuvent pas être combinés avec des systèmes de climatisation.
• Si la chaleur s'éteint pendant une période prolongée, les tuyaux de chauffage risquent de geler.

La plus récente technologie de chauffage (et de climatisation) domestique est la pompe à chaleur. En utilisant un système similaire à un climatiseur, les pompes à chaleur extraient la chaleur de l'air et la livrent à la maison via un système de traitement d'air intérieur. Les systèmes domestiques standard sont des pompes à chaleur à air qui tirent la chaleur de l'air extérieur. Il existe également des pompes à chaleur géothermiques qui extraient la chaleur des profondeurs du sol ainsi que des pompes à chaleur à eau qui dépendent d'un étang ou d'un lac pour se chauffer.

Un type populaire de thermopompe à air est le système mini-split, ou sans conduit. Cela a une unité de compresseur extérieure relativement petite et un ou plusieurs appareils de traitement d'air intérieur qui sont faciles à ajouter aux ajouts de pièces ou aux zones éloignées d'une maison. De nombreux systèmes de pompe à chaleur sont réversibles et peuvent être commutés en mode climatisation en été. Les pompes à chaleur peuvent être éconergétiques, mais elles ne conviennent que pour les climats relativement doux; ils sont moins efficaces par temps très chaud et très froid.

Sources de combustible: Les pompes à chaleur sont généralement alimentées à l'électricité, bien que des modèles au gaz naturel soient également disponibles.

Distribution: La chaleur (et le refroidissement) sont fournis par des unités murales qui soufflent de l'air à travers les serpentins de l'évaporateur reliés à une pompe extérieure qui extrait ou absorbe la chaleur de l'extérieur.

Avantages:

• Les systèmes offrent à la fois le chauffage et le refroidissement.
• Les pompes à chaleur peuvent être très écoénergétiques.
• Les unités murales individuelles permettent un contrôle précis de chaque pièce.
• Les ventilateurs sont plus silencieux que les systèmes centraux à air pulsé.
• Aucun conduit n'est requis.

Inconvénients:

• Les pompes à chaleur sont les mieux adaptées aux climats relativement doux.
• La distribution de l'air chauffé ou refroidi peut être limitée car elle provient d'une seule unité (dans chaque pièce ou zone).

Les plinthes électriques et autres types de radiateurs électriques ne sont pas couramment utilisés pour les systèmes de chauffage domestique primaires, principalement en raison du coût élevé de l'électricité. Cependant, ils restent une option populaire pour le chauffage d'appoint dans les sous-sols finis, les bureaux à domicile et les pièces saisonnières (comme les porches et solariums trois saisons). Les radiateurs électriques sont faciles et peu coûteux à installer et ils ne nécessitent aucun conduit, pompe, appareil de traitement de l'air ou autre équipement de distribution. Les unités sont peu coûteuses et n'ont pas de pièces mobiles et ne nécessitent pratiquement aucun entretien.

En plus des plinthes chauffantes conventionnelles, il existe des radiateurs électriques radiants qui chauffent par rayonnement. Ceux-ci sont généralement installés près du plafond et sont dirigés vers les occupants de la pièce, fournissant une chaleur plus concentrée que celle des plinthes. Les radiateurs radiants sont également plus écoénergétiques que les plinthes.

Distribution: Les plinthes chauffantes utilisent la convection naturelle pour faire circuler la chaleur dans toute la pièce. Les appareils de chauffage muraux et de nombreux appareils de chauffage spécialisés (comme les appareils de chauffage au pied) ont généralement des ventilateurs internes qui soufflent l'air chaud.

Avantages:

• Les unités de chauffage sont polyvalentes et peuvent être installées presque partout.
• Les systèmes n'ont besoin que d'un circuit électrique pour l'alimentation.
• Les unités sans ventilateurs fonctionnent silencieusement.
• Les radiateurs électriques radiants chauffent les objets de la pièce, de la même manière que la chaleur radiante au sol.
• Aucun conduit ni installation coûteuse n'est nécessaire.

Inconvénients:

• Les radiateurs électriques sont très coûteux à utiliser.
• Ils consomment beaucoup d'électricité et contribuent donc de manière disproportionnée à la surutilisation du réseau électrique public et aux problèmes connexes.
• La plupart de l'électricité est produite par des centrales au charbon, de sorte que les radiateurs électriques, bien que propres à fonctionner, contribuent de manière significative à la pollution de l'air et au carbone atmosphérique.