Les infrarouges longs ou lointains pour un chauffage très confortable

Les radiateurs infrarouges lointains

Les émetteurs de chauffage électrique dits à infrarouges longs ou infrarouges lointains sont conçus pour produire de la chaleur douce par rayonnement majoritaire, c'est à dire par un flux de chaleur composé d'au moins 50% de radiation qui peut atteindre 80% par l'usage des matériaux à forte émissivité. La matière et les formes de ces appareils sont étudiées et chosis de façon à réduire au maximum la convection naturelle et favoriser le rayonnement thermique.

Divers technologies sont développées pour fabriquer ces radiateurs : miroir et panneau en verre à résistance surfacique, grans panneau en matière minérale, en résine epoxy, en aluminium... Les matériaux sont choisis pour leur bon coefficient d'émissivité dans l'infrarouge, leur bonne conductivité thermique et leur inertie.

Les radiateurs infrarouges produisent un chauffage direct vers les personnes, mais le rayonnement est également réfléchi et dispersé par différentes surfaces et stocké sous forme de chaleur dans les parois et les objets.

Dans un second temps, les matières réchauffées redistribuent leur chaleur sous forme de rayonnement et de micro-convection, le tout contribuant à créer une température ambiante homogène avec un faible écart de température entre l'air et les surfaces. Ainsi, la température de l'air peut même rester légèrement en dessous de la température ressentie.

Le chauffage par panneaux à infrarouges lointains est régulé en mesurant la température ambiante au moyen d'un thermostat équipé d'une sonde résultante. Ce type de capteurs de température de couleur noire est spécialement conçu pour le chauffage radiant. La sonde mesure la température dite résultante, moyenne des températures de l'air et du rayonnement thermique. Elle sera placée à 1,80 mètre de hauteur, sans exposition directe aux surfaces chaudes du système de chauffage ou aux apports solaires, ni aux surfaces froides de parois donnant vers l'extérieur.

Le rayonnement thermique

Le rayonnement infrarouge est une onde électromagnétique de fréquence inférieure à celle de la lumière rouge. L'infrarouge est divisé en IR proche (0,78 µm à 1,4 µm), IR moyen (1,4 à 3 µm) et IR lointain (3 µm à 1 000 µm). Le rayonnement infrarouge est perceptible par l'exposition de la peau à la chaleur émise par un objet chaud. La décomposition du spectre de la lumière par un prisme montre que la chaleur est plus forte du côté rouge.

La chaleur produite par le rayonnement thermique dans les fréquences de l'infrarouge lointain est invisible et sa température est située autour de 60°c alors que les infrarouges courts des lampes à quartz sont visibles et beaucoup plus chauds.
Le rayonnement infrarouge

Le rayon vital

Les rayons infrarouges de longueurs d'onde situées entre 4 µm et 14 µm participent activement à la croissance des organismes vivants. Il est reconnu qu'ils ont une action favorable sur la santé et les mécanismes de guérison. A ce sujet voir l'article sur le chauffage biocompatible.

Le rayonnement permanent :

Pour être confortable et économe, le chauffage ne doit pas créer de vagues de chaleur, appelées variations temporelles, ce qui se produit lorsque le flux infrarouge disparaît entre deux activations du thermostat. La sensibilité de la régulation et l'inertie doivent être adaptées pour garantir une bonne stabilité de la température de surface. Les dernières améliorations apportées à la technologie des émetteurs infrarouges vont dans ce sens. Pour compenser le manque d'inertie des matériaux légers, des panneaux infrarouges sont équipés d'une régulation de puissance à étages qui assure un flux radiant permanent.

Les miroirs à infrarouges sont les premiers panneaux rayonnant IR lointains apparus sur le marché dans les années 90. Des résistances surfaciques imprimées sont déposée sous vide sur le verre à l'arrière du miroir par vaporisation : c'est la technologie dite "plasma".

Ce type d'émetteur infrarouge ne possède pas ou très peu d'inertie. Pour être confortable, il doit donc fonctionner en continu. On utilisera de préférence les miroirs infrarouges en appoint dans une pièce de vie, ou pour réchauffer les occupants dans une salle de bain par exemple. Dans ces conditions, la puissance sera inférieure à 800 watts.

Aujourd'hui, les radiateurs à IRL se déclinent surtout dans le haut de gamme en France, alors qu'en Allemagne de nombreux fabricants développent des technologies utilisant des matériaux composites meilleur marché. Voir l'annuaire.

Les avantages des émetteurs infrarouges

Aptes à produire un très bon confort thermique et un chauffage peu énergivore,
Pas de déperdition spatiale (stratification de l'air proche de 0),
Idéal pour les grandes hauteurs sous plafond,
Moins de perte par renouvellement de l'air qu'un chauffage convectif,
La qualité de l'air n'est pas modifiée,
L'air n'est pas directement chauffé et reste environ 2°C sous la consigne,
Peut être utilisé en chauffage directif vers les personnes,
Le rayonnement infrarouge a des effets positifs sur la santé en général,
Existe en versions décoratives.

Leurs points faibles :

Ne doit pas être orienté vers des parois mal isolées,
Risque de déperditions importantes si les parois sont mal isolées,
Régulataion inconfortable en l'absence d'inertie
L'espace devant le radiateur doit être totalement dégagé,
Puissance surfacique réduite par rapport aux émetteurs muraux plus convectifs,
Assez coûteux à l'achat.

Références :

Plusieurs études ont démontré qu'un bon usage des panneaux IR longs permet de réduire de façon sensible la consommation d'énergie nécessaire au chauffage d'un logement.

Durant l'hiver 2008/2009, un chercheur de l'Université allemande de Kaiserslautern a réalisé une étude comparative de la consommation d'énergie de deux systèmes de chauffage domestique : un chauffage central conventionnel alimenté par une chaudière au gaz, et un chauffage électrique direct fourni par des panneaux rayonnants à infrarouges longs.

Cette expérience intitulée "Étude de cas des différences entre un chauffage infrarouge et un chauffage au gaz dans de vieux bâtiments résidentiels" a mis en évidence la possibilité de réaliser d'importantes économies d'énergie en utilisant des panneaux IR lointains. Ainsi sur la même période, la différence des consommations mesurées dans les deux appartements témoins situés dans le même immeuble a montré que le système de chauffage au gaz (187 kWh/m²) était 2,5 fois plus énergivore que des panneaux IR (71 kWh/m²) utilisés en chauffage directif vers les personnes.

Les liens vers cette étude et d'autres données sont à la rubrique consommation.