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Dictionnaire du chauffage électrique







Les radiateurs à accumulation

Les radiateurs électriques appelés accumulateurs de chaleur emmagasinent l'énergie sous cette forme durant les périodes de tarifications avantageuses des distributeurs d'électricité. Un assemblage de briques réfractaires haute densité stocke dans une enceinte close la chaleur produite par plusieurs résistances électriques.

Le radiateur se recharge uniquement au signal de tarification "heures creuses" que les opérateurs de réseau appliquent habituellement entre 22 heures du soir et 6 heures du matin, et garantissent au minimum 8 heures par jour.

La chaleur est ensuite redistribuée en journée le plus souvent sous la forme d'air chaud à l'aide d'une turbine asservie à une régulation de température ambiante.
 
Un radiateur électrique à accumulation de chaleur


En France, les récentes hausses des taxes de l'électricité se sont accompagnées d'une réduction de l'écart de prix entre le kWh creuse et le kWh plein tarif (de 40% à 20%). L'abonnement et le kWh plein tarif étant 4% à 6% plus cher (selon la puissance souscrite) que la formule de base, seuls les gros consommateurs qui utilisent plus de 10 000 kWh par an y trouvent encore un intérêt à condition de placer au moins 60% de leur consommation sur les HC. Bien dimensionné, ce type de radiateur peut, cependant offrir un retour sur investissement à partir de la 5em année par rapport à l'achat de radiateurs électriques classiques.

Une masse thermique importante pour stocker la chaleur


Une brique réfractaire

La brique possède une chaleur volumique de 1600 KJ/M³.°K, c'est à dire qu'il faut fournir 1,6 millions de Joules (444 watts durant 1 heure) pour élever la température de 1 mètre cube de brique de 1 degré. Les briques utilisées sont de type réfractaire, c'est à dire qu'elles résistent à de fortes températures. La faible conductivité de la brique permet une restitution lente et progressive.

Dans un système de chauffage domestique, cette capacité d'accumulation thermique se traduit par la possibilité pour 7 briques de stocker environ 8 kilowatt-heures (kWh) de chaleur. Un total de 350 kilogrammes de brique peut stocker environ 60 kWh.

Une quantité d'énergie de 60 kWh correspond à une puissance de 3,75 kWatts pendant 12 heures.
Une résistance chauffante de 330 watts Les résistances de charge transforment l'énergie électrique en chaleur par l'effet Joule. La conversion et le stockage affichent un rendement proche de 100%. Ici des résistances blindées nickel de 330 watts en forme de U chauffent à des températures comprises entre 600 à 800°C.

Le noyau de briques est placé dans un caisson isolant pour une restitution contrôlée.

La chaleur est accumulée durant les 8 heures de tarification réduite et est restituée pendant les 16 heures durant lesquelles l'électricité est facturée plein tarif.


Différentes technologies et configurations :

Les accumulateurs statiques restituent en journée leur chaleur par rayonnement par les parois et/ou sous forme de convection naturelle. L'air circule entre les briques du noyau de l'accumulateur, aspiré au niveau du sol et évacué par une grille située dans la partie supérieure de l'appareil. Les modèles les plus évolués possèdent une régulation par clapets thermostatiques placés dans le circuit convectif.

Les accumulateurs statiques compensés. La capacité de stockage n'est pas dimensionnée pour fournir tout le chauffage nécessaire par grand froid. Ainsi, la puissance de l'appareil est réduite afin d'éviter de souscrire un abonnement forte puissance. Un émetteur d'appoint complète les besoins mais environ les 2/3 de la consommation sont réalisés au tarif réduit.

Les accumulateurs dynamiques reçoivent un empilement de briques sur plusieurs rangées pour des puissances supérieures. Un circuit d'air complexe permet l'extraction de la chaleur par convection forcée à l'aide de turbines asservies à la régulation d'ambiance. La part de rayonnement du carter est plus faible.

Il existe des accumulateurs dynamiques à résistance d'appoint. Lorsque la restitution en fin de journée est insuffisante, une résistance électrique de type convecteur est mise sous tension dans le flux d'air.

Quelle puissance installer ?

Les accumulateurs en mode 8 heures sont dimensionnés pour puiser essentiellement l'énergie dans les heures creuses. Il est possible d'autoriser une relance dans la journée mais celle-ci reste exceptionnelle. La puissance à installer est comprise entre 2,5 et 3 fois les déperditions thermiques de la pièce à chauffer.

Les accumulateurs en mode 24 heures ont une capacité de stockage inférieure aux besoins des mois les plus froids. Une relance automatique de stockage partiel est réalisé en après-midi en fonction de la saison. La puissance installée doit être au minimum de 1,5 fois la valeur des déperditions thermiques.

Divers options :

Le couplage avec une sonde extérieur permet d'anticiper la quantité de chaleur à accumuler en fonction de la température extérieure.

Des systèmes de stokage de chaleur, voire d'électricité associés à des gestionnaires d'énergie sont conçus pour réaliser un maximum d'économies. Ils surveillent la puissance maximale de l'abonnement et utilisent au mieux le stokages et les tarifications à prix réduit : heures creuses et Tempo. Le contrat EJP ou effacement des jours de pointe n'est plus commercialisé et remplacé par Tempo.

Les avantages de l'accumulation :

  • Le tarif appliqué aux heures creuses est moins cher qu'aux heures pleines,
  • L'accumulation peut être mise à profit dans un dispositif de délestage visant à limiter la puissance maximale de l'abonnement.

Les inconvénients de l'accumulation:

  • Radiateurs volumineux, peu esthétiques et lourds. Poids de 100 à 400 kilos. Ils nécessitent souvent une installation et une mise en service par un professionnel,
  • Peu de rayonnement, la chaleur est transmise principalement par convection,
  • La turbine utilisée pour extraire l'air chaud à différents régimes est plus ou moins audible selon sa vitesse,
  • Il faut souscrire un contrat heures creuses ou tempo plus cher,
  • Le prix d'achat est important : à partir de 800 euros,
  • L'avantage tarifaire des HC tend à se réduire,
  • Forte puissance 2500 W à 7500 W = abonnement + cher

Un plancher à dalle chauffante épaisse peut réaliser un accumulateur de chaleur. Les planchers à accumulation sont mis en oeuvre selon la norme NF P 52-302 (DTU 65.7). Un facteur de 1,2 est appliqué aux déperditions pour calculer la puissance installée. Pour les appareils localisés, la puissance à installer est calculée avec un coefficient de 1,5.

Les différentes technologies d'accumulateurs de chaleur (localisés ou répartis) s'utilisent généralement en association avec une autre source de chaleur disponible à tout moment, du fait que leur dimensionnement est souvent inférieur aux besoins en période de grand froid.

La certification Afnor

Les radiateurs électriques à accumulation de chaleur sont certifiés AFNOR par la marque qualité NF électricité Performance selon le cahier des charges LCIE 103-12. Le classement fait apparaître trois niveaux de performance énergétique de 1 à 3 étoiles. Un logo est apposé sur le produit et le carton d'emballage. Les correspondances avec l'ancien classement antérieur à juin 2014 sont :
  • 1 étoile = catégorie 1 (la moins performante)
  • 2 étoiles = catégorie 2
  • 3 étoiles = catégorie 3 (la plus performante)

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