Le chauffage radiant

Le système de chauffage radiant à l’eau ou électrique est un système de chauffage des planchers, des murs ou des plafonds basé sur la diffusion d’infrarouges sains et très confortables, produisant dans l’habitat une chaleur douce et uniforme.

Le chauffage radiant et la masse thermique

Pour comprendre le fonctionnement de ce type de système, il faut d’abord saisir comment fonctionne une masse thermique. Qu’est-ce que la masse thermique?

Il s’agit de matériaux denses et sombres ayant la capacité d’absorber la chaleur du rayonnement solaire provenant de la fenestration ou d’un système de chauffage. En période plus fraîche, les matériaux diffusent donc peu à peu et de façon homogène de la chaleur sous forme d’infrarouges sains et confortables dans tout l’habitat.

Dans le cas du chauffage radiant, ou chauffage infrarouge, la masse thermique est généralement constituée d’une dalle de béton dans laquelle est installé un réseau de tuyaux. Ces derniers contiennent de l’eau qui sera chauffée, soit de façon naturelle par le rayonnement solaire, soit par de l’électricité ou tout autre système de chauffage.

Une dalle de béton bien isolée, disposée dans une température ambiante de vingt degrés Celsius, est étonnamment tiède et on peut y marcher en chaussettes avec beaucoup de confort. Toutefois, si l’on souhaite pouvoir circuler pieds nus pour le même degré de bien-être, le chauffage radiant peut être une solution envisageable, mais plus coûteuse.

Avantages du système de chauffage radiant

Un grand avantage de ce type de chauffage est que la température de l’environnement de vie devient relativement uniforme sur toute la hauteur de l’habitat. Le principe du chauffage radiant repose sur le fait que la masse thermique diffuse sa chaleur douce en réchauffant tous les matériaux qui se trouvent aux alentours en plus de l’air ambiant du bâtiment.

Ainsi, la différence de température entre le plancher et le plafond est très faible pour un climat de confort plus homogène. Ceci offre une alternative intéressante aux plinthes électriques (mais plus coûteuse que celles-ci) ou aux systèmes à air pulsé, dans lesquels la température tend à être plus élevée au plafond qu’au niveau du sol.

Cela dit, selon les principes de la maison haute-performance, quel que soit le système de chauffage, la température est généralement assez uniforme. Cette alternative est donc surtout pertinente dans les maisons standards qui sont peu performantes.

Risques de surchauffes : comment les éviter stratégiquement

Le principal inconvénient d’un chauffage radiant dans une maison solaire passive est que la dalle de béton de quatre à cinq pouces d’épaisseur, chauffée par le système de chauffage, prend un certain temps à diffuser sa douce chaleur.

Par exemple, si l’on souhaite avoir un plancher chaud et confortable le matin à son levé, le système de chauffage doit être mis en marche plusieurs heures avant. Pour que la masse thermique – que constitue le béton – soit prête à diffuser sa chaleur par le plancher à l’heure désirée, le chauffage devra donc être activé pendant la nuit.

Cela veut dire que peu importe le climat prévu pour le lendemain matin, la dalle aura été chauffée depuis le milieu de la nuit pour générer ce confort matinal. Si, après avoir chauffé la dalle une bonne partie de la nuit (en payant l’électricité nécessaire pour générer cette énergie), on reçoit en plus un fort rayonnement solaire suffisant pour chauffer tout un habitat la matinée suivante, il en découle :

• un double système de chauffage qui crée une redondance inutile
• des coûts de chauffage de la dalle qui sont également inutiles
• une possible surchauffe du bâtiment due à ce double apport de chaleur

Heureusement, il existe une façon de contourner stratégiquement ces inconvénients!

Le système radiant peut être utilisé d’une façon plus stratégique, soit en créant un système de zonage permettant d’aménager des sections indépendantes dans l’habitat. Ces dernières seront destinées à recevoir leur juste part de chaleur selon les besoins de chaque zone. Un système de thermostat dans chacune de ces sections permettra ainsi de contrôler la température désirée.

En parallèle, on peut également placer une dalle de béton face à une fenestration plein Sud, afin que cette masse thermique soit efficacement réchauffée par le rayonnement solaire. Cette chaleur sera alors accumulée puis transportée, grâce au système radiant, vers les autres zones créées, qui sont peu ou pas ensoleillées – au Nord ou même au sous-sol de l’habitat.

Ainsi, suivant la façon dont il est conçu, le chauffage radiant peut être soit défavorable ou favorable dans une maison solaire passive. Il peut même être très nettement favorable dans une maison standard, généralement beaucoup moins efficace.

Les composantes d’un système de chauffage radiant à l’eau

Le chauffage radiant à l’eau, qui est un type de chauffage par rayonnement, comprend un circuit de tuyauterie alimenté en eau chaude qui est couplé à des vannes associées à des thermostats.

Les thermostats situés dans chaque zone de l’habitat (dont nous avons parlé plus haut) permettent d’ouvrir ou de fermer les vannes (situées dans le panneau de contrôle central). Ceci permet donc de contrôler la température dans la masse thermique de la dalle en laissant entrer plus ou moins d’eau chaude. En résulte un chauffage adapté aux besoins en température de chacune des zones aménagées dans l’habitat.

Le système contient également un panneau de contrôle central qui, en plus d’inclure les vannes décrites plus haut, abrite l’appareil de chauffage et une pompe pour envoyer l’eau dans la tuyauterie, en plus d’un vase d’expansion.

Qu’est-ce qu’un vase d’expansion et à quoi cela sert-il?

Il faut comprendre que le système est constitué d’un circuit fermé composé d’eau, dont le volume tend à s’amplifier lorsqu’elle est chauffée. Ce vase, contenant une membrane élastique, permet au liquide de gonfler à l’intérieur du réservoir avant d’être envoyé dans la tuyauterie, évitant ainsi les bris de tuyauterie.

Pour contourner l’usage de l’eau dans les tuyaux, il est également possible de la remplacer par du glycol (plus coûteux) ou de l’huile de bois.

Différents systèmes de chauffage rayonnant à l’eau

a) Plancher radiant en bois plutôt qu’en béton

Il est possible de faire passer un système de chauffage radiant dans un plancher de bois. Une couche isolante recouverte d’une surface réfléchissante est placée sous le système de tuyauterie afin que toute la chaleur produite remonte au plancher. Cette chaleur passera à travers le revêtement de bois afin d’être diffusée dans la pièce.

Il est à noter, toutefois, que le bois n’est pas un matériau dense et qu’il ne constitue donc pas une masse thermique efficace. Un plancher radiant sous une surface de bois ne pourra jamais offrir le plein potentiel de chaleur généré par une dalle de béton laissée nue ou recouverte de tuiles de céramique – qui constituent aussi de la masse thermique.

b) Systèmes de murs ou de plafonds radiants

Il est également possible de poser des murs ou des plafonds radiants. Au plafond, les tuyaux sont disposés sur une surface réfléchissante derrière laquelle se trouve une couche de matériau isolant. C’est ainsi que la chaleur voyage dans le volume de la pièce située au-dessous, plutôt que de se perdre dans le plafond ou la toiture.

Par la suite, le système est recouvert de lattes de bois puis de panneaux de gypse, en s’assurant de ne pas percer la tuyauterie au moment de la fixation.

c) Système de radiateur à l’eau

Il existe également un système radiant relié à des radiateurs qui sont disposés dans différents endroits de l’habitat afin de chauffer le bâtiment.

Système de chauffage radiant électrique

Lorsqu’on conçoit un système de chauffage radiant électrique, on ne cherche généralement pas à couvrir toutes les surfaces de l’habitat, et ce pour des raisons de coûts.

Ce système peut être souhaité, par exemple, dans le contexte d’une salle de bain, car c’est une zone où l’on est davantage porté à marcher pieds nus. La diffusion de chaleur douce et très confortable par le sol est grandement appréciée par les occupants.

Généralement, ce système est installé soit sur une chape de béton, soit directement sur du contreplaqué. Puis, idéalement, on le recouvre d’une couche de ciment afin de créer une surface plane, alignée avec le dessus des fils chauffants du système. Par la suite, on installe simplement le revêtement final de céramique avec de la colle.

Le système québécois Flextherm a l’avantage, contrairement aux autres systèmes de chauffage radiants électriques, d’émettre peu de champs magnétiques, qui peuvent être nuisibles à la santé des occupants.

On peut également utiliser ce type de chauffage pour des murs et des plafonds. Therma-Ray est un système de chauffage radiant électrique canadien qui consiste en des panneaux de gypse dans lesquels des fils électriques sont insérés et fixés. Ces panneaux sont disposés entre les fourrures (forenz), soit au plafond, soit aux murs, après quoi on vient installer par-dessus un autre panneau de gypse servant de revêtement final.

Encore une fois, nul besoin de préciser que la pose des vis doit être effectuée sur les fourrures plutôt que sur les panneaux eux-mêmes, pour ne pas endommager le filage électrique!

Ce type de système a été installé dans les plafonds de la maison construite par Luc Muyldermans pour Expo Habitat. Cela permet de créer des aires ouvertes sans avoir besoin d’appareils de chauffage visibles.

Toutefois, dans des maisons efficaces, un seul petit appareil de chauffage peut suffire à produire de la chaleur pour tout un rez-de-chaussée à aire ouverte sans être esthétiquement dérangeant. Dans ces conditions de haute-performance, nul besoin d’avoir recours à un système de chauffage radiant.

Installer son propre plancher radiant

Pour les autoconstructeurs avisés, Luc Muydelrmans, architecte et grand spécialiste des habitats bioclimatiques et solaires passifs, offre de judicieux et très précis conseils pour l’installation d’un système de plancher radiant performant dans la formation qu’il offre dans le Certificat en design de bâtiment écologique de Solution ERA.