Chauffage : consommation de chaleur dans l’habitat

Le secteur des bâtiments absorbe près de 44% de la consommation d’énergie finale en France. Au sein de ce secteur, près de deux tiers de l’énergie consommée est consacrée au chauffage. La maîtrise de ce poste de consommation constitue donc un enjeu central pour limiter les dépenses énergétiques des particuliers et la facture énergétique nationale.

A quelques exceptions près, l’enveloppe d’un habitat est insuffisante pour conserver toute l’année ses occupants au chaud. De nombreuses pertes thermiques exigent d’avoir recours à un système de chauffage qui puisse fournir la chaleur nécessaire au bien-être des occupants d’un logement ou d’un bureau. L’émergence de systèmes plus performants contribue à une meilleure efficacité énergétique du secteur des bâtiments.

Précisons en préambule qu’un système de chauffage peut être individuel ou partagé entre différents logements.

Le chauffage électrique

Ce type de chauffage produit de la chaleur à partir d’électricité. Cette électricité peut provenir directement du réseau ou être générée par une installation domestique (panneaux photovoltaïques, chaudières à cogénération, etc.). Le chauffage électrique est utilisé dans 35% des logements en France mais la pénétration dans le neuf de ce type de chauffage stagne depuis 2011.

L’investissement initial en équipements de chauffage électrique est relativement faible et la mise en œuvre est facile (exception faite du plancher et du plafond rayonnants). Sur le long terme toutefois, c'est l'option la plus chère car l'électricité est la plus chère des énergies.

Plusieurs types d’appareils peuvent être employés dans le cas d’un chauffage électrique.

Les convecteurs

Les convecteurs sont les plus anciens (développés dans les années 1970) et les plus répandus parmi ces appareils. Ils sont équipés d’une résistance électrique située à l’intérieur d’un caisson métallique. Cette résistance réchauffe l’air ambiant qui s’infiltre par le bas de l’appareil. L’air réchauffé ressort par des grilles situées en haut du convecteur (l’air chaud s’élève car il est moins dense que l’air frais).

Ces appareils présentent l’inconvénient de ne pas permettre une diffusion homogène de la chaleur dans une pièce puisque l’air chaud migre vers le haut. Les plus anciens des convecteurs sont équipés de thermostats mécaniques qui sont assez imprécis et donc facteurs de surconsommation tandis que les modèles plus récents disposent de thermostats électroniques.

Les panneaux rayonnants

Les panneaux rayonnants émettent de la chaleur par convection mais également par rayonnement électromagnétique (sous forme d’ondes infrarouges se propageant du milieu le plus chaud vers le milieu le plus froid, à l’image du Soleil). Une résistance électrique est également située à l’intérieur de l’appareil mais sert à chauffer une grande plaque qui émet à son tour des rayons infrarouges par les petits trous d’une grille.

Ce rayonnement de chaleur diffus permet d’avoir une meilleure sensation de confort que dans le cas d’un convecteur.

Des appareils de nouvelle génération plus économes ont été développés.

Les radiateurs à inertie

Les accumulateurs de chauffage apportent un rayonnement à chaleur douce. Ils sont basés sur le principe d’inertie avec des matériaux réfractaires permettant d’accumuler de la chaleur. L’inertie peut provenir d’un fluide caloporteur (inertie fluide) ou d’un cœur de chauffe en fonte ou en céramique (inertie sèche).

Les planchers et plafonds chauffants

Le plancher et le plafond rayonnants émettent de la chaleur par le bas d’une pièce via des câbles électriques intégrés dans le sol, de préférence sous le carrelage, ou par le haut d’une pièce via un film chauffant situé au-dessus de plaques de plâtre. Ces systèmes permettent de diffuser de la chaleur à l’ensemble d’une pièce de façon homogène.

Le chauffage central par chaudière

La chaleur peut également être produite en brûlant des combustibles, fossiles (gaz, fioul, charbon) ou renouvelables (biomasse, déchets) dans une chaudière. La chaleur produite par les chaudières est véhiculée dans le logement par un fluide caloporteur, en général de l’eau chaude, qui circule jusqu’au point où la chaleur est requise, par exemple via des radiateurs.

Le chauffage au gaz est le mode de chauffage le plus répandu en France : il fournit de la chaleur à 44% des logements individuels et collectifs du pays.

Le chauffage au fioul et dans une moindre mesure, au GPL ou au bois, sont les principaux autres modes de chauffage utilisés en France après le chauffage au gaz et le chauffage électrique.

Différents types de chaudières sont aujourd’hui développés.

La chaudière traditionnelle

Les chaudières traditionnelles fonctionnent sur le principe de combustion en présence d’oxygène à l’aide d’un brûleur. La combustion produit de la chaleur qui est transmise à un circuit d’eau à une température de près de 90°C au niveau de la chaudière. Celle-ci peut par exemple, alimenter des radiateurs, un plancher chauffant ou fournir l’eau chaude domestique à des températures qui sont régulées en fonction des besoins par des vannes mélangeuses.

La chaudière à basse température

Les chaudières à basse température fonctionnent sur le même principe mais à plus basse température, l’eau étant chauffée à un maximum de 50°C. Elles donc plus économes : elles consomment 12 à 15% moins d’énergie que des systèmes standards selon l’Ademe et doivent être associées à des appareils de chauffage eux aussi « basse température ».

La chaudière à condensation

Les chaudières à condensation, plus modernes, permettent de récupérer la chaleur de la vapeur d’eau des gaz de combustion et d’en tirer profit pour réchauffer l’eau : elles consomment 15 à 20% moins d’énergie que les chaudières à basse température. Les chaudières à cogénération fonctionnent également sur ce principe mais intègrent en plus un système de turbo-alternateur qui permet de produire de l’électricité.

Les nombreux appareils développés se distinguent par leur investissement de départ, le coût du combustible consommé et la performance de la chaudière utilisée. Par exemple, les chaudières à condensation utilisant des granulés de bois (bois recompacté) sont des systèmes performants et économiques en cours de fonctionnement. Elles nécessitent un investissement de départ pouvant (en incluant les installations complémentaires comme un silo à granulés⁽¹⁾) coûter près du double qu’une chaudière gaz à condensation.

Le chauffage solaire thermique

Le chauffage solaire thermique permet de convertir le rayonnement solaire en chaleur au sein de capteurs. Cette chaleur est ensuite diffusée dans un logement par le biais d’un fluide caloporteur. Les capteurs utilisés peuvent être de plusieurs types:

• des capteurs plans pouvant atteindre des températures de chauffe de 50 à 80°C ;
• des capteurs à tubes sous vide bénéficiant d’une meilleure isolation et dont la température de chauffe peut varier de 60 à 120°C selon les applications finales ;
• des capteurs à concentration permettant d’obtenir des températures supérieures à 120°C, adaptées à des applications industrielles ou à la production d’électricité (thermodynamique).

Les performances de ce mode de chauffage sont naturellement conditionnées par les conditions géographiques et météorologiques dont dispose le système. Les panneaux intégrant les capteurs solaires doivent être orientés plein sud afin de bénéficier de rayonnements solaires maximum. Le chauffage solaire thermique produit, selon les départements en France, près de 300 kWh (nord) à 500 kWh (sud-est) par m² de capteurs par an⁽²⁾: il est estimé que pour des logements aux normes BBC, donc extrêmement bien isolés, qu’une pièce de 10 m² peut être chauffée par 1 m² de capteurs dans le sud de la France.

Différents dispositifs de stockage de l’énergie thermique (ballon tampon, dalle de béton, etc.) sont nécessaires afin de pouvoir conserver la chaleur au maximum pour la consommer au moment où un foyer en a besoin.

Le chauffage par pompe à chaleur

Le principe d’une pompe à chaleur consiste à capter et à transférer de l’énergie thermique entre deux milieux par le biais d’un fluide caloporteur dit « frigorigène ». Ce fluide transite à l’état liquide par un évaporateur : il y capte les calories issues de la chaleur d’une source externe naturelle (eau, air ou sol) et passe à l’état gazeux avec la hausse de température. Le fluide sous forme de gaz est ensuite aspiré par le compresseur de la pompe à chaleur. Sous l’effet de la pression, sa température s’élève encore. L’énergie calorifique est ensuite diffusée à l’intérieur du logement.  Il existe plusieurs types de pompes à chaleur, souvent classés en fonction de la source de chaleur initiale et de l’émetteur final : sol/air (géothermique) air/air (aérothermique), air/eau, etc.

L’intérêt de ce dispositif est mesuré par son coefficient de performance qui est le rapport entre le nombre de kWh thermiques produits et le nombre de kWh électriques consommés par le compresseur. Ce coefficient, qui augmente avec la température de la source de chaleur, est couramment supérieur à 3. Dans certains cas particuliers comme le chauffage de l’eau d’une piscine en été (air à 25° et eau à 28°) il atteint 5 à 7.

Les réseaux de chaleur

Certains logements reçoivent de la chaleur grâce à des chauffages centraux à l’échelle d’un quartier ou d’une ville. La chaleur est alors transmise via un réseau de canalisations. Elle peut provenir de nombreuses sources d’énergies renouvelables : géothermie profonde, valorisation d’eaux usées, chaleur fatale issue d’industries, etc. Ces réseaux de chaleur présentent l’intérêt de fournir un prix de vente de l’énergie stable (par rapport au prix plus fluctuant des énergies fossiles).

Répartition par usage de la consommation d'énergie des ménages français dans leurs logements (©Connaissance des Énergies)

• La consommation moyenne d’énergie finale par logement atteint en France 190 kWh/m² en 2011 (contre 240 kWh/m² en 1990).
• La part du chauffage dans la consommation moyenne d’énergie d’un logement décroît bien qu’elle soit encore de 68% : elle a diminué de presque 10% depuis 1990, principalement en raison de la hausse de la consommation d’électricité spécifique (dédiée à l’équipement électroménager, bureautique et hi-fi) mais aussi des meilleures performances des appareils de chauffage.

Entre 2005 et 2011, la consommation de chauffage par logement a baissé de près de 2,8% par an. (©Connaissance des Énergies)

Entre 2005 et 2011, la consommation de chauffage par logement a baissé de près de 2,8% par an. (©Connaissance des Énergies)

Aides à l'achat d’un système de chauffage performant

Le choix d’un système de chauffage adapté pour son logement peut sembler assez complexe tant les options sont nombreuses. Des organismes et sites internet se développent pour conseiller les consommateurs dans leurs choix⁽³⁾. Ils permettent également d’informer les particuliers sur les aides disponibles pour chaque système de chauffage.

Des aides sont par exemple réservées à l’installation de chaudières performantes dans des logements de plus de 2 ans.

L’Ademe sensibilise les consommateurs à une bonne maîtrise de leur chauffage et aux différents appareils domestiques dont ils peuvent s’équiper. Leur action est relayée par les Espaces Info Énergie au niveau local ainsi que par l’Agence Parisienne de l’énergie et du climat à Paris.

Quelques conseils pratiques

Dans votre logement, une température de 19°C dans les pièces à vivre et de 16°C dans les chambres est recommandée par l’Ademe : la variation d’un chauffage de 19°C à 20°C entraîne une surconsommation d’énergie de 7%.

Il est recommandé de baisser le chauffage de votre logement lorsque vous vous absentez. Vous pouvez également fermer vos volets en quittant votre logement le matin afin de mieux conserver la chaleur. Chauffer votre habitat à la même température à tout moment de la journée consomme de l’énergie inutilement.

Si votre logement est équipé d’une chaudière, il faut veiller à ce qu’elle fasse l’objet d’un entretien tous les ans, pour des raisons de sécurité et d’économies : une chaudière régulièrement entretenue consomme 8 à 12% d’énergie en moins qu’une chaudière laissée en l’état.

Une bonne isolation thermique de votre habitat est une condition essentielle pour réduire vos besoins en chauffage : elle permet d’éviter un refroidissement des parois, notamment en supprimant les ponts thermiques. L’isolation extérieure des murs et la pose de double vitrage constituent des solutions efficaces.

Si votre logement est équipé de radiateurs, ceux-ci peuvent être équipés d’un robinet thermostatique. Ce dernier permet de maintenir une pièce à une température choisie en faisant varier la consommation en fonction de l’occupation ou des apports extérieurs de chauffage.

La RT2012

La  réglementation thermique RT 2012 fixe les objectifs à atteindre pour les constructions neuves en termes de consommation d’énergie par m² et par an, en s’appuyant sur la notion d’énergie primaire et non pas d’énergie finale. La nouvelle norme est en moyenne en France, avec une modulation entre les régions du nord et du sud, de 50 kWh par m² par an d’énergie primaire, ce qui interdit les solutions de chauffage électrique à effet Joule, car l’énergie électrique est affectée d’un coefficient multiplicateur de 2,58 pour la transformer en énergie primaire.

Par contre toutes les solutions reposant sur l’utilisation de pompes à chaleur restent possibles, compte tenu du coefficient de performance généralement supérieur à 3 de ces systèmes.

La RT2012 a été remplacée par la réglementation RE2020.