Énergie : choisir un système de chauffage naturel

Performants et fiables, les systèmes de chauffage solaire et thermodynamique permettent de réduire sa consommation d'énergie. Les coûts d’installation sont par ailleurs revus à la baisse permettant des économies d'énergie non négligeables.
Quelles sont les solutions pour obtenir un chauffage naturel dans les différentes pièces de son logement (salon, salle de bains, ...) sans augmenter sa facture de chauffage ? 
Voici quelques astuces pour tous les ménages.

Comment chauffer sa maison sans gaz ni électricité ? Développer les sources d'énergie renouvelable

Pour limiter les importations de pétrole, de nombreux programmes d’économies d’énergie se sont développés dans les années 1970 et 1980, notamment pour le chauffage. Parmi ceux-ci, le solaire et la pompe à chaleur (PAC) n’ont connu qu’un succès éphémère car à l’épo­que peu fiables, trop coûteux et pas assez rentables. Ils réapparaissent grâce aux programmes de développement des sources d’énergie renouvelables (SER). Leur but : diminuer la consommation en énergies fossiles (pétrole, gaz, charbon…), responsables de rejets des gaz à effet de serre dans l’atmosphère.

Comment faire avec le renouveau du solaire ?

• L’énergie solaire constitue une source de chaleur efficace et économique pour produire de l’eau chaude sanitaire (ECS). Elle peut également être couplée avec un système de chauffage pour son logement.
• Le capteur d’un chauffe-eau solaire individuel (CESI) est un caisson vitré qui intègre un absorbeur en cuivre ou en aluminium. Réchauffé par le rayonnement du soleil, il transmet sa chaleur à un fluide circulant dans un réseau de tubes. Le liquide réchauffe ensuite un ballon de stockage puis, refroidi, repart vers le capteur pour un nouveau cycle.  
• En été, un CESI chauffe l’eau jusqu’à 45-60 °C. À la mi-saison, il fournit 50 à 70 % des besoins en eau chaude. En hiver et pendant les périodes peu ensoleillées, une résistance élec­trique intégrée au ballon assure le complé­ment. Couplé avec une installation traditionnelle, l’eau préchauffée sert d’appoint à la production d’eau chaude sanitaire existante (chaudière mixte, ballon électrique ou au gaz). Pour un usage annuel, dans un climat moyen en France métropolitaine, une sur­face de captage de 3 à 4 m suffit pour alimenter un réservoir de 200 l. Le coût d’un CESI avec ballon de 200 l est d’environ 3 750 € : il s’amortit sur 6 à 8 ans (primes et réductions d’impôts comprises).
•  Le système du plancher solaire direct (PSD) comprend des capteurs de 10 à 20 m qui alimentent, via un groupe de transfert, un plancher chauffant basse température. Sur le territoire métropolitain, un chauffage d’ap­point (chaudière fioul, gaz, radiateurs électriques) est à prévoir. Selon la zone géographique, ce système permet une économie de 30 à 70 % d’énergie pour son logement. Si l’installation intègre un ballon d’eau chaude réchauffée par les capteurs, elle prend l’appellation de système solaire combiné (ex. : «PSD3» de Clipsol).

Comment se réchauffer avec la solution thermodynamique ?

Cette appellation est issue du prin­cipe de fonctionnement d’une pompe à chaleur (PAC) qui transfère les calories d’une source froide (air, eau, sol) vers un émetteur, à un niveau de température plus élevé (source chaude). Fabriquée par de nombreuses sociétés, la PAC prend le nom de air-air, air-eau, eau-eau ou sol-eau en fonction du milieu de prélèvement et celui de restitution de la chaleur. Quelques marques : Avenir Energie, Climasol, Deléage, Giacomini, Multibéton, Rehau, Sofath, Sol’Erg, Solterm, Stiebel Eltron…

Astuce : Le chauffage thermodynamique illustré

1. Capteurs enterrés
2. Générateur thermodynamique
3. Chauffe-eau bi-énergie
4. Plancher chauffant

Le captage horizontal fait intervenir un réseau extérieur de capteurs enterrés à 80 cm de profondeur, une PAC (pompe à chaleur) et des émetteurs de sources de chaleur à basse température, planchers chauffants et/ou radiateurs chaleur douce. Le système peut également réchauffer en partie, et sous conditions, l’eau chaude sanitaire.

Comment faire chauffer sa pompe à chaleur ? Mode d'emploi

Le fonctionnement d’une PAC (pompe à chaleur), appelée aussi groupe thermodynamique, est complexe mais se résume ainsi :

• Les calories de l’environnement extérieur sont captées par un échangeur (l’évaporateur) dans lequel circule un fluide frigorigène.
• Celui-ci, réchauffé par le compresseur de la PAC, cède ses calories à un autre échangeur de chaleur (le condenseur), à un réseau de planchers chauffants ou de radiateurs.
• Le fluide «refroidi» repart vers la source de prélèvement pour y être à nouveau réchauffé.
• Une PAC fournit plus de chaleur qu’elle ne consomme d’énergie. Cette propriété se traduit par le Coefficient de performance, ou COP : un COP de 3 signifie que l’installation restitue 3 kWh de chauffage pour 1 kWh d’électricité consommé et nécessite souvent un chauffage d'appoint (comme appareil de chauffage d'appoint il est possible de retrouver des appareils de chauffage à bois, ... pour essayer de lutter efficacement contre le froid).
• Le fonctionnement de la PAC est réversible. En été, elle absorbe la chaleur intérieure pour refroidir ou rafraîchir les pièces et l’évacue dans l’élément naturel extérieur.

PAC air-air à mettre dans la maison

Les systèmes air-air sont pour la plupart des climatiseurs réversibles. Une unité extérieure est reliée par des liaisons frigorifiques à un ou plusieurs appareils  intérieurs, posés au mur, au sol, au plafond…
En mode chauffage, une PAC air-air reste performante quand la température extérieure ne descend pas au-dessous de 3 °C. Mais n’offrant au maximum qu’un COP de 3, elle nécessite souvent un chauffage d’appoint. En revanche, outre la production de chaleur et de froid, elle déshumidifie et filtre l’air des pièces. L’investis­sement est également moindre.

PAC air-eau pour réchauffer une pièce

Le système air-eau se compose, comme précédemment, d’une unité extérieure qui transmet les calories récupérées à un circuit de chauffage à eau (planchers chauffants ou radiateurs basse tempéra­ture). L’été, se produit le phénomène inverse si l’option «plancher rafraîchissant» a été choisie.
Présentant les mêmes inconvénients qu’un système air-air, ses avantages sont liés au principe de diffusion de la chaleur par plancher chauffant. Et à l’intérieur, il n’y a ni mouvement d’air, ni de bruit de ventilation en mode chauffage ou rafraîchissement.

PAC eau-eau

Le système eau-eau utilise les nappes phréatiques. Même lors des hivers rigoureux, leur température se situe entre 8 °C et 12 °C, ce qui est  très suffisant pour alimenter une PAC chargée de chauffer une maison. Très performant, le COP atteint un niveau de 5 en moyenne annuelle.

PAC sol-eau

Le système sol-eau (la géothermie) est constitué d’un réseau de tubes qui puise les calories du sol et les transfère, via la PAC, à un ou plusieurs planchers chauffants. Néces­sitant une étude géologique du terrain, deux techniques de captage (horizontal ou vertical) sont actuellement développées pour le chauf­fage des maisons individuelles.

Captage horizontal

Le captage horizontal consiste à enterrer les tubes dans des tranchées de 80 cm de profondeur. Ce principe requiert des surfaces de terrain correspondant au moins à une fois et demie celle de la maison à chauffer. Sur la zone de captage, il est interdit de planter des arbres ou des végétaux avec enracinement profond.

1. Compresseur
2. Générateur (condenseur)
3. Circuit hydraulique = plancher chauffant
4. Détendeur
5. Circuit frigorifique
6. Évaporateur = Capteur

CU : Chaleur utile pour l'habitation
CP : Chaleur prélevée dans le sol

Captage avec sondes verticales

Le captage avec sondes verticales implique le forage d’un ou deux puits où sont introduits un ou plusieurs tubes de captage, jusqu’à une profondeur maximale de 150m. On obtient d’excellents rendements car, à partir d’une profondeur de 15 m, le sol a une température constante quelle que soit la saison. La PAC peut fonctionner avec un COP de 4, et plus. L’emprise au sol est limitée. L’inconvénient principal est le coût des forages variant selon la profondeur, la nature des terrains, la nécessité de tuber la terre trop friable…

PAC sol-sol

• La géothermie sol-sol à détente directe fait intervenir des réseaux de capteurs et de planchers chauffants en tube cuivre, où circule un fluide frigorigène.
• Un compresseur et un détendeur intégré dans une armoire électrique assurent les transformations du fluide. Cher et délicat à installer, ce système offre en contrepartie un rendement optimum pour une surface de captage minimum.

“Natéa” de Sofath

1. Compresseur
2. Condenseur = plancher chauffant
3. Circuit frigorifique
4. Détendeur
5. Circuit frigorifique
6. Evaporateur = Capteur

CU : Chaleur utile pour l'habitation
CP : Chaleur prélevée dans le sol

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