Chaleur centrale

Fours

La majorité des ménages nord-américains dépendent d’un four pour fournir de la chaleur. Une fournaise fonctionne en soufflant de l’air chauffé à travers des conduits qui fournissent l’air chaud aux pièces de la maison via des registres d’air ou des grilles. Ce type de système de chauffage est appelé système de distribution d’air chaud canalisé ou d’air chaud forcé. Il peut être alimenté par l’électricité, le gaz naturel ou le mazout.

À l’intérieur d’une fournaise au gaz ou au mazout, le combustible est mélangé à l’air et brûlé. Les flammes chauffent un échangeur de chaleur en métal où la chaleur est transférée à l’air. L’air est poussé à travers l’échangeur de chaleur par le ventilateur de la fournaise du « gestionnaire de l’air » puis forcé à travers les conduits en aval de l’échangeur de chaleur. Au four, les produits de combustion sont évacués hors du bâtiment par un conduit de fumée. Les anciens fours « atmosphériques » se sont évacués directement dans l’atmosphère et ont gaspillé environ 30% de l’énergie du combustible juste pour garder l’échappement suffisamment chaud pour monter en toute sécurité à travers la cheminée. Les fours actuels à efficacité minimale réduisent considérablement ces déchets en utilisant un ventilateur «inducteur» pour tirer les gaz d’échappement à travers l’échangeur de chaleur et induire un tirage dans la cheminée. Les fours à condensation sont conçus pour récupérer une grande partie de cette chaleur qui s’échappe en refroidissant les gaz d’échappement bien en dessous de 140 ° F, où la vapeur d’eau dans l’échappement se condense en eau. C’est la principale caractéristique d’un four (ou chaudière) à haut rendement. Ceux-ci sont généralement ventilés à travers une paroi latérale avec un tuyau en plastique.

De nouvelles normes pour les fours sont actuellement en cours d’élaboration par le département américain de l’Énergie et devraient être finalisées au printemps 2016. Les normes actuelles pour les fours n’ont pas été mises à jour depuis 1987.

Les commandes du système de chauffage règlent lorsque les différents composants du système de chauffage s’allument et s’éteignent. Le contrôle le plus important de votre point de vue est le thermostat, qui allume et éteint le système – ou du moins le système de distribution – pour vous garder à l’aise. Un système à air forcé typique aura un seul thermostat. Mais, il y a d’autres contrôles internes dans un système de chauffage, tels que les interrupteurs «haute limite» qui font partie d’un ensemble invisible mais critique de contrôles de sécurité.

L’efficacité d’un four ou d’une chaudière à combustible fossile est une mesure de la quantité de chaleur utile produite par unité d’énergie entrante (combustible). L’efficacité de la combustion est la mesure la plus simple; c’est simplement l’efficacité du système pendant son fonctionnement. L’efficacité de la combustion est comme les miles par gallon que votre voiture fait à 55 miles par heure sur l’autoroute.

En France, l’efficacité du four est réglementée par l’AFUE minimum (efficacité annuelle d’utilisation du combustible). L’AFUE estime l’efficacité saisonnière, en faisant la moyenne des situations de pointe et de charge partielle. L’AFUE prend en compte les pertes de démarrage, de refroidissement et autres pertes d’exploitation qui se produisent dans des conditions de fonctionnement réelles, et comprend une estimation de l’électricité utilisée par le gestionnaire de l’air, le ventilateur de l’inducteur et les commandes. AFUE est comme le kilométrage de votre voiture entre les remplissages, y compris la conduite sur autoroute et le trafic stop-and-go. Plus l’AFUE est élevée, plus le four ou la chaudière est efficace.

Chaudières

Les chaudières sont des chauffe-eau à usage spécial. Alors que les chaudières transportent la chaleur dans l’air chaud, les systèmes de chaudières distribuent la chaleur dans l’eau chaude, qui cède de la chaleur lorsqu’elle passe à travers des radiateurs ou d’autres appareils dans les pièces de la maison. L’eau plus froide retourne ensuite à la chaudière pour être réchauffée. Les systèmes d’eau chaude sont souvent appelés systèmes hydroniques. Les chaudières résidentielles utilisent généralement du gaz naturel ou du mazout pour le combustible.

Dans les chaudières à vapeur, qui sont beaucoup moins courantes dans les maisons aujourd’hui, l’eau est bouillie et la vapeur transporte la chaleur dans la maison, se condensant en eau dans les radiateurs en refroidissant. Le pétrole et le gaz naturel sont couramment utilisés.

Au lieu d’un système de ventilation et de conduit, une chaudière utilise une pompe pour faire circuler l’eau chaude à travers les tuyaux vers les radiateurs. Certains systèmes d’eau chaude font circuler l’eau à travers des tuyaux en plastique dans le plancher, un système appelé chauffage par le sol par rayonnement (voir «Chauffage ultramoderne»). Les commandes importantes de la chaudière comprennent les thermostats, les aquastats et les vannes qui régulent la circulation et la température de l’eau. Bien que le coût ne soit pas négligeable, il est généralement beaucoup plus facile d’installer des thermostats et des commandes «de zone» pour des pièces individuelles avec un système hydronique qu’avec de l’air forcé. Certaines commandes sont des fonctions standard dans les nouvelles chaudières, tandis que d’autres peuvent être ajoutées pour économiser de l’énergie (voir la section «Modifications par les techniciens du système de chauffage» sur la page d’entretien du chauffage).

Comme pour les fours, les chaudières à gaz à condensation sont relativement courantes et nettement plus efficaces que les chaudières sans condensation (sauf si des contrôles très sophistiqués sont utilisés). Les chaudières à condensation au fioul sont rares aux États-Unis pour plusieurs raisons liées à un potentiel de chaleur latente plus faible et à un risque d’encrassement plus important avec le fioul conventionnel.

Pompes à chaleur

Les pompes à chaleur ne sont que des climatiseurs bidirectionnels (voir la description détaillée dans la section des systèmes de refroidissement). Pendant l’été, un climatiseur fonctionne en déplaçant la chaleur de l’intérieur relativement frais à l’extérieur relativement chaud. En hiver, la pompe à chaleur inverse cette astuce, en récupérant la chaleur du froid à l’extérieur à l’aide d’un système électrique et en déchargeant cette chaleur à l’intérieur de la maison. Presque toutes les pompes à chaleur utilisent des systèmes de distribution forcée d’air chaud pour déplacer l’air chauffé dans toute la maison.

Il existe deux types de pompes à chaleur relativement courants. Les thermopompes à air utilisent l’air extérieur comme source de chaleur en hiver et dissipateur de chaleur en été. Les pompes à chaleur géothermiques (également appelées géothermie, GeoExchange ou GX) tirent leur chaleur du sous-sol, où les températures sont plus constantes toute l’année. Les pompes à chaleur aérothermiques sont beaucoup plus courantes que les pompes à chaleur géothermiques car elles sont moins chères et plus faciles à installer. Les pompes à chaleur géothermiques, cependant, sont beaucoup plus efficaces et sont souvent choisies par les consommateurs qui prévoient rester dans la même maison pendant une longue période ou qui souhaitent fortement vivre de manière plus durable. La façon de déterminer si une pompe à chaleur a du sens dans votre climat est discutée plus loin sous «Options de carburant».

Alors qu’une pompe à chaleur à air est installée un peu comme un climatiseur central, les pompes à chaleur au sol nécessitent qu’une «boucle» soit enterrée dans le sol, généralement dans de longues tranchées peu profondes (3 à 6 ‘de profondeur) ou dans une ou des forages plus verticaux. La méthode particulière utilisée dépendra de l’expérience de l’installateur, de la taille de votre terrain, du sous-sol et du paysage. Alternativement, certains systèmes aspirent les eaux souterraines et les font passer à travers l’échangeur de chaleur au lieu d’utiliser un réfrigérant. L’eau souterraine est ensuite renvoyée dans l’aquifère.

Étant donné que l’électricité dans une pompe à chaleur est utilisée pour déplacer la chaleur plutôt que pour la produire, la pompe à chaleur peut fournir plus d’énergie qu’elle n’en consomme. Le rapport de l’énergie de chauffage fournie à l’énergie consommée est appelé coefficient de performance, ou COP, avec des valeurs typiques allant de 1,5 à 3,5. Il s’agit d’une mesure «en régime permanent» et non directement comparable au facteur de performance de la saison de chauffage (HSPF), une mesure saisonnière mandatée pour évaluer l’efficacité du chauffage des pompes à chaleur à air. La conversion entre les mesures n’est pas simple, mais les unités géothermiques sont généralement plus efficaces que les pompes à chaleur aérothermiques.

Chaleur directe

Réchauffeurs d’espace au gaz

Dans certaines régions, l’équipement de chauffage direct au gaz est populaire. Cela comprend les fours muraux, autonomes et au sol, tous caractérisés par leur manque de conduits et leur puissance calorifique relativement faible. Parce qu’ils manquent de conduits, ils sont plus utiles pour chauffer une seule pièce. Si le chauffage de plusieurs pièces est nécessaire, soit les portes entre les pièces doivent être laissées ouvertes ou une autre méthode de chauffage est nécessaire. Les meilleurs modèles utilisent des systèmes «d’air de combustion scellé», avec des tuyaux installés à travers le mur pour à la fois fournir de l’air de combustion et évacuer les produits de combustion. Ces unités peuvent fournir des performances acceptables, en particulier pour les cabines et autres bâtiments où de grandes différences de température entre les chambres et les pièces principales sont acceptables. Les modèles peuvent être alimentés au gaz naturel ou au propane, et certains brûlent du kérosène.

Appareils de chauffage au gaz non ventilés: une mauvaise idée

Les appareils de chauffage au gaz ou au kérosène qui n’ont pas de conduit d’évacuation sont vendus depuis des décennies, mais nous déconseillons fortement leur utilisation pour des raisons de santé et de sécurité. Connus sous le nom d’appareils de chauffage au gaz «sans évent» par les fabricants, ils comprennent des appareils de chauffage muraux et autonomes ainsi que des foyers à gaz à flamme nue avec bûches en céramique qui ne sont pas réellement connectés à une cheminée. Les fabricants affirment que parce que l’efficacité de combustion des produits est très élevée, ils sont sans danger pour les occupants du bâtiment. Cependant, cette affirmation n’est valable que si vous gardez une fenêtre à proximité ouverte pour un air frais adéquat, ce qui va à l’encontre du but de la chaleur supplémentaire. Les dangers comprennent l’exposition aux sous-produits de combustion, comme indiqué dans Ventilation, et l’appauvrissement en oxygène (ces appareils de chauffage doivent être équipés de capteurs d’appauvrissement en oxygène). En raison de ces dangers, au moins cinq États (Californie, Minnesota, Massachusetts, Montana et Alaska) interdisent leur utilisation à domicile, et de nombreuses villes des États-Unis et du Canada les ont également interdits.

Radiateurs électriques

Les radiateurs électriques portables (enfichables) sont peu coûteux à acheter, mais coûteux à utiliser. Ces résistances chauffantes comprennent des résistances «remplies d’huile» et «infrarouges à quartz». Ils convertissent le courant électrique de la prise murale directement en chaleur, comme un grille-pain ou un fer à repasser. Comme expliqué plus loin sous «Sélection d’un nouveau système», il faut beaucoup d’électricité pour fournir la même quantité de chaleur utile que le gaz naturel ou le pétrole peuvent fournir sur place. Un réchauffeur enfichable de 1 500 watts utilisera presque toute la capacité d’un circuit de dérivation de 15 ampères; ainsi, l’ajout de beaucoup de charge supplémentaire déclenchera le disjoncteur ou fera sauter le fusible. Le coût de fonctionnement d’une unité de 1 500 watts pendant une heure est simple à calculer: c’est 1,5 fois votre coût d’électricité en cents par kilowatt-heure. Aux tarifs moyens nationaux – 12 ¢ kWh pour l’électricité – ce chauffage coûterait 18 ¢ de l’heure pour fonctionner – et coûterait rapidement plus cher que son prix d’achat. D’un autre côté, pour une utilisation intermittente, c’est la solution «la moins mauvaise» lorsque les alternatives nécessiteraient des investissements importants pour améliorer les conduits pour une zone spécifique, par exemple. N’oubliez pas que la chaleur par résistance électrique est généralement la forme de chaleur la plus chère et qu’elle est donc rarement recommandée.

La «chaleur de plinthe électrique» est encore un autre type de chauffage résistif, semblable à un radiateur à branchement, sauf qu’il est câblé. Il a deux vertus principales: le coût d’installation est faible et il est facile d’installer des thermostats individuels pour que vous puissiez baisser la chaleur dans les pièces qui ne sont pas utilisées. Les coûts d’exploitation, comme pour tous les systèmes résistifs, sont généralement très élevés, à moins que la maison ne soit «super-isolée».

Poêles à bois et à granulés

Le chauffage au bois peut avoir beaucoup de sens dans les régions rurales si vous aimez empiler du bois et chauffer le poêle ou la fournaise. Les prix du bois sont généralement inférieurs à ceux du gaz, du pétrole ou de l’électricité. Si vous coupez votre propre bois, les économies peuvent être importantes. Les polluants provenant de la combustion du bois ont été un problème dans certaines parties du pays, ce qui a amené l’Environmental Protection Agency des États-Unis (EPA) à mettre en œuvre des règlements qui régissent les émissions polluantes des poêles à bois. En conséquence, les nouveaux modèles sont assez propres. Les poêles à granulés offrent un certain nombre d’avantages par rapport aux poêles à bois. Ils sont moins polluants que les poêles à bois et offrent aux utilisateurs une plus grande commodité, un meilleur contrôle de la température et une meilleure qualité de l’air intérieur.

Cheminées

Les foyers au gaz (et la plupart du bois) font fondamentalement partie du décor d’une pièce, fournissant une lueur chaleureuse (et un moyen de se débarrasser des documents secrets), mais généralement pas une source de chaleur efficace. Avec les installations habituelles qui dépendent de l’air aspiré de la pièce dans le foyer pour la combustion et la dilution, le foyer perdra généralement plus de chaleur qu’il n’en fournit, car tant d’air chaud est aspiré à travers l’unité et doit être remplacé par de l’air extérieur froid. En revanche, si le foyer est muni d’une porte vitrée étanche, d’une source d’air extérieur et d’un bon clapet de cheminée, il peut fournir une chaleur utile.

Chauffage ultramoderne

La chaleur rayonnante au sol fait généralement référence aux systèmes qui font circuler de l’eau chaude dans des tubes sous le plancher. Cela réchauffe le sol, qui à son tour réchauffe les gens qui utilisent la pièce. Il est hautement contrôlable, jugé efficace par ses défenseurs et son installation est coûteuse. Cela nécessite également un concepteur et installateur de système très expérimenté, et limite les choix de tapis et autres finitions de sol: vous ne voulez pas «couvrir» votre source de chaleur.

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