Bien dimensionner la puissance d'un chauffage
Puissance à installer
Le calcul donne une évaluation du nombre de watts nécessaires pour compenser les déperditions thermiques d'un local dans les conditions normales d'utilisation. Le résultat est majoré de 20% de façon à compenser les incertitudes sur le niveau d'isolation.Détail des formules pour calculer les déperditions dans une habitation.
Le dimensionnement des émetteurs de chauffage se calcule pour le maintien de la température intérieure de consigne lorsque la température extérieure est au plus froid de l'année (valeur moyennée). Appelée température de base, cette valeur est obtenue par la moyenne des températures les plus froides mesurées 5 jours dans l'année sur une période de 30 ans. La puissance conseillée correspond aux déperditions thermiques dans ces conditions extrêmes. Les déperditions sont calculées pièce par pièce avec plus ou moins de précisions selon les méthodes. Les règles de calcul de la méthode RT se basent sur la connaissance parfaite des matériaux de construction, des coefficients d'isolation de chaque parois (mur, cloison, plancher, plafond, fenêtres, porte) et de différents facteurs tels le mode de ventilation et le volume d'air renouvellé chaque heure.
Température de base :
| Altitude | Température de base par zone | ||||||||
| A | B | C | D | E | F | G | H | I | |
| 0 à 200m | -2 | -4 | -5 | -7 | -8 | -9 | -10 | -12 | -15 |
| 201 à 400m | -4 | -5 | -6 | -8 | -9 | -10 | -11 | -13 | -15 |
| 401 à 600m | -6 | -6 | -7 | -9 | -11 | -11 | -13 | -15 | -19 |
| 601 à 800m | -8 | -7 | -8 | -11 | -13 | -12 | -14 | -17 | -21 |
| 801 à 1000m | -10 | -8 | -9 | -13 | -15 | -13 | -17 | -19 | -23 |
| 1001 à 1200m | -12 | -9 | -10 | -14 | -17 | -19 | -21 | -24 | |
| 1201 à 1400m | -14 | -10 | -11 | -15 | -19 | -21 | -23 | -25 | |
| 1401 à 1600m | -16 | -12 | -21 | -23 | -24 | ||||
| 1601 à 1800m | -18 | -13 | -23 | -24 | |||||
| 1801 à 2000m | -20 | -14 | -25 | -25 | |||||
| 2001 à 2200m | -15 | -27 | -29 | ||||||
Lors du remplacement d'un ou de plusieurs émetteurs de chaleur, il est conseillé de conserver la puissance initialement installée ou de ne pas trop s'en écarter car celle-ci a été calculée par le constructeur en connaissance des caractéristiques précises des matériaux utilisés et de leur mise en oeuvre.
Le niveau réglementaire d'isolation d'un bâtiment dépend de son année de construction liée à la Réglementation Thermique en vigueur lors du dépôt du permis de construire : voir les RT 1974, RT 1982, RT 1988, RT 2000, RT 2005 et RT 2012.
La calculette fournit une évaluation de la puissance en watts nécessaire pour maintenir la température de consigne (c'est à dire compenser les déperditions thermiques) les jours les plus froids de l'hiver. Le calcul est configuré pour une pièce avec deux parois froides, une fenêtre de taille moyenne par surface de 10 M² et une ventilation simple flux. Il est possible d'ajuster la puissance calculée en fonction des particularités de l'habitat : nombre de fenêtres, de parois froides, grande baie vitrée, simple ou double vitrage, forte circulation d'air, VMC à récupération de chaleur, etc... Ajouter 10% à la puissance pour chaque source de déperditions supplémentaires. Ajouter 10% pour les appartement situés en niveaux extrèmes (rdc et dernier étage).
La puissance totale des radiateurs doit être au moins égale à la puissance nécessaire pour compenser les déperditions. Il faut ajouter 20% pour des convecteurs. Installer une puissance supérieure n'augmentera pas la consommation et améliorera le confort thermique et la vitesse de reprise. Attention toutefois à l'augmentation de l'inertie du système de chauffage qui ne permettrait plus de profiter des apports extérieurs (soleil) et provoquerait une surchauffe, y compris lors d'apports internes.
Il existe des logiciels pour réaliser un calcul précis des déperditions thermiques totales d'une maison. Les pertes de chaleur sont calculées en tenant compte des coefficients d'isolation des matériaux de construction et des particularités des points suivants : surface des parois transparentes, des parois opaques, déperditions thermiques par les seuils, par les fondations, par les plafonds, par la ventilation, etc... La méthode de calcul utilisée actuellement en France est la TH-C-E ex 2008 mise au point par le Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (CSTB).
Une installation de chauffage sous-dimensionnée mettra plus de temps à monter en température, et en régime stabilisé, les radiateurs seront plus chauds, ce qui aura un impact négatif sur la consommation. En réduisant la puissance installée, on réduit sensiblement le confort thermique surtout si l'isolation et l'inertie de l'habitation sont médiocres. On abaisse le prix du matériel mais on risque de ne pas atteindre la température de consigne en cas de grand froid. Sur le long terme, l'économie réalisée ponctuellement à l'installation sera gommée par une consommation électrique plus importante.
Un autre facteur à prendre en compte est la capacité d'un appareil de chauffage à distribuer une quantité de chaleur dans le temps. La puissance "thermique" ou "surfacique" doit être appréciée différemment de la puissance électrique donnée par la valeur nominale de la résistance chauffante. La capacité de transférer une grande quantité de chaleur dépend de la technologie mise en oeuvre, de la taille du corps de chauffe et de la température maximale que l'appareil peut atteindre sans basculer temporairement en protection. Ainsi deux panneaux rayonnant affichant une même puissance électrique peuvent avoir des capacités à distribuer dans les mêmes conditions, des quantités de chaleur de différents niveaux. Cela est particulièrement important en régime transitoire, et en cas de grand froid quand les radiateurs sont fortement sollicités.
Dans le cas d'un chauffage utilisant des convecteurs ou des radiateurs fortement convectif (panneau radiant haute température), il est préférable d'utiliser un émetteur de chaleur pour 15 m².
Un dégagement sera aménagé à l'avant des appareils rayonnant et leur emplacement sera choisi de façon à équilibrer les flux radiants.
Dans la mesure du possible, on évitera les émetteurs de chaleur localisés dont la puissance unitaire trop concentrée dépasse 1500 watts.
Le choix de l'emplacement est important : On placera les radiateurs dans les zones les plus froides de la pièce : contre un mur froid donnant sur l'extérieur (mur non isolé, orienté au nord), au dessous ou à côté d'une fenêtre, d'une baie vitrée. A défaut, les parois perpendiculaires à la paroi la plus froide peuvent convenir. Un radiateur ne doit pas être placé en face d'une zone froide. Cela est d'autant plus important que le taux de rayonnement est élevé. Evitez également les recoins ou les retours de porte.
Le positionnement en allège, élément du bâti entre le plancher et la baie d'une fenêtre, optimise le volume de confort. On constate une diminution de la température de bien-être de 0,5°C, ce qui induit un gain sur la consommation d'environ 5%. Dans cette position, les rayonnants compensent efficacement les sensations de froid. Pour tirer pleinement profit du gain en confort, il est nécessaire surtout dans l'habitat ancien de placer un isolant thermique réflecteur entre la paroi et le radiateur. Les pertes sur un mur mal isolé pouvant atteindre 10% de la puissance total de l'émetteur.
Le positionnement en opposition : Il est conseillé pour les convecteurs surtout lorsque l'isolation est mauvaise. Dans cette configutation l'émetteur de chaleur mural est fixé en face de la paroi la plus froide. L'influence sur le gain en confort procuré par la position en allège des convecteurs (rideau d'air chaud) est insignifante pour tous les niveaux d'isolation, mais la surconsommation liée aux pertes à travers le vitrage peut atteindre 3%.
L'espace devant un radiateur radiant doit être dégagé d'au moins un mètre (voir la notice constructeur) mais il est préférable de laisser l'espace totalement libre, surtout si le taux de rayonnement est important. Prévoir au moins vingt centimètres sur les côtés. Seuls les convecteurs peuvent être encastrés surtout lorsqu'ils sont prévus pour cet usage. On laisse généralement un espace d'environ 15 cm au dessus du plancher pour faciliter la convection. Pour éviter tout risque d'incendie, les rideaux et meubles en bois doivent être tenus à distance.
Si le mur sur lequel est fixé le radiateur n'est pas isolé, placez une plaque recouverte d'aluminium contre la paroi pour bloquer les déperditions de chaleur et réfléchir une partie du rayonnement. Pour des raisons d'efficacité, on ne placera pas deux radiateurs l'un en face de l'autre.
En plus du thermostat électronique (Label NF catégorie B et C) qui assure une régulation précise de la température ambiante, un système de programmation permet de définir des plages horaires pendant lesquelles la température de consigne est réduite. Ces abaissements de la température de consigne peuvent être commandés par des ordres simples envoyés aux radiateurs selon un protocole dit "fil pilote" : Confort, Eco, Hors-gel, Arrêt, Confort -1°C et Confort -2°C. Pour fonctionner ainsi, chaque radiateur doit posséder une électronique compatible "fil pilote". Lorsque l'installation électrique ne possède pas de câblage du fil pilote, il est possible de connecter le fil pilote de chaque radiateur à un boitier récepteur appelé "cassette" qui communique par onde radio ou par courant porteur avec un programmateur mural spécifique. Les ordres pilote peuvent, donc être transmis par :
Il est important de bien choisir l'emplacement d'un thermostat d'ambiance. Eviter les courants d'air et les rayons du soleil qui tromperaient la mesure. Un thermostat d'ambiance ne doit pas être fixé sur un mur en contact avec l'extérieur, sous une ventilation ou trop près d'un éclairage. L'emplacement idéal est une zone neutre de la pièce à l'écart des radiateurs (2 mètres) et à une hauteur de sol d'environ 1,5 mètre. Lorsque le thermostat est embarqué sur le radiateur, il faut ménager un espace d'au moins 15 cm sur le côté du bôitier de contrôle de façon à ne pas fausser la mesure.
Les émetteurs muraux doivent porter la marque NF Electricité Performances catégorie C, 2 étoiles ou 3 étoiles. Les appareils équipés d'un détecteur de présence et de fenêtre ouverte sont conseillés. Les convecteurs ne doivent pas être utilisés pour chauffer les zones de jour sauf les surfaces de service inférieures à 9 m². Les radiateurs et panneaux radiants sont vivement conseillés pour les pièces de nuit (chambres) lorsque la surface est supérieures à 9 m².
La norme NF C15-100 : Mise à jour en décembre 2002, cette norme régit les courants forts et faibles dans l'habitation. C'est le référent obligatoire pour la mise en oeuvre d'un chauffage électrique dans une construction neuve ou une rénovation électrique. Elle décrit les règles de sécurité et d'installation, de câblage, de montage des prises électriques, la section des câbles, les dispositifs de coupure et de protection des branchements électriques.
Voici quelques-unes des règles à respecter pour le montage des radiateurs :
La puissance totale des radiateurs doit être au moins égale à la puissance nécessaire pour compenser les déperditions. Il faut ajouter 20% pour des convecteurs. Installer une puissance supérieure n'augmentera pas la consommation et améliorera le confort thermique et la vitesse de reprise. Attention toutefois à l'augmentation de l'inertie du système de chauffage qui ne permettrait plus de profiter des apports extérieurs (soleil) et provoquerait une surchauffe, y compris lors d'apports internes.
Il existe des logiciels pour réaliser un calcul précis des déperditions thermiques totales d'une maison. Les pertes de chaleur sont calculées en tenant compte des coefficients d'isolation des matériaux de construction et des particularités des points suivants : surface des parois transparentes, des parois opaques, déperditions thermiques par les seuils, par les fondations, par les plafonds, par la ventilation, etc... La méthode de calcul utilisée actuellement en France est la TH-C-E ex 2008 mise au point par le Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (CSTB).
Une installation de chauffage sous-dimensionnée mettra plus de temps à monter en température, et en régime stabilisé, les radiateurs seront plus chauds, ce qui aura un impact négatif sur la consommation. En réduisant la puissance installée, on réduit sensiblement le confort thermique surtout si l'isolation et l'inertie de l'habitation sont médiocres. On abaisse le prix du matériel mais on risque de ne pas atteindre la température de consigne en cas de grand froid. Sur le long terme, l'économie réalisée ponctuellement à l'installation sera gommée par une consommation électrique plus importante.
Un autre facteur à prendre en compte est la capacité d'un appareil de chauffage à distribuer une quantité de chaleur dans le temps. La puissance "thermique" ou "surfacique" doit être appréciée différemment de la puissance électrique donnée par la valeur nominale de la résistance chauffante. La capacité de transférer une grande quantité de chaleur dépend de la technologie mise en oeuvre, de la taille du corps de chauffe et de la température maximale que l'appareil peut atteindre sans basculer temporairement en protection. Ainsi deux panneaux rayonnant affichant une même puissance électrique peuvent avoir des capacités à distribuer dans les mêmes conditions, des quantités de chaleur de différents niveaux. Cela est particulièrement important en régime transitoire, et en cas de grand froid quand les radiateurs sont fortement sollicités.
Tableau d'évaluation rapide de puissance
- Retirer 20% si la pièce ou l'appartement sont entourés de locaux chauffés
- Retirer 10% si la pièce bénéfice d'apports solaires importants
- Ajouter 10% par tranche de 500 mètres d'altitude
- Ajouter 10% pour une grande baie vitrée orientée au nord
Comment installer les radiateurs ?
Si on installe plusieurs radiateurs, la puissance totale est la somme des puissances de chaque radiateur. Avec plusieurs sources de chaleur réparties, le confort thermique est meilleur car la chaleur est plus homogène. Il est conseillé d'installer au minimum un radiateur pour chaque surface de 20 m² en veillant à bien les répartir dans l'espace.Dans le cas d'un chauffage utilisant des convecteurs ou des radiateurs fortement convectif (panneau radiant haute température), il est préférable d'utiliser un émetteur de chaleur pour 15 m².
Un dégagement sera aménagé à l'avant des appareils rayonnant et leur emplacement sera choisi de façon à équilibrer les flux radiants.
Dans la mesure du possible, on évitera les émetteurs de chaleur localisés dont la puissance unitaire trop concentrée dépasse 1500 watts.
Le choix de l'emplacement est important : On placera les radiateurs dans les zones les plus froides de la pièce : contre un mur froid donnant sur l'extérieur (mur non isolé, orienté au nord), au dessous ou à côté d'une fenêtre, d'une baie vitrée. A défaut, les parois perpendiculaires à la paroi la plus froide peuvent convenir. Un radiateur ne doit pas être placé en face d'une zone froide. Cela est d'autant plus important que le taux de rayonnement est élevé. Evitez également les recoins ou les retours de porte.
Le positionnement en allège, élément du bâti entre le plancher et la baie d'une fenêtre, optimise le volume de confort. On constate une diminution de la température de bien-être de 0,5°C, ce qui induit un gain sur la consommation d'environ 5%. Dans cette position, les rayonnants compensent efficacement les sensations de froid. Pour tirer pleinement profit du gain en confort, il est nécessaire surtout dans l'habitat ancien de placer un isolant thermique réflecteur entre la paroi et le radiateur. Les pertes sur un mur mal isolé pouvant atteindre 10% de la puissance total de l'émetteur.
Le positionnement en opposition : Il est conseillé pour les convecteurs surtout lorsque l'isolation est mauvaise. Dans cette configutation l'émetteur de chaleur mural est fixé en face de la paroi la plus froide. L'influence sur le gain en confort procuré par la position en allège des convecteurs (rideau d'air chaud) est insignifante pour tous les niveaux d'isolation, mais la surconsommation liée aux pertes à travers le vitrage peut atteindre 3%.
L'espace devant un radiateur radiant doit être dégagé d'au moins un mètre (voir la notice constructeur) mais il est préférable de laisser l'espace totalement libre, surtout si le taux de rayonnement est important. Prévoir au moins vingt centimètres sur les côtés. Seuls les convecteurs peuvent être encastrés surtout lorsqu'ils sont prévus pour cet usage. On laisse généralement un espace d'environ 15 cm au dessus du plancher pour faciliter la convection. Pour éviter tout risque d'incendie, les rideaux et meubles en bois doivent être tenus à distance.
Si le mur sur lequel est fixé le radiateur n'est pas isolé, placez une plaque recouverte d'aluminium contre la paroi pour bloquer les déperditions de chaleur et réfléchir une partie du rayonnement. Pour des raisons d'efficacité, on ne placera pas deux radiateurs l'un en face de l'autre.
Les systèmes de commande
Thermostat, programmateur, gestionnaire d'énergie...En plus du thermostat électronique (Label NF catégorie B et C) qui assure une régulation précise de la température ambiante, un système de programmation permet de définir des plages horaires pendant lesquelles la température de consigne est réduite. Ces abaissements de la température de consigne peuvent être commandés par des ordres simples envoyés aux radiateurs selon un protocole dit "fil pilote" : Confort, Eco, Hors-gel, Arrêt, Confort -1°C et Confort -2°C. Pour fonctionner ainsi, chaque radiateur doit posséder une électronique compatible "fil pilote". Lorsque l'installation électrique ne possède pas de câblage du fil pilote, il est possible de connecter le fil pilote de chaque radiateur à un boitier récepteur appelé "cassette" qui communique par onde radio ou par courant porteur avec un programmateur mural spécifique. Les ordres pilote peuvent, donc être transmis par :
- le fil supplémentaire dit "fil pilote" qui relie chaque radiateur au tableau électrique,
- une modulation dite "courant porteur" qui utilise les câbles du réseau électrique 230 volts,
- les ondes radio.
Il est important de bien choisir l'emplacement d'un thermostat d'ambiance. Eviter les courants d'air et les rayons du soleil qui tromperaient la mesure. Un thermostat d'ambiance ne doit pas être fixé sur un mur en contact avec l'extérieur, sous une ventilation ou trop près d'un éclairage. L'emplacement idéal est une zone neutre de la pièce à l'écart des radiateurs (2 mètres) et à une hauteur de sol d'environ 1,5 mètre. Lorsque le thermostat est embarqué sur le radiateur, il faut ménager un espace d'au moins 15 cm sur le côté du bôitier de contrôle de façon à ne pas fausser la mesure.
Que dit la norme ?
Le puissance totale en watts des équipements de chauffage est définie de façon à assurer en toutes circonstances une température d'au moins 18°C au centre des pièces. Selon la réglementation thermique RT 2005/2012, les calculs de déperditions sont effectués pièce par pièce, selon les dispositions de la norme NF EN 12831, ou un logiciel spécialisé. La puissance du chauffage est dimensionnée selon les dispositions de la norme NF EN 14337 pour les systèmes à effet joule. direct, et NF EN 12828 pour les installations à eau chaude.Les émetteurs muraux doivent porter la marque NF Electricité Performances catégorie C, 2 étoiles ou 3 étoiles. Les appareils équipés d'un détecteur de présence et de fenêtre ouverte sont conseillés. Les convecteurs ne doivent pas être utilisés pour chauffer les zones de jour sauf les surfaces de service inférieures à 9 m². Les radiateurs et panneaux radiants sont vivement conseillés pour les pièces de nuit (chambres) lorsque la surface est supérieures à 9 m².
La norme NF C15-100 : Mise à jour en décembre 2002, cette norme régit les courants forts et faibles dans l'habitation. C'est le référent obligatoire pour la mise en oeuvre d'un chauffage électrique dans une construction neuve ou une rénovation électrique. Elle décrit les règles de sécurité et d'installation, de câblage, de montage des prises électriques, la section des câbles, les dispositifs de coupure et de protection des branchements électriques.
Voici quelques-unes des règles à respecter pour le montage des radiateurs :
- une boite de raccordement derrière chaque radiateur posée dans le mur
- une alimentation électrique indépendante pour chaque radiateur jusqu'au tableau électrique
- un coupe circuit disjoncteur pour chaque radiateur en aval du différentiel et du coupe circuit général
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