Chauffage électrique

Radiateur électrique : comprendre le fonctionnement

Publié le

Contrairement aux émetteurs à eau chaude utilisés dans le cas d’un chauffage central, les émetteurs électriques génèrent directement la chaleur qu’ils diffusent dans la pièce où ils sont installés.

 

« L'effet joule » : un effet de production de chaleur qui survient lors du passage d’un courant électrique dans un conducteur présentant une résistance.

La prime économies d'énergie

Bénéficiez d'une prime pour vos travaux d'économies d'énergie et ce, sans conditions ressources !

Principe de fonctionnement

1. Des systèmes basés sur « l’effet joule » !

Contrairement aux émetteurs à eau chaude utilisés dans le cas d’un chauffage central, les émetteurs électriques génèrent directement la chaleur qu’ils diffusent dans la pièce où ils sont installés. Ils utilisent pour cela « l’effet joule » : un effet de production de chaleur qui survient lors du passage d’un courant électrique dans un conducteur présentant une résistance. C’est sur ce même principe que fonctionne votre four ou votre bouilloire électrique !

Radiateur

Les principaux atouts de l’effet joule sont sa simplicité et une efficacité de 100% pour transformer l’électricité en chaleur.

2. Transmettre la chaleur dans un logement

Même si tous les émetteurs électriques utilisent le principe de « l’effet joule », toute la difficulté est ensuite de diffuser efficacement la chaleur dans la pièce, pour un confort optimal de l’occupant ! Deux principaux phénomènes physiques sont alors mis en jeu :

  • La convection : le transfert de chaleur se fait par le déplacement d’un fluide dans un milieu donné. Ainsi, au contact d’une surface chaude, l’air se réchauffe et va avoir tendance à s’élever. Un mouvement de circulation de l’air dans la pièce se met en place et permet  la diffusion de la chaleur. La convection est alors naturelle. On parle de convection forcée lorsque la mise en mouvement du fluide est réalisée par un système mécanique (un ventilateur par exemple).
  • Le rayonnement : le transfert de chaleur se fait par émission de lumière infrarouge (invisible à l’œil nu). C’est le cas des rayons du soleil qui vont vous réchauffer par une belle journée d’hiver malgré une température extérieure plutôt basse. D’une manière générale, tout corps à une température donnée rayonne de l’énergie.

La quantité de chaleur émise par convection et rayonnement va être différente suivant les émetteurs électriques. La convection sera favorisée au détriment du rayonnement par des températures élevées des surfaces chauffantes. Pour maximiser le rayonnement, on choisira de larges surfaces d’émission à faible température et des matériaux adaptés.

Dans le cas des émetteurs électriques, ces deux phénomènes devront être correctement combinés pour assurer le confort thermiques des occupants.

3. Le confort thermique dans l’habitat

Le confort thermique dans l’habitat n’est pas une problématique qui concerne uniquement, comme on peut le croire parfois, la température de l’air ambiant. Le problème est plus complexe ! 

D’une manière générale, un être humain cherche à maintenir son corps à une température interne proche de 37°C. Il dispose pour cela d’un apport d’énergie interne lié à son métabolisme (issu des aliments que nous mangeons !), et il échange en permanence de l’énergie avec son environnement, principalement par convection et rayonnement.

De nombreux paramètres vont donc avoir un impact sur le confort thermique : des paramètres propres à l’occupant comme l’habillement ou le niveau d’activité, et des paramètres liés à son environnement qui incluent la température de l’air mais aussi :

  • La température des objets et parois qui nous entourent et qui rayonnent de l’énergie dans la pièce. Des températures trop faibles vont être source d’inconfort. C’est le phénomène des « parois froides » qui survient dans les logements peu isolés et chauffés par convection. Même si la température intérieure est de 19-20°C en plein hiver, les parois peuvent être à des températures de l’ordre de 16°C et engendrer une sensation de froid pour les occupants.
  • La répartition de la chaleur dans la pièce va également jouer un rôle important. Si votre thermostat affiche 19°C, cela ne veux pas dire que cette température est homogène dans votre pièce. On observe souvent de grandes différences de  température entre le sol et le plafond, à proximité des fenêtres ou à côté des radiateurs. Des gradients de température trop importants sont source d’inconfort.
  • Les mouvements d’air dans une pièce sont source d’inconfort car ils augmentent les échanges thermiques entre la peau et l’air ambiant. D’une manière générale, il vaut mieux éviter les déplacements d’air. Un chauffage purement convectif peut encore poser problème sur ce point là.
  • Le taux d’humidité de l’air de la pièce va également jouer un rôle important. Le taux d’humidité relative de l’air doit être compris entre 40% et 60% pour un confort optimal. Certains systèmes de chauffage peuvent avoir tendance à assécher l’air, notamment si la température des corps de chauffe est trop élevée. Cela est également source d’inconfort pour les occupants.

Il faut donc prendre en compte ces différents phénomènes dans le choix de votre système de chauffage. On recommandera notamment des émetteurs électriques qui ne transmettent pas uniquement la chaleur par convection, mais qui intègrent une part importante de rayonnement.

Il convient également de sélectionner les systèmes de chauffage électriques économiques dits à « chaleur douce » pour éviter les gradients de température trop importants dans la pièce, limiter les mouvements d’air et l’assèchement de l’air ambiant.

Les différents types de chauffages électriques

1. Les émetteurs électriques localisés

  • Convecteur
  • Panneaux rayonnants
  • Radiateurs à inertie
  • Radiateurs à accumulation
  • Sèche serviettes
  • Radiateurs à chaleur douce

2. Les émetteurs électriques répartis

Complètement invisibles pour l’occupant, ces émetteurs sont intégrés dans vos parois (murs, plafonds, planchers) . Grâce à de larges surfaces d’émission de chaleur, ils sont fortement rayonnants et diffusent une chaleur douce et uniforme dans toutes vos pièces. 

Ils doivent par contre être correctement isolés vers l’extérieur pour éviter les déperditions. Toutes les parois peuvent être utilisées pour le chauffage du logement, mais c’est les planchers et plafonds qui sont le plus souvent utilisés comme support.

Plancher rayonnant

Un Plancher Rayonnant Electrique (PRE) est constitué d’un réseau de résistances basse température posées sur un isolant thermique servant à orienter la chaleur vers le haut. Le tout est recouvert et noyé dans une dalle de béton flottante armée de 2 à 5 centimètres d'épaisseur. Pour cette technologie, la part de rayonnement est de l’ordre de 50 à 70%.

isolant

Plafond rayonnant

Un film chauffant est collé au plafond sur un panneau isolant thermique. L’ensemble est ensuite recouvert de plaques de plâtre spéciales. De part son orientation, le plafond chauffant permet de limiter les phénomènes de convection et de produire un chauffage principalement rayonnant à hauteur de 80%.