Types de systèmes de chauffage domestique

Types de systèmes de chauffage résidentiels

Il existe plusieurs types de systèmes utilisés pour fournir de la chaleur dans une maison et il existe de nombreuses variantes dans chaque type. Certains systèmes de chauffage partagent des composants avec les équipements de refroidissement de la maison, et certains systèmes fournissent à la fois le chauffage et le refroidissement. Le terme CVC - chauffage, ventilation et climatisation - est utilisé pour décrire le système de climatisation global d'une maison.

Quel que soit le système de chauffage, de ventilation et de climatisation utilisé, tous les appareils de chauffage ont pour fonction de capter l’énergie thermique d’une source de combustible et de la transférer dans les espaces de vie afin de maintenir une température ambiante agréable. Les systèmes de chauffage peuvent utiliser diverses sources de combustible, notamment le gaz naturel, le propane, le mazout, les biocarburants (comme le bois) et l'électricité. Certaines maisons ont plus d'un système de chauffage, par exemple lorsqu'un sous-sol fini ou fini est chauffé par un système différent de celui du reste de la maison.

Systèmes de chauffage / refroidissement à air forcé

De loin, le système de CVC le plus répandu dans les maisons nord-américaines modernes est le système à air pulsé qui utilise une fournaise avec ventilateur qui fournit de l’air réchauffé aux différentes pièces de la maison par l’intermédiaire d’un réseau de conduits. Les systèmes à air forcé ajustent très rapidement la température d'une pièce et, comme les systèmes de climatisation peuvent partager le même ventilateur et les mêmes conduits, il s'agit d'un système HVAC global efficace.

Sources de combustible: Les générateurs d'air chaud qui alimentent les systèmes à air pulsé peuvent être alimentés au gaz naturel, au propane liquide, au mazout ou à l'électricité.

Distribution: l' air réchauffé par le brûleur ou l'élément de chauffage de la fournaise est distribué via un réseau de conduits vers des registres de chauffage dans des pièces individuelles. Un autre système de conduits renvoie l'air dans le four via des retours d'air froid.

Avantages:

• Les systèmes à air forcé peuvent être filtrés pour éliminer la poussière et les allergènes. Cependant, ils peuvent également augmenter la quantité d'allergènes en suspension dans l'air.
• Un humidificateur (ou un déshumidificateur) peut être intégré au système à air pulsé.
• Les fournaises à air forcé sont relativement peu coûteuses.
• Ces appareils de chauffage peuvent atteindre les cotes AFUE (efficacité annuelle d’utilisation du combustible) les plus élevées de tous les systèmes de chauffage (mais cela ne signifie pas nécessairement qu’il s’agit du moyen le plus efficace de chauffer une maison).
• Les systèmes à air forcé peuvent combiner refroidissement et capacité de chauffage.

Désavantages:

• Nécessite des conduits et prend de la place dans les murs.
• Les ventilateurs de four peuvent être bruyants.
• L'air en mouvement peut distribuer des allergènes.
• L'air en mouvement peut devenir sec s'il n'est pas humidifié.
• Parce que les systèmes à air pulsé chauffent l'air et non les objets dans une pièce, il n'est pas considéré comme la forme de chauffage la plus confortable.

Systèmes de fournaises à gravité

Précurseur des systèmes à air forcé, les générateurs d'air par gravité distribuent également de l'air à travers un système de conduits métalliques. Plutôt que de forcer l'air via une soufflante, les systèmes d'air par gravité fonctionnent selon la simple physique du réchauffement et de la descente de l'air froid. Un générateur d'air par gravité dans un sous-sol réchauffe de l'air, qui monte ensuite dans les différentes pièces par des conduits. L'air frais retourne dans la fournaise via un système de conduits de retour d'air froid. Les fournaises dites "pieuvres" que l'on trouve dans de nombreuses maisons anciennes sont des fournaises à gravité.

Les systèmes d'air par gravité ne sont plus installés, mais dans de nombreuses maisons plus anciennes, ils continuent à fonctionner efficacement.

Source de carburant: Les générateurs d'air chaud à air pulsé peuvent être alimentés au gaz naturel, au propane liquide, au mazout ou à l'électricité.

Distribution : l'air conditionné circule dans un réseau de conduits métalliques.

Avantages :

• Les systèmes gravitaires ne comportent aucune pièce mobile et peuvent durer plusieurs décennies.
• L'équipement du système est très fiable et nécessite peu de maintenance.

Inconvénients :

• L'air ne peut pas être filtré efficacement.
• L'efficacité énergétique est inférieure à celle des nouveaux appareils de chauffage.
• Les ajustements de température sont lents car les systèmes fonctionnent par simple courant de convection.

Systèmes de chauffage radiant au sol

Le chauffage moderne au sol est un type de système de chauffage par rayonnement. Le chauffage par rayonnement est différent de la chaleur à air pulsé en ce sens qu'il chauffe des objets et des matériaux, tels que des meubles et des revêtements de sol, plutôt que simplement de l'air. La plupart des systèmes radiants de toute la maison distribuent la chaleur via de l'eau chaude chauffée dans une chaudière ou un chauffe-eau.

Le chauffage par le sol implique des tubes d'eau en plastique installés à l'intérieur de dalles de béton ou fixés au dessus ou au dessous des planchers de bois. C'est calme et généralement économe en énergie. Il a tendance à chauffer plus lentement et prend plus de temps à s'ajuster que la chaleur à air pulsé, mais sa chaleur est plus constante.

Il existe également des systèmes de plancher qui utilisent un câblage électrique installé sous des matériaux de plancher, généralement des carreaux de céramique ou de pierre. Ils consomment moins d'énergie que les systèmes d'eau chaude et ne sont généralement utilisés que dans de petites pièces telles que les salles de bain.

Sources de combustible : Les systèmes de tuyauterie d’eau chaude sont généralement chauffés par une chaudière centrale, qui peut être alimentée au gaz naturel, au propane liquide ou à l’électricité. L'eau chaude peut également être fournie par des systèmes solaires d'eau chaude, qui sont couramment utilisés pour compléter les systèmes à base de combustible.

Distribution : Les systèmes dans le sol sont généralement distribués par l'eau chaude circulant dans les tubes en plastique.

Avantages :

• Les systèmes radiants fournissent une chaleur confortable et uniforme.
• Lorsqu'ils sont chauffés par des chaudières, les systèmes radiants peuvent être très écoénergétiques.

Inconvénients :

• Les systèmes radiants sont relativement lents à chauffer et à s'adapter aux changements de température.
• L'installation de systèmes dans le sol peut être coûteuse.
• Il est difficile d’avoir accès à des tuyaux cachés si des problèmes d’entretien se posent
• Les systèmes à chaudière ne peuvent pas être combinés avec la climatisation.

Systèmes de chaudière et de radiateur traditionnels

Les maisons et les immeubles d'habitation plus anciens d'Amérique du Nord sont souvent chauffés avec des systèmes de chaudière et de radiateur traditionnels. Celles-ci incluent une chaudière centrale qui fait circuler de la vapeur ou de l’eau chaude par des tuyaux menant à des unités de radiateur placées stratégiquement autour de la maison. Le radiateur classique - une unité verticale en fonte généralement placée près des fenêtres - est souvent appelé radiateur à vapeur, bien que ce terme soit parfois imprécis.

En réalité, il existe deux types de systèmes utilisés avec ces radiateurs plus anciens. Les véritables chaudières à vapeur font effectivement circuler la vapeur gazeuse par des tuyaux conduisant à des radiateurs individuels, qui se condensent ensuite pour revenir à l'eau et retournent à la chaudière pour y être réchauffées. Les systèmes de radiateurs modernes font circuler l'eau chaude sur les radiateurs via des pompes électriques. L'eau chaude libère sa chaleur au niveau du radiateur et l'eau refroidie retourne dans la chaudière pour plus de chauffage. Les systèmes de radiateurs à eau chaude sont très répandus en Europe.

Sources de carburant: Les systèmes de chaudière / radiateur peuvent être alimentés au gaz naturel, au propane liquide, au mazout ou à l'électricité. Les chaudières d'origine pourraient même avoir été alimentées au charbon.

Distribution: La chaleur est produite par la vapeur ou l'eau chaude circulant dans des tuyaux en métal vers des radiateurs profilés pour faciliter le transfert de l'énergie thermique.

Avantages :

• La chaleur radiante est assez confortable et ne dessèche pas l'air comme le fait la chaleur forcée.
• Les radiateurs peuvent être mis à jour pour devenir des radiateurs à plinthes ou à panneaux muraux.
• Lorsque les anciennes chaudières sont remplacées, les chaudières modernes peuvent offrir une très bonne efficacité énergétique.

Inconvénients :

• Les radiateurs peuvent être disgracieux.
• L'emplacement des radiateurs peut limiter le placement des meubles et des couvre-fenêtres.
• Les systèmes à chaudière ne peuvent pas être combinés avec la climatisation.

Radiateur à eau chaude

Une autre forme plus moderne de chaleur rayonnante est le système de plinthes à eau chaude, également appelé système hydronique. Ces systèmes utilisent également une chaudière centralisée pour chauffer l’eau qui circule dans un système de conduites d’eau jusqu’aux unités de chauffage par plinthes profilées qui émettent la chaleur de l’eau dans la pièce via de fines ailettes métalliques entourant la conduite d’eau. Il s’agit essentiellement d’une version mise à jour et évoluée des anciens systèmes de radiateurs verticaux.

Sources de combustible: Les chaudières pour systèmes hydroniques peuvent être alimentées au gaz naturel, au propane liquide (LP), au mazout ou à l'électricité. Ils peuvent également être assistés par des systèmes de chauffage solaire.

Distribution :

• Eau chaude chauffée par une chaudière et raccordée à des plinthes "à ailettes" montées le long des murs. Les ailettes augmentent la surface de dissipation thermique pour plus d'efficacité.
• La chaleur est distribuée par convection naturelle: l'air chaud monte de la plinthe, tandis que l'air froid tombe vers l'unité pour le chauffage.

Avantages :

• Les systèmes hydroniques peuvent offrir une excellente efficacité énergétique.
• Les systèmes hydroniques sont silencieux car il n'y a ni ventilateur ni soufflante.
• La température peut être contrôlée avec précision.
• Les systèmes de radiateur sont très durables et nécessitent peu d'entretien.

Inconvénients :

• Les unités de rayonnement / convection pour plinthes ne doivent pas être obstruées et peuvent poser des problèmes de placement de mobilier et de conception du drapé.
• Les radiateurs sont lents à chauffer.
• Les systèmes d'eau chaude ne peuvent pas être combinés avec des systèmes de climatisation.
• Si la chaleur s'éteint pendant une période prolongée, les tuyaux de chauffage risquent de geler.

Systèmes de chauffage à pompe à chaleur

La pompe à chaleur est la toute dernière technologie de chauffage (et de climatisation) domestique. En utilisant un système similaire à un climatiseur, les thermopompes extraient la chaleur de l'air et la transmettaient à la maison via un système de traitement de l'air intérieur. Les systèmes domestiques standard sont des thermopompes à air qui puisent la chaleur de l'air extérieur. Il existe également des pompes à chaleur géothermiques ou géothermiques qui puisent la chaleur dans les profondeurs du sol, ainsi que des pompes à chaleur à base d'eau qui dépendent de la chaleur d'un étang ou d'un lac.

Un type courant de pompe à chaleur à source d’air est le système mini-split, ou sans conduit. Celui-ci comporte un compresseur extérieur relativement petit et un ou plusieurs systèmes de traitement de l'air intérieur faciles à ajouter aux ajouts de pièces ou aux zones éloignées d'une maison. De nombreux systèmes de pompe à chaleur sont réversibles et peuvent être commutés en mode climatisation en été. Les pompes à chaleur peuvent être économes en énergie, mais elles ne conviennent que dans des climats relativement doux. ils sont moins efficaces par temps très chaud et très froid.

Sources de combustible: Les pompes à chaleur sont généralement alimentées à l'électricité, bien que des modèles au gaz naturel soient également disponibles.

Distribution : La chaleur (et le refroidissement) est fournie par des unités murales qui soufflent de l'air sur les serpentins de l'évaporateur et sont reliées à une pompe extérieure qui extrait ou absorbe la chaleur de l'extérieur.

Avantages :

• Les systèmes offrent à la fois le chauffage et le refroidissement.
• Les pompes à chaleur peuvent être très éconergétiques.
• Les unités murales individuelles permettent un contrôle précis de chaque pièce.
• Les ventilateurs sont plus silencieux que les systèmes à air pulsé centraux.
• Aucun conduit n'est requis.

Inconvénients :

• Les pompes à chaleur conviennent mieux aux climats relativement doux.
• La distribution d'air chauffé ou refroidi peut être limitée car elle provient d'une seule unité (dans chaque pièce ou zone).

Systèmes de chauffage à résistance électrique

Les plinthes chauffantes électriques et les autres types de radiateurs électriques ne sont pas couramment utilisés dans les systèmes de chauffage domestique, principalement en raison du coût élevé de l'électricité. Cependant, ils restent une option populaire pour le chauffage d'appoint dans les sous-sols aménagés, les bureaux à domicile et les locaux saisonniers (tels que les porches et les solariums trois saisons). Les radiateurs électriques sont faciles et peu coûteux à installer et ne nécessitent aucun conduit, pompe, système de traitement de l'air ou autre équipement de distribution. Les unités sont peu coûteuses, ne comportent aucune pièce mobile et ne nécessitent pratiquement aucun entretien.

En plus des plinthes chauffantes conventionnelles, il existe des chaufferettes radiantes électriques qui chauffent avec des radiations. Celles-ci sont généralement installées près du plafond et sont dirigées vers les occupants de la pièce, fournissant ainsi une chaleur plus concentrée que celle obtenue avec les plinthes. Les appareils de chauffage par rayonnement consomment également moins d'énergie que les plinthes.

Distribution : Les plinthes chauffantes utilisent la convection naturelle pour faire circuler la chaleur dans la pièce. Les appareils de chauffage muraux et de nombreux appareils de chauffage spéciaux (comme les appareils de chauffage toekick) sont généralement équipés de ventilateurs internes qui expulsent l'air chauffé.

Avantages :

• Les unités de chauffage sont polyvalentes et peuvent être installées presque n'importe où.
• Les systèmes n'ont besoin que d'un circuit électrique pour leur alimentation.
• Les unités sans ventilateurs fonctionnent en silence.
• Les radiateurs électriques chauffants chauffent des objets de la pièce, similaires à la chaleur rayonnante du sol.
• Aucun conduit ou installation coûteuse n'est nécessaire.

Inconvénients :

• Les appareils de chauffage électriques sont très coûteux à utiliser.
• Ils consomment beaucoup d’électricité et contribuent donc de manière disproportionnée à la surutilisation du réseau de distribution d’électricité et aux problèmes connexes.
• La plupart de l'électricité étant générée par des centrales au charbon, les chauffages électriques, bien que propres à fonctionner, contribuent de manière significative à la pollution de l'air et au carbone atmosphérique.