chauffage des locaux (suite)
convection, transfert de chaleur qui met en jeu le déplacement matériel d’un fluide ou de ses molécules. (Elle intervient notamment au contact d’un solide avec un fluide ; elle est naturelle si le mouvement est dû aux différences de température provoquées dans la masse du fluide par le transfert de chaleur, forcée s’il s’agit d’un mouvement d’ensemble dû par exemple à l’action d’une pompe ou d’un ventilateur.)
rayonnement, transfert d’énergie à distance à travers le vide ou un milieu transparent aux radiations en cause. (Entre éléments de surface, il dépend de l’angle solide sous lequel chacun d’eux voit l’autre.)
Chauffages localisés
L’appareil producteur de chaleur présente en général une surface rayonnante à haute température, mais le rendement est meilleur quand les produits de combustion échauffent l’air par convection.
Les cheminées à feu ouvert ne sont plus guère qu’un élément décoratif. Les poêles à bois ou à charbon cèdent la place à des poêles à mazout et à des appareils à gaz de types variés.
Dans les locaux de grande hauteur, la chaleur peut être rayonnée vers le bas par des appareils à gaz, appelés improprement lampes infrarouges, ou émise sous forme d’air chaud par des aérothermes avec ventilateur chauffés aux huiles combustibles ou au gaz.
Le chauffage électrique direct utilise divers types d’appareils. La part de la convection croît des radiateurs lumineux aux radiateurs obscurs, aux plinthes chauffantes et aux ventilo-convecteurs électriques. Les poêles à accumulation émettent par convection naturelle ou forcée de la chaleur accumulée pendant les « heures creuses ».
Chauffages centraux
Entre la production et l’émission s’intercale une distribution. La centralisation peut être limitée à un appartement ou à une habitation familiale, ou étendue à un immeuble ou groupe d’immeubles. Les différents types de chauffage central se caractérisent par leurs modes d’émission et de distribution de la chaleur.
Émission de la chaleur
Elle peut se faire par introduction d’air chaud, ou bien par rayonnement et convection soit de surfaces de chauffe apparentes, soit de parois chauffantes.
Dans le premier cas, l’air peut être pris en totalité ou en partie dans le local ou au-dehors. Il peut être chauffé soit par convection naturelle dans des convecteurs dont les surfaces chauffantes sont dissimulées dans des coffrages, soit par convection dans des aérothermes dont les ventilateurs lui donnent une vitesse suffisante pour assurer sa diffusion. Il peut aussi provenir d’une distribution d’air chaud alimentée par un générateur central. Les surfaces de chauffe apparentes sont des radiateurs en fonte ou en acier (en réalité ils émettent plus par convection que par rayonnement, des panneaux rayonnants en acier, des tuyaux lisses ou des tuyaux à ailettes. Dans les grands ateliers ou halls d’usines, des panneaux suspendus à la charpente rayonnent vers le bas.
Les parois chauffantes sont généralement des sols ou des plafonds. Satisfaisant du point de vue esthétique, ce mode de chauffage, qui procède à la fois par rayonnement et par convection, exige des températures superficielles assez basses pour ne pas incommoder les occupants.
Distribution de la chaleur et alimentation des émetteurs
Divers modes opératoires sont à envisager selon la nature du fluide caloporteur utilisé.
• Chauffage par l’air chaud. Dans les bâtiments de faible étendue horizontale, l’air chaud peut être distribué par tirage naturel à partir d’un calorifère en sous-sol. Cette solution s’applique bien aux pavillons et aux maisons de campagne, où elle permet une mise en température rapide. La circulation forcée permet d’accroître l’étendue horizontale, de réduire les sections, d’émettre sous plafond avec une certaine vitesse et même de filtrer l’air. Elle peut s’appliquer au chauffage individuel d’appartements ou au chauffage de bâtiments étendus, usines notamment, par distribution centrale d’air chaud.
• Chauffage par la vapeur. La vapeur à haute ou moyenne pression est réservée au chauffage de locaux industriels ou au transport à distance. L’emploi de la vapeur à basse pression est devenu rare, sa régulation, qui se fait par variation de pression, étant moins précise que celle du chauffage à eau chaude ; cependant, il est intéressant pour le chauffage intermittent de locaux exposés au gel. Plus rare encore est le chauffage par la vapeur sous vide, qui exige des appareils spéciaux.
• Chauffage par l’eau chaude. L’eau est un bon véhicule de la chaleur, qui se prête très bien à la régulation par variation de la température de départ. La circulation peut se faire en thermosiphon dans les bâtiments de faible étendue horizontale et dans les chauffages individuels d’appartement avec distribution sous plafond. La circulation par pompe réduit les diamètres et libère des sujétions de distance et de niveau. Elle a permis le développement du chauffage d’appartement par petites chaudières murales au gaz, l’installation de chaufferies en terrasse, etc. La distribution par le haut, « en parapluie », favorable au thermosiphon, tend à céder la place à la distribution par le bas, « en chandelle », la circulation par pompe et la construction sans combles se généralisant.
La libre dilatation de 1 eau contenue dans l’installation, qui est un impératif de sécurité, est généralement assurée par un vase d’expansion en communication avec l’atmosphère. L’air dissous dans l’eau tendant à se rassembler aux points hauts et pouvant bloquer la circulation, il faut assurer la purge d’air.
L’eau chaude à haute température, au-dessus de 100 °C, donc nécessairement à une pression supérieure à celle de l’atmosphère, dite pour cette raison « à haute pression » et aussi, à tort, « surchauffée », n’est employée directement que pour le chauffage de locaux industriels.
