Le chauffage
La production de chaleur pour le chauffage de bâtiments, également en combinaison avec la production centrale d’eau chaude, a lieu par la combustion de combustibles liquides, gazeux ou solides. La combustion se fait dans des producteurs de chaleur centraux (chaudière ou chaudière murale à gaz) ou dans des appareils de chauffage individuels. La chaleur peut encore être produite par de l’électricité ou des énergies alternatives telles que les pompes à chaleur, l’énergie solaire, éolienne (vent) ou le biogaz.
La chaleur est transportée dans les conduites pour le chauffage à eau chaude ou dans des canaux pour le chauffage à air chaud en direction des locaux et transmises par des surfaces chauffantes ou des bouches d’air. Pour le chauffage au moyen d’appareils individuels, la production et l’émission de la chaleur ont lieu dans le local où se situe l’appareil.
Le genre de chauffage le plus économique devrait être établi par un spécialiste impartial. Les frais de construction et d’exploitation sont déterminés par le genre de chauffage (chauffage en continu ou non) et par les besoins en chaleur, qui dépendent du climat, de la situation du bâtiment, du genre de construction, du volume construit etc.
Economies d’énergie
Mis à part les économies réalisées grâce à l’isolation thermique de la construction, l’énergie peut également être économisée par la production de chaleur elle-même, à savoir par l’installation et le fonctionnement du chauffage du bâtiment et d’un appartement:
Il s’agit surtout d’une meilleure utilisation du pouvoir chauffant effectivement contenu dans un combustible et de l’adaptation exacte de la quantité de chaleur produite et transmise par rapport aux besoins souvent changeants.
L’ouverture et la fermeture des fenêtres ne devraient servir qu’à régler l’apport d’air frais et non la température des pièces. Cette dernière dépend de différentes influences telles la température de surface des murs, fenêtres, sols et plafonds. La « bonne » température se situe entre 20 – 22 °C pour le salon, autour de 16 °C pour les chambres à coucher, salle d’eau 24 °C, chambres d’enfants 20 – 22 °C et pour les couloirs, locaux de bricolage et de travail autour de 16 °C.
Les locaux de séjour sont souvent surchauffés. Baisser de 1 °C la température des locaux durant une période de chauffage signifie des économies de combustible et ainsi des économies de coûts d’env. 6 %!
Augmentation du degré d’efficacité
Le degré d’efficacité d’une installation de chauffage dépend du rapport utilisation/dépenses, de l’énergie thermique utilisée par rapport à l’énergie dépensée en combustible. Une utilisation complète, donc un degré d’efficacité de 100 %, n’est techniquement pas possible, étant donné qu’il y aura toujours une série de déperditions. Mais ces dernières peuvent être notablement réduites par des mesures adéquates.
Pertes de transformation
Le combustible est un porteur d’énergie. Lors de sa combustion, l’énergie chimique se transforme en énergie thermique. Cette transformation n’est optimale que lorsque le combustible brûle entièrement. Une fumée noire indique que ce n’est pas le cas. Les particules noircissant sont celles qui ont brûlé partiellement ou pas du tout. Elles contiennent de l’énergie qui n’a pas été transformée en chaleur.
Une combustion complète demande certaines températures et un apport bien déterminé en air de combustion. La combustion n’est entière que lorsque le brûleur, la chaudière et la cheminée sont correctement adaptés les uns aux autres.
Pertes à l’arrêt
La puissance d’une installation de chauffage ne doit pas être plus grande que celle calculée pour le besoin en chauffage nécessaire lors des températures extérieures les plus basses.
Pertes de distribution
Pour le chauffage central, c’est habituellement l’eau qui sert à transporter la chaleur. Elle est réchauffée dans la chaudière et envoyée par des conduites vers les radiateurs. Elle diffuse alors la chaleur puis retourne à la chaudière pour être réchauffée.
La chaleur est non seulement diffusée dans le radiateur, mais également sur le chemin pour y arriver, à l’aller, et sur le chemin pour y retourner, le retour. Ces pertes se nomment déperditions de distribution ou déperditions de conduites. Elles doivent être limitées par des mesures adéquates.
Les conduites présentant des surfaces ne diffusant que peu de chaleur, l’isolation de la chaudière et des conduites de circulation, la disposition des conduites de chauffage par le plus court chemin à l’intérieur de l’immeuble (pas dans les murs extérieurs) peuvent réduire les déperditions de chaleur. Les déperditions de chaleur des conduites d’installations fonctionnant à basse température ou de chaudières réglées selon la température extérieure sont bien entendu moins élevées que pour celles fonctionnant avec une température à l’aller constamment élevée.
Régulation de la température des locaux
La température des locaux devrait être maintenue au niveau le plus régulier possible. Pour atteindre ce but, l’émission régulière de chaleur par le radiateur n’est pas suffisante; car à part cette chaleur, d’autres facteurs influencent la température: la température extérieure, mais aussi le rayonnement du soleil, le vent et les précipitations. Dans la pièce même, il y a aussi des sources de chaleur: les personnes, les appareils électriques, l’éclairage etc. Pour équilibrer ces influences sur la température, la pose d’une installation de régulation est nécessaire.
Energies de chauffage
Celui qui construit doit bien réfléchir au genre d’énergie de chauffage qu’il va choisir. Car ce choix influencera non seulement la rentabilité du futur fonctionnement mais aussi son projet de construction.
Gaz
Un raccordement correspondant pour le bâtiment ainsi qu’une conduite pour les gaz d’échappement sont nécessaires. Le gaz n’a pas besoin de local citerne. Les prescriptions de la SSIGE ainsi que les dispositions de l’Association des Etablissement d’Assurance incendie (AEAI) doivent être respectées pour l’installation et l’éventuel local chauffage.
Le gaz liquide demande une citerne pour le dépôt sur ou sous terre.
Mazout
C’est l’énergie choisie pour notre modèle de construction. Le local citerne et le local chauffage ont été prévus au sous-sol (voir aussi chapitre 1). Ainsi on s’assure également qu’aucun bruit de la soufflerie du brûleur ne parviendra dans les locaux d’habitation.
Chauffage électrique
Il peut être installé par pièce ou comme chauffage central (avec des accumulateurs isolés très volumineux) par des raccordements correspondants. Dans ce cas, on peut renoncer à la cheminée.
Pompes à chaleur
Elles nécessitent un local spécial pour être posées, év. avec isolation phonique. Il existe aussi des appareils à poser à l’extérieur.
Bois
Ce porteur d’énergie renouvelable vit une « nouvelle jeunesse » pour des maisons familiales. La Confédération encourage la combustion du bois dans le cadre de « Energie 2000 », car le bois est neutre en ce qui concerne le CO2. Le bois est utilisé pour la combustion dans les cheminées ainsi que dans les poêle-cheminées et des poêles à accumulation (poêles à catelles).
Chauffage à distance
Il nécessite un raccordement du bâtiment en tant que station de dérivation, qui transmet la chaleur au circuit de conduites.
Autres énergies
L’énergie solaire et éolienne, le biogaz, la biomasse, le charbon et le coke etc. nécessitent également des installations techniques et de construction particulières.
Bruleurs
Dans un objet de construction, pour lequel le mazout servira de combustible, un brûleur à mazout est évidemment nécessaire. Mais ci-dessous quelques explications concernant les autres possibilités.
A part les brûleurs à mazout, il existe des brûleurs à gaz ou mixtes, montés à l’aide d’une bride le plus souvent à l’avant de la chaudière. La technologie des brûleurs modernes a réussi à résoudre un problème majeur : les anciens brûleurs pulvérisant le mazout et le mélangeant à l’air n’obtenaient pas toujours des valeurs de combustion optimales.
Il en résultait de la suie qui se dépose sur les parois de la chaudière et de l’énergie inutilisée s’échappant par la cheminée. Pour remédier à cette situation, on a tenu compte des enseignements de la technologie de l’espace lors de la préparation du mélange de combustion. Un procédé spécial transforme le mazout en gaz, ce qui permet une combustion complète, sans suie, atteignant une exploitation encore jamais atteinte de l’énergie et des valeurs très basses de substances nocives (également pour d’anciennes chaudières).
L’application de cette technologie moderne permet de réduire la consommati
on de mazout ainsi que l’émission de substances polluant l’air. Il existe des brûleurs à gaz avec soufflerie ou sans (toujours fournis par l’usine avec des chaudières spéciales). Ils sont réglés par le spécialiste pour chaque genre de gaz.
Les brûleurs mixtes servent à choix à la combustion de mazout ou de gaz. Il est recommandé de prévoir une protection phonique pour tous les brûleurs avec soufflerie.
Régulateur de chauffage
La chaleur fournie à la pièce doit correspondre au besoin nécessaire à maintenir une température confort agréable.
Un régulateur de chauffage est donc nécessaire. Il doit tenir compte des facteurs extérieurs influençant l’installation de chauffage et adapter la distribution du flux de chaleur en conséquence, ceci pour obtenir un fonctionnement économique. En permettant des adaptations, ce régulateur sera à même de répondre aux voeux individuels en matière de température.
Les chauffages centraux seront équipés de systèmes fonctionnant de manière autonome, réglant l’interruption de l’apport de chaleur en fonction de différentes données et de la température extérieure. Pour les chauffages au sol, les installations peuvent être munies de systèmes régulant l’apport en chaleur pour chaque pièce, selon les besoins.
Régulation par sonde extérieure
Une sonde extérieure prend en compte la température et év. d’autres influences comme le vent, puis indique au régulateur, par rapport à ces données, quelles quantités de chaleur doivent être produites pour maintenir la température de l’aller.
Régulation de la température des pièces
Un sélecteur de température muni d’une sonde d’ambiance indique au régulateur d’adapter automatiquement la température intérieure aux valeurs choisies, en prenant en considération les facteurs provenant de la pièce et influençant l’installation (chaleur provenant des personnes, machines ou éclairages). Un réglage électronique optimise toutes ces valeurs.
Le sélecteur de température permet de choisir une température ambiante plus élevée ou plus basse, car suivant les circonstances, les besoins individuels des personnes ne sont pas identiques.
Horloge/abaissement nocturne
Durant la nuit ou pendant d’autres périodes déterminées, p.ex. durant les vacances, la température de l’aller peut être abaissée à l’aide d’une horloge. Un réglage par sonde extérieure ou d’ambiance de la température de l’aller est une condition de base. Les durées d’abaissement peuvent être librement programmées. Les programmes journaliers peuvent être transformés en programmes hebdomadaires par commutation.
Régulation locale des radiateurs
Des vannes thermostatiques se chargent de régler automatiquement la température ambiante, dépendante des intempéries, du nombre de personnes ou de la situation de la pièce. Le radiateur ne reçoit que la chaleur nécessaire à maintenir la température réglée dans la pièce.
Les rideaux de jour et de nuit ne doivent pas recouvrir les thermostats (accumulation de chaleur). Un dispositif spécial dans la fenêtre (contact) déclenche le radiateur lors de l’ouverture des fenêtres, pour empêcher de chauffer le jardin!
Radiateurs
Les radiateurs émettent la chaleur par leurs surfaces dans la pièce à chauffer. Cette émission se fait soit par rayonnement ou par convection dont les rapports sont différents suivant la construction ou la température des surfaces chauffantes. Le besoin en chaleur de la pièce à chauffer détermine la grandeur de la surface chauffante, sa pose et disposition dans la pièce.
Le choix des radiateurs dépend de la rentabilité, l’utilisation de la pièce, sa géométrie et la qualité de la chaleur à fournir.
Prévoir un espace entre le radiateur et la fenêtre pour la pose de rideaux, stores, stores à lamelles etc. lorsqu’ils doivent descendre jusqu’au sol. Veiller à ce que les rideaux ne passent pas devant le radiateur.
Les radiateurs dépendant d’un système fonctionnant à basse température en relation avec une chaudière à basse température, une pompe à chaleur ou un système solaire, auront une surface chauffante correspondante.
Il existe des radiateurs, des radiateurs en fonte d’aluminium, des radiateurs plats ou sous forme de plaques, des convecteurs, des convecteurs à soufflerie, des radiateurs particuliers, les radiateurs de plinthes, des parois chauffantes, des chauffages à linge et à linges de toilette etc.
Habillages des radiateurs
Comme les tablettes de fenêtres, ces derniers diminuent très sensiblement la l’efficacité du chauffage, puisqu’ils compensent le rayonnement de chaleur. Les surfaces, la forme, la structure et les couleurs de ces habillages de radiateur sont accordés aux meubles de la pièces. Ils doivent être facilement démontables pour le nettoyage et permettre un accès facile aux vannes.
Niches à radiateurs
Il est important que ces niches présentent le même coefficient d’isolation thermique que le reste du mur extérieur – une isolation supplémentaire est donc nécessaire à ces endroits puisque l’épaisseur du mur est diminuée. Lorsqu’une isolation suffisante n’est pas possible, renoncer à des niches et év. utiliser des radiateurs plats, des convecteurs de sols etc. Des feuilles métalliques avec isolation incorporée fixées sur le mur derrière le radiateur offrent des avantages techniques par la réflexion de la chaleur émise.
Les cheminées
Le constructeur de la cheminée intervient aussi durant le gros-oeuvre. Il doit exécuter les conduits de fumée pour les installations de chauffage (à combustibles solides, liquides ou gazeux) dans les différents étages et pièces. Il programmera son travail de manière à ne pas entraver celui du ferblantier et du couvreur.
La cheminée est une construction très exigeante, conduisant vers l’extérieur, en dessus du toit, les gaz de combustion produits par les foyers.
Les conduits de fumée doivent aussi amener l’air frais nécessaire à la combustion dans le local de chauffage. Bien que des déviations soient possibles, les conduits de fumée seront verticaux, selon les prescriptions de la police du feu. La section du conduit (rond ou carré) est une dimension très importante, car le tirage de la cheminée en dépend. Et ce même tirage détermine le fonctionnement de toute évacuation des gaz d’échappement.
La section adaptée assure la pression nécessaire au bon fonctionnement de l’installation de chauffage et de l’évacuation des gaz sur le toit.
Le tirage dans le conduit (pression dans la cheminée) doit être suffisant pour vaincre les résistances du producteur de chaleur, celles de la partie de raccordement et du conduit même. La cheminée doit donc bien « tirer ». A ce sujet, voici quelques explications techniques de la police du feu.
Technique des cheminées
Les basses températures des gaz d’échappement de chaudières modernes ont actuellement une grande incidence sur la protection de la cheminée contre l’humidité et la dégradation. La chaudière, le canal de raccordement et la cheminée seront considérés comme une entité.
Protection incendie
Les cheminées doivent répondre à deux exigences primordiales de la protection incendie:
Aucun incendie ne doit être provoqué dans le bâtiment par des gaz et un feu de suie dans la cheminée; le feu et la fumée ne doivent pas se propager d’un étage à l’autre par la cheminée.
Une distance d’au moins 10 cm sera prévue depuis les surfaces extérieures de la cheminée et la dalles en poutres de bois, les poutres de toiture en bois et autres parties de la construction en matériaux combustibles.
Lorsque de grandes surfaces d’élément de la construction adjacent la cheminée, veiller à ce que l’espace soit en plus bien ventilé. D’autres prescriptions sont applicables pour les cheminées en acier.
Souches
La souche, à savoir la partie de la cheminée en dessus du toit doit être stable et protégée des intempéries. La cheminée sortira de la toiture de préférence à proximité du faîte.
La partie libre de la cheminée sera ainsi courte, peu soumise à la force du vent, aisément reprise par les parties de construction voisine.
Protection contre les intempéries
Cette protection sur la partie extérieure de la cheminée ne doit pas demander d’entretien. Un doublage ou un revêtement sont envisageables.
Ils seront exécutés en briques de parement ou en clinker, revêtement en fer blanc ou panneaux (panneaux de fibrociment, ardoise etc). Les revêtements nécessitent une sous-construction assurant l’aération, ils doivent être montés à une certaine distance du canal de fumée.
Tous les matériaux se trouvant à moins d’un mètre de la sortie de la cheminée auront des propriétés anti-incendie. La couronnement de la cheminée sera fait d’une plaque de béton ou de fibrociment inclinée vers l’extérieur.
Conduit de fumée
Les installations de combustion suivantes seront raccordées à un canal individuel:
Les installations pour la combustion de matériaux liquides ou gazeux d’une puissance supérieure à 70 kW; les installations fonctionnant avec un foyer ouvert comme des cheminées de salon, poêle-cheminées etc.; installations de combustion fonctionnant à basse pression.
Aucune autre installation de combustion ne peut habituellement être raccordée au conduit de fumée du chauffage central. Les canaux seront ainsi disposés pour que la sortie ne se trouve pas à proximité de fenêtres ou de balcons.
Hauteur des cheminées
Selon l’Association des Etablissements d’Assurance-Incendie (AEAI) sont applicables les dimensions suivantes de la hauteur sur toit:
1 m pour des cheminées et conduits de gaz d’échappement aboutissant sur une surface de toit (mesurée à angle droit par rapport à la surface); 50 cm pour ceux aboutissant près du faîte; 2 m pour ceux aboutissant sur un toit plat praticable.
Les prescriptions différentes d’un canton à l’autre basées sur celles de l’Office fédéral pour la protection de l’environnement (OFPE) doivent être respectées. C’est toujours les prescriptions les plus sévères qui doivent être appliquées!
L’aménagement de la cheminée près du faîte présente des avantages techniques et fonctionnels. Le tirage est régulier, peu influencé par la direction du vent et les gaz évacués dans l’atmosphère loin du bâtiment.
Une sortie de cheminée trop éloignée du faîte ou pas assez haute provoque des odeurs désagréables ou des dépôts de saletés sur le côté opposé au vent. Il en est de même pour des cheminées trop basses sur des toits plats.
Chaudières à condensats ( Chaudière à condesation )
Le développement des chaudières à condensats (chaudières condensant les gaz ou chaudière à condensation) a entraîné la conception de systèmes d’échappement des gaz travaillant partiellement ou entièrement à de basse pressions.
La pression d’extraction est assurée par un ventilateur, sans lequel l’expulsion des gaz ne serait pas garantie. Pour des raisons de sécurité, une conduite de surpression des gaz d’échappement doit toujours être prévue dans un puits tel qu’une cheminée. C’est elle qui garantit que les gaz sortant accidentellement de la conduite d’échappement ne passent pas dans les locaux attenants mais soient conduits vers le haut entre cette dernière et les parois intérieures du canal.
Le passage du feu d’un étage à l’autre doit être exclu de la même manière. L’évacuation des gaz d’une chaudière à condensation est possible dans un canal insensible à l’humidité (fonctionnant en sous-pression) ou dans une conduite des gaz (fonctionnant en surpression ou év. en sous-pression)
Système air/gaz d’échappement
Tout appareil de combustion a besoin d’air. Autrefois, ces installations à l’intérieur des appartements recevaient l’air nécessaire par les fenêtres fermant mal.
Les fenêtres et portes hermétiques posées actuellement (voir aussi sous 20 « Fenêtres ») augmentent l’importance de cet apport d’air de combustion.
Les cheminées air/gaz (système air/gaz) permettent le fonctionnement des installations de combustion de gaz ou d’appareils fonctionnant au gaz dépendant de l’air. L’air de la combustion est amené directement aux appareils de combustion de gaz de l’extérieur par le système air/gaz. Les aménagements supplémentaires d’amenée d’air et les ouvertures dans les portes ou murs pour créer un mélange d’air sont devenus superflus.
L’air de combustion est amené à l’installation depuis le haut de la cheminée dans la conduite d’air du système air/gaz. Les gaz d’échappement sont évacués en dessus de la cheminée. La conduite d’air et la cheminée sont intégrées dans un seul élément de construction.
Au niveau de la souche, l’air et les gaz d’échappement seront séparés afin qu’aucun gaz ne puisse pénétrer dans la conduite d’air. Les appareils spéciaux à gaz sont raccordés par des briques spéciales préfabriquées aux canaux d’air et de gaz.
Socle et souche de cheminée
La partie basse se nomme socle, la plus haute la souche de cheminée. Cette dernière comprend le joint de dilatation pour le conduit intérieur de la cheminée, une plaque et des tôles de couverture. Le conduit intérieur de la cheminée doit être exécuté avec des matériaux résistants aux acides tels des chamottes, l’acier inox, du plastique, du verre, de la céramique etc.
Le nettoyage ultérieur de la cheminée exige la pose de portillons à suie ou de regards de révision. Dans le local chaufferie se trouve encore l’évacuation d’eau au socle de la cheminée, permettant au condensat de s’écouler.