Catégorie : Financement

Quel est le point commun entre une chaudière au gaz, au fioul et aux granulés ? Les radiateurs et leur robinet thermostatique. Dans cet article, vous allez apprendre le fonctionnement de ces radiateurs ainsi que les économies à faire avec les robinets thermostatiques, notamment en profitant de l’aide via le CEE BAR-TH-117.

Les radiateurs et leur régulation

Les types de radiateurs et l’applicabilité de la BAR-TH-117

Le radiateur à eau est le plus ancien des systèmes de chauffage à eau. Il est apparu en 1900 : il s’est malgré tout développé assez récemment avec l’essor du fioul en 1950 puis du gaz en 1960. C’est un système dans un premier temps réservé aux bourgeois. La classe ouvrière, elle, continue de se chauffer au charbon en ville et au bois en campagne (bien moins confortable pour les poumons). De par cette caractéristique historique, les premiers radiateurs sont avant tout des objets de décoration sculptés et dorés.

Assez rapidement, ces radiateurs en fonte sont équipés de vannes afin de régler la chaleur pièce par pièce.

Aujourd’hui on retrouve principalement 2 types de radiateurs dans les logements :

• Les radiateurs en fonte, les plus vieux, très souvent présents dans les bâtiments anciens qui ont été équipés assez tôt d’un chauffage central. On en retrouve de toutes les couleurs car c’est un équipement qui se peint assez facilement et doit même obligatoirement l’être pour ne pas rouiller.
• Les radiateurs en aluminium, dit à ailettes. On en retrouve 2 sortes : ceux qui fonctionnent par module et les panneaux avec la grille au-dessus.

Les radiateurs en fonte ne sont pas ce qui ce fait de plus efficace en terme d’efficacité par rapport à la surface, ils ont aussi l’inconvénient de ce corroder de l’intérieur avec le temps.

Aujourd’hui, pour un radiateur neuf, le choix des radiateurs aluminium est le meilleur en terme d’efficacité par rapport à leur surface.

Le fonctionnement

Le circuit de chauffage

Pour mettre en chauffe les radiateurs, de nombreux éléments sont nécessaires :

1. Au moins une de ces sources de chaleur :
   • Une chaudière, gaz, fioul ou bois.
   • Une pompe à chaleur.
   • Et enfin un réseau de chaleur urbain.
2. Un réseau d’eau chaude aller et retour (CEE de celui ci ici et vidéo explicative ici)
3. Une pompe (aussi nommée circulateur) afin de faire circuler l’eau dans le réseau.
4. Un tas de petits équipements qui seront décrits dans un article plus généraliste.
   • Vase d’expansion.
   • Purgeur d’air.
   • Soupape de sécurité.
   • Pot d’injection de produit.
   • Disconnecteur…

Le circuit de chauffage permet ainsi de transporter la chaleur de la production vers l’émission de chaleur, nos fameux radiateurs.

Le radiateur

Le radiateur est, comme on l’a vu, l’élément qui émet la chaleur dans notre pièce. Il maximise l’échange thermique entre l’eau et l’air.

Il a 4 points de raccordement :

• Le premier point de raccordement est l’arrivée d’eau chaude dans le radiateur, c’est ici que l’on place le robinet (thermostatique, connecté, classique). C’est la que va venir s’installer notre robinet pour bénéficier de la BAR-TH-117.
• Le second point de raccordement est la sortie d’eau tiède en bas du radiateur.
• Le troisième est le purgeur d’air manuel en haut du radiateur. Le purgeur peut s’ouvrir soit avec une clef carré, soit avec un tournevis plat.
• Et enfin, le quatrième est la vidange basse pour vider le radiateur.

Idéalement chaque radiateur a des vannes manuelle pour pouvoir l’isoler du reste du circuit et le changer sans impacter les autres radiateurs.

Il y a aussi des vannes d’équilibrage sur la sortie des radiateurs afin de répartir au mieux le débit d’eau. La vanne d’équilibrage est souvent intégré au kit de raccordement du radiateur sous la forme d’un petit robinet d’angle. Il faut parfois enlever le bouchon ou le cache et le manœuvrer au tournevis plat.

Calculs des échanges thermiques d’un radiateur

Dans un radiateur, l’eau arrive en haut et sort en bas. Cela permet d’avoir une circulation, dite en contre-courant (anti-méthodique) afin de maximiser les échanges thermiques.

Les échanges

L’échange thermique dans un radiateur ce décompose en plusieurs échanges de chaleur élémentaires :

• Une convection forcée entre l’eau chaude et le radiateur.
• Une conduction à travers le radiateur avec un effet d’ailette pour augmenter la surface d’échange avec l’air.
• Une convection naturelle entre l’air et le radiateur ainsi que le rayonnement de celui-ci.

C’est cette convection naturelle qui est l’échange limitant avec le rayonnement. Elle a le plus faible coefficient d’échange des 3. Afin de maximiser cette échange les fabricants de radiateurs ont développé plusieurs techniques.

• Augmenter la surface d’échange entre l’air et le radiateur. Cela se fait en ajoutant des ailettes sur le radiateur qui ne contiennent pas d’eau. Sur les radiateurs anciens en fonte, ce système n’était pas utilisé, d’où leur efficacité limitée en terme de rapport puissance / surface occupée au mur.
• Augmenter la température de l’eau, mais ce qui devient de plus en plus limité avec les nouveaux systèmes de chauffage basse température (chaudière à condensation, pompe à chaleur).
• Augmenter la surface apparente du système, afin d’augmenter le rayonnement. C’est le concept des panneaux rayonnants.

Les formules des échanges thermiques d’un radiateur

Pour mieux comprendre ces échanges thermiques, voici quelques formules tirée du Livre Introduction aux transferts thermiques de J.F. SACADURA première édition et de mes enseignements de l’INSA Strasbourg.

• Pour la convection naturelle en régime laminaire : Nu=0.479*Gr^(1/4) pour l’air (Nu étant le nombre de Nusselt et Gr le nombre de Grashof.
• Pour la convection naturelle en régime turbulant (Gr>10^9 (cependant une zone de transition existe de 10^6 à 10^10)) : Nu=0.13 (Gr*Pr)^(1/3) (MAC ADAMS) avec Pr le nombre de Prandtl.
• Le coefficient de convection hc est ensuite calculé ainsi : hc=Nu*lambda/Lc (lambda étant le coefficient de conduction moyen de l’air (entre le bas et le haut du radiateur), Lc étant la longueur caractéristique de l’échange, ici la hauteur du radiateur).
• En convection, la plus grande partie des formules de régime turbulent se base sur des corrélations expérimentales.
• Pour les échanges par rayonnement, il existe des méthodes mathématiques complexes afin de calculer précisément les échanges. Cependant une méthode simplifiée permet d’estimer les échanges lorsque les températures sont proches (relativement, par rapport au zéro absolu). Le coefficient d’échange est ainsi calculé : hr=4*sigma*T^4 (sigma étant la constante de Stefan-Boltzmann, et T étant la température moyenne entre celle de la pièce et celle de la surface du radiateur en Kelvin, soit la température en degrés Celsius auquel on ajoute 273.15).

La régulation des radiateurs avec un robinet thermostatique (BAR-TH-117)

Comment augmenter sa consommation de chauffage ?

Il faut savoir que la consommation de chauffage d’un logement peut être élevée à cause de plusieurs facteurs :

• L’isolation est insuffisante.
• Le système de production de chaleur a un faible rendement.
• Des parois froides diminuent le confort thermique. La température ressentie étant (de manière simplifiée) la moyenne entre la température de l’air et celle des parois environnantes.
• Des fuites d’air non maîtrisées créent des courants d’air.
• Les locaux sont humides et augmentent la sensation de froid.
• La chaleur est mal répartie. Typiquement le cas avec les immeubles haussmannien où il faut 25°C au plafond pour avoir 20°C à 1,5m.
• Et enfin, le dernier cas, la régulation est très instable et crée des pics de surchauffe inutile.

C’est ce dernier cas sur lequel agira le robinet thermostatique. En effet si on régule manuellement la température, on va avoir tendance à surchauffer, pour que, quelque soit la température extérieure, la température intérieure soit de minimum 20°C.

Rôle et fonctionnement d’un robinet thermostatique éligible à la BAR-TH-117

Le rôle d’un robinet thermostatique va être de gérer le débit d’eau dans le radiateur en fonction de la température intérieure. Si celle-ci est trop faible, le robinet s’ouvre, si elle est trop élevée, le robinet se ferme. On se rapproche ainsi constamment de la température de consigne quelque soit les variations de température dehors.

Le robinet thermostatique BAR-TH-117 fonctionne en exploitant le lien entre la variation de température et la variation de volume d’un fluide. Ce fluide peut être un liquide, un gel ou un gaz. Le thermostatique peut être installé à l’intérieur du robinet, ou en déporté.

Son prix va d’une quinzaine d’euros pour le basique non programmable à une centaine d’euros pour un modèle connecté en passant par une cinquantaine d’euros pour des robinets thermostatique à programmation horaire. Avec ou sans prime CEE BAR-TH-117, le coût de l’investissement reste très réduit pour un gain de chauffage de 5 à 20% sur la facture annuelle.

Présentation de la fiche CEE BAR-TH-117 sur les robinets thermostatique

Conditions d’éligibilité au CEE BAR-TH-117

Ce CEE ce trouve être assez restrictif contrairement à d’autres. Voici les conditions d’éligibilité :

• Ce CEE est uniquement applicable aux bâtiments d’habitation existant (comme tout les CEE BAR).
• Afin d’être éligible, le chauffage central doit fonctionner avec une chaudière existante, donc ici pas de réseau de chaleur ou de chauffage solaire.
• Les robinets thermostatiques doivent être posés par un professionnel (ce qui va considérablement augmenter leur coût pour une opération très simple).
• On considère une durée de vie conventionnelle de l’équipement de 20 ans.

La grille kWh cumac pour les robinets thermostatiques

Le nombre de kWh cumac obtenu par la pose des robinets thermostatiques correspond au nombre de robinet thermostatique neuf installé multiplié par :

Pour rappel, voici la carte de France des zones climatiques ci-dessous.

Les montants de CEE

En partant d’un prix marché de 0.8c/kWh cumac au moment ou j’écris ces lignes, que ce soit pour le CEE classique ou le CEE précarité, le montant de la subvention pour l’installation de robinet thermostatique est de 10 € par robinet. Ce montant pour le CEE BAR-TH-117 est d’après moi peu encourageant, même en CEE précarité où il monte à 20 € (montant cumac doublé).

Le chauffage au bois dans la maison se retrouve sous 2 formes dans les primes CEE : BAR-TH-112 pour les poêles à bois et BAR-TH-113 pour les chaudières à bois, granulés et autre biomasse. Dans cet article, nous allons traiter de la première et de son application ainsi que des systèmes de chauffage au bois ou granulés indépendants.

Les modes de chauffage à bois et granulés et compatibilité avec la prime CEE BAR-TH-112

Il existe différentes possibilités pour se chauffer au bois (buche ou granulés) sans chaudière (et donc sans circuit d’eau) :

La cheminée bois

La cheminée au bois est le plus vieux moyen de chauffage d’intérieur, c’est aussi le moins efficace. Il diffuse dans la pièce entre 5 % et 15 % de la chaleur contenue dans le bois (en général des buches). Le principal avantage de ce mode de chauffage est sa simplicité. Il est capable de faire brûler toute taille de bois tant que celui-ci n’est pas trop humide.

Il a par contre de nombreux autres inconvénients en plus du faible rendement. Ce mode de chauffage au bois reste dangereux, en effet, le tirage thermique étant très variable. Les fumées peuvent envahir le domicile. Une mauvaise combustion peut se produire et provoquer la formation de monoxyde de carbone mortel. On recense beaucoup d’accidents à cause de ce mode de chauffage au bois.

Ce mode de chauffage n’est pas éligible à la prime CEE BAR-TH-112 et est limité à un usage d’appoint, voire interdit dans certaines communes.

L’insert bois ou granulés et éligibilité aux aides CEE BAR-TH-112

L’insert bois ou granulé est une évolution de la cheminée. Ce mode de chauffage au bois peut être considéré comme une évolution de la cheminée à foyer ouvert. Le principe de fonctionnement est de mettre en place l’insert à l’emplacement de la future cheminée et de construire celle-ci autour. On pourrait décrire ce système comme étant un poêle encastré.

Ce système à de nombreux avantages. Il permet d’obtenir de bons rendements, la flamme est en général visible, l’apport d’air est contrôlé. Ce type de dispositif limite grandement les risques d’intoxication ou de brûlure. Il a toutefois quelques inconvénients, du fait de sa position et de son encastrement, la diffusion de la chaleur est limitée dans la pièce.

Ce dispositif si son rendement est suffisant peut être éligible à la prime CEE BAR-TH-112 « Appareil indépendant de chauffage au bois » du dispositif d’aide gouvernementale

Poêle à bois ou à granulés et éligibilité aux aides CEE BAR-TH-112

Le poêle à bois est très similaire à son homologue l’insert, il se démarque par l’absence de parement de celui-ci. C’est en effet un appareil qui est prêt à poser, pas de parement nécessaire. C’est en général dans cette catégorie que l’on retrouve les appareils les plus performants, car ils ont de par leur indépendance, une surface d’échange avec l’ambiance bien plus grande.

Il existe une grande variété de ces systèmes, ils peuvent être caractérisés de la manière suivante :

• Les poêles designs : ils fonctionnent principalement au bois et ont des formes arrondies avec une grande vitre afin de voir le foyer. Les rendements sont en général assez bas, ce sont des poêles de décoration.
• Les poêles en fonte : ce sont des modèles que l’on retrouve à l’origine dans les zones montagneuses. Du fait de leur possibilité d’utiliser du bois de grande taille, jusqu’à un mètre pour certains et de leur puissance développée par rapport à leurs tailles et masses, ils sont idéals pour des conditions difficiles en montagne. Certaines de ces évolutions de poêles sont éligibles sont aides notamment via la prime CEE BAR-TH-112.
• Les poêles à inertie : c’est une catégorie assez large. Elle va des poêles avec de la pierre autour pour retenir une partie de la chaleur aux poêles de masse de plusieurs tonnes. Plus lourd est le poêle, plus il sera efficace, car il diffusera la chaleur longtemps. Le principe de fonctionnement sur les poêles de masse est de brûler du bois pendant quelques heures et ensuite le poêle diffusera la chaleur tout au long de la journée.
• Les cuisinières utilisées comme mode de chauffage sont également éligibles à la CEE et permettent également de cuisiner avec.

Bois ou granulé

Les granulés sont une évolution industrielle du bois sous forme de buche afin de tirer au mieux parti de celui-ci. Ils sont composés de bois broyé, séché et aggloméré sous forme de granulé. La principale raison à cela est de permettre l’automatisation du chargement de celui-ci pour la combustion.

Chacun de ces combustibles a ces avantages et inconvénients. Ils sont détaillés ci-dessous.

Avantage des buches

• Il est possible d’être indépendant en termes de combustible si on a un bois,
• Le cout des buches, même si on l’achète reste très bas,
• Les poêles à buche ce trouve facilement en occasion ou neuf à un prix plus bas que leur homologue à granulé,
• Les poêles fonctionnent manuellement, ce qui en cas de perte d’électricité ou de panne les rend plus résilients
• Les buches sont dans une cheminée, un insert ou un poêle, il n’y a que leur longueur qui les rendra compatibles ou non avec votre installation.

Inconvénient des buches

• Il est nécessaire de les faire sécher si le bois est humide, si l’on coupe son bois il y aura un séchage en plusieurs étapes :
  1. Le séchage de la bille de bois,
  2. Puis le séchage sous couvert des buches,
  3. Et enfin le séchage intérieur des buches,
• Un bois humide brûlera mal (perte de rendement) et encrassera plus vite des conduits,
• En fonction des essences, il génèrera plus ou moins de cendre et encrassera plus ou moins les conduits.

Avantage des granulés

• Ils sont calibrés, ce qui leur permet d’être utilisés dans un poêle muni d’un système de chargement automatique (vis sans fin…),
• Leur faible teneur en eau leur permet de produire un meilleur rendement de combustion,
• Ils s’achètent en sachet, ce qui rend leur manutention plus facile.

Inconvénient des granulés

• Leur prix est élevé,
• Le prix des poêles à granulés est plus élevé (pièce mécanique supplémentaire),
• Ils ne peuvent pas être fabriqués par soi-même.

La double combustion/postcombustion, qu’est ce que c’est ?

Lors de la combustion du bois, la réaction suivante se produit :

C + O2 => CO2 + chaleur

Le C est le carbone provenant du bois, le dioxygène O2 vient de l’air ambiant et le CO2 se retrouvant dans les fumées.

Les problèmes

Cependant, la réaction réelle n’est pas celle-là, mais est bien plus complexe :

C + H2O +O2 + N2 => CO2 + CO + O2 + H2O + H2 + N2 + NO2 + N2O + NO + NOx + chaleur (équation non équilibrée)

Les réactions non désirées sont :

• La combustion incomplète du carbone donne du monoxyde de carbone. Cela est dû au fait que même s’il y a suffisamment d’air le mélange entre un combustible solide et l’air est imparfait.
• L’eau contenue dans le bois peut subir un craquage aux endroits où la température est supérieure à 900 °C. Ainsi de l’hydrogène et de l’oxygène sont produits,
• Le diazote contenu dans l’air d’oxyde à cause de la chaleur produit des oxydes d’azote aussi appelé NOx si la température de la flamme est trop élevée.
• Une partie du dioxygène et du diazote contenu dans l’air ne subit pas de réaction chimique, ces gaz sont échauffés inutilement et réduisent le rendement.

Les solutions

Afin de réduire cela, plusieurs solutions existent :

• D’une part, diminuer la température de la flamme pour éviter la formation d’oxydes d’azote (ils augmentent le rendement, mais sont une cause des pluies acides).
• D’autre part, diminuer la température de la flamme pour éviter le craquage de l’eau (qui diminue le rendement).
• Pour la chaleur perdue dans les gaz, diminuer la température des fumées en créant une circulation plus longue de celle-ci dans le poêle (plus d’échange de chaleur avec la pièce).
• Enfin, pour rebrûler les gaz de combustion partielle (monoxydes de carbone en particulier), il est possible d’effectuer une seconde combustion afin de brûler ces imbrûlés.

Le principe de la double combustion est donc de provoquer une seconde combustion dans les fumées en apportant de l’air. Cette postcombustion demande une température de fumée d’un minimum de 600 °C environ afin d’amorcer la réaction suivante :

2CO + O2 => 2CO2 + chaleur

Si du dihydrogène a été produit s’il y a eu un craquage de l’eau, celui-ci sera également brûlé.

Cette seconde combustion provoque des flammes bleues là où elle se produit. Elle produit également de la chaleur supplémentaire.

La prime CEE poêle à bois pour la maison BAR-TH-112

Cette prime CEE BAR-TH-112 s’applique uniquement aux maisons individuelles. La fiche s’applique aux appareils indépendants de chauffage au bois c’est-à-dire les inserts et poêles à buche ou à granulés.

Afin de bénéficier de cette prime CEE plusieurs conditions doivent être remplies :

Pour les poêles, inserts et cuisinière avec du bois buche

Les conditions d’éligibilités de l’appareil de combustion sont les suivantes :

• Le rendement nominal de l’appareil est supérieur ou égal à 75 %.
• Les émissions de particules dans les fumées sont inférieures à 40 mg/Nm3.
• En termes de polluant, les émissions de monoxyde de carbone dans les fumées sont inférieures à 1500 mg/Nm3 de fumée soit 0,12 %.
• Encore en polluant, les émissions de NOx dans les fumées doivent être inférieure 200 mg/Nm3.

Pour les poêles, inserts et cuisinière fonctionnant avec des granulés

Les conditions d’éligibilités de l’appareil de combustion sont les suivantes :

• Le rendement nominal de l’appareil est supérieur ou égal à 87 %.
• Les émissions de particules dans les fumées sont inférieures à 30 mg/Nm3.
• En termes de polluant, les émissions de monoxyde de carbone dans les fumées sont inférieures à 300 mg/Nm3 de fumée soit 0,12 %.
• Encore en polluant, les émissions de NOx dans les fumées doivent être inférieure 200 mg/Nm3.

Les concentrations dans les fumées sont exprimées en mg/Nm3 à un mélange air combustible permettant de retrouver dans les fumées une concentration de dioxygène de 13 %.

Si l’entreprise vous indique que le poêle ou l’insert a le label Flamme verte 7*, il sera éligible aux CEE à partir du moment ou vous le faite installé par un professionnel habilité.

Montant de la prime CEE BAR-TH-112

Le montant de kWh cumac est unique quelque soit la puissance et dépend uniquement du lieu d’installation.

L’aide pour se CEE ne dépendant pas de la puissance il favorise les petites installations au détriment des gros poêles à bois.

Ci-dessous, la fiche CEE dans le cas du poêle à bois ou à granulés.

Pour en savoir plus sur les CEE vous pouvez retrouver nos articles à ce sujet ici : Le CEE VMC simple flux, le CEE isolation des réseaux chauds et une analyse des abus CEE.

Le dispositif CEE est également cumulable avec le dispositif MaPrimeRénov’.

Les CEE isolation seront sous surveillance en 2021. En effet, le gouvernement Macron va suivre de près les demandes de CEE à partir du 1er janvier 2021.

Fiches CEE isolation concernées

L’arrêté du 16 octobre 2020 qui modifie l’arrêté du 29 décembre 2014 a durci les contrôles sur les CEE qui concernent l’isolation. Ceci fait suite à des abus et des émissions de faux CEE. Les fiches concernées sont les suivantes :

• BAR-EN-102 qui concerne l’isolation des murs en résidentiel en France métropolitaine,
• BAR-EN-107 qui concerne l’isolation des murs en résidentiel en France d’outre-mer,
• BAR-EN-102 qui concerne l’isolation des murs en tertiaire en France métropolitaine,
• BAT-EN-108 qui concerne l’isolation des murs en tertiaire en France d’outre-mer,
• IND-EN-101 qui concerne l’isolation des murs des bâtiments industriels en France d’outre-mer,
• IND-UT-131 qui concerne l’isolation des parois d’installation industrielle (cuves…) en France métropolitaine,

Ces nouvelles mesures ciblent particulièrement l’outre-mer et renforcent les contrôles sur les CEE précarité.

Contrôles sur les CEE de l’isolation concernés

Cet arrêté fixe des objectifs de volume de contrôle. Les pourcentages de contrôles seront les suivants :

• Sur le résidentiel, le CEE BAR-EN-102 – Isolation des murs,
  • 10 % pour les contrôles physiques et 30 % pour les contrôles distants pour le CEE précarité,
  • 5 % pour les contrôles physiques et 15 % pour les contrôles distants pour le CEE classique,
• Ensuite en résidentiel, le CEE BAR-EN-107 – Isolation des murs en outre-mer,
  • 10 % pour les contrôles physiques et 30 % pour les contrôles distants pour le CEE précarité,
  • 5 % pour les contrôles physiques et 15 % pour les contrôles distants pour le CEE classique,
• En tertiaire, la fiche CEE BAT-EN-102 – Isolation des murs,
  • 5 % pour les contrôles physiques et 15 % pour les contrôles distants pour le CEE classique,
• Encore en tertiaire, la fiche CEE BAT-EN-108 – Isolation des murs en outre-mer,
  • 5 % pour les contrôles physiques et 15 % pour les contrôles distants pour le CEE classique,
• Maintenant en industriel, la fiche CEE IND-EN-101 – Isolation des murs,
  • 5 % pour les contrôles physiques et 15 % pour les contrôles distants pour le CEE classique,
• Et enfin en industriel, la fiche IND-UT-131 – Isolation thermique des parois planes ou cylindriques sur des installations industrielles,
  • 5 % pour les contrôles physiques et 15 % pour les contrôles distants pour le CEE classique.

Une lutte contre les arnaques à l’isolation à 1€

Les contrôles seront donc bien plus fréquents, ce qui permettra d’éviter les abus, que ce soit sur les dossier de CEE ou sur les entreprises réalisant des travaux de mauvaise qualité. Cela permettra d’attraper les entreprises qui ne font pas ou que partiellement les travaux ou ne mettent pas en place l’isolant prévu. Plus grave, certains réalisent des travaux d’isolation par l’extérieur sans prendre en compte la migration d’humidité et créent ainsi des problèmes d’humidité majeurs qui mettent en danger la structure du bâtiment. Ce renforcement permettra de purger le domaine des arnaques au CEE actuellement en vogue et fera peut être monter le prix du MWh cumac.