La BAR-TH-117, le CEE pour chauffer au plus juste

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 :

Zone climatique	Maison individuelle	Appartement avec chauffage individuel	Appartement avec chauffage collectif
H1	1700	1200	1600
H2	1400	980	1300
H3	930	650	890

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).