Les radiateurs à accumulation

Les radiateurs électriques appelés accumulateurs emmagasinent l'énergie sous forme de chaleur 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 de forte puissance. Le radiateur se recharge au signal de tarification "heures creuses" garanti au minimum 8 heures par jour et envoyé par le gestionnaire de réseau généralement entre 22 heures et 6 heures du matin.

Selon la configuration, la chaleur est redistribuée soit en continu, soit uniquement en journée pendant la tarification heures pleines. Des émetteurs d'appoints classiques sont alors nécessaires pour travailler en HC et compléter les besoins importants.

Un radiateur électrique à accumulation de chaleur

En France, les hausses récentes des taxes de l'électricité ont réduit l'écart du prix final constaté entre le kWh creuse et le kWh pleine de 40% à 19%. 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 et à condition de placer au moins 60% de leur consommation sur les HC. Le retour sur investissement, compte tenu du prix d'achat de ces appareils de chauffage est difficile à estimer mais de moins en moins attractif.

La mise en service des premiers compteurs communicants Linky en 2018 est accompagnée de nouvelles offres tarifaires. Des fournisseurs alternatifs (parmi les 23 recensés) annoncent des formules "super heures creuses" à des prix très inférieurs au tarif réglementé. Sur le créneau nocturne de 2 heures à 6 heures du matin, le prix du Kwh pourrait être divisé par deux et relancer l'intérêt du stockage d'énergie si les offres se pérennisent dans le temps.

Une masse thermique importante pour stocker la chaleur

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 16 heures.

$Une brique réfractaire$

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 à travers leurs parois masi surtout sous la forme de convection naturelle. L'air se réchauffe au contact des briques du noyau de l'accumulateur, aspiré au niveau du sol il est 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 restituent l'air chaud à l'aide d'une turbine le plus souvent asservie à une régulation de température ambiante. Ils 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. La part de rayonnement 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 car on ne dispose que de 8 heures pour stocker la chaleur.

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 stockage 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.

Divers accumulateurs de chaleur dans leur environnement

Divers accumulateurs de chaleur dans leur environnement

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,
L'accumulation peut être mise à profit dans un dispositif de délestage visant à éviter les heures de pointe,
La commercialisation de nouvelles offres baptisées supers creuses.

Les inconvénients de l'accumulation:

Trouve surtout son intérêt quand le logement est occupé en journée,
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,
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)