Chauffage par le sol

Principe général

Le chauffage par le sol consiste à chauffer l’entièreté de la surface de plancher à une température maximale de 29 °C. La transmission de chaleur vers l’ambiance se fait alors principalement par rayonnement (de 20 à 30 % de convection).

Deux sources d’énergie peuvent être utilisées :

  • L’électricité, par exemple sous la forme d’une “feuille chauffante” parcourue par un courant et placée sous le revêtement de sol.
  • L’eau chaude, sous forme d’une conduite qui parcourt la chape de plancher suivant un maillage plus ou moins serré.

Chauffage par le sol électrique.

Chauffage par le sol à eau chaude.

Pour éviter des pertes de chaleur importante vers le dessous du plancher, celui-ci doit présenter une isolation suffisante.

Calculs

  Pour estimer la perte d’un chauffage par le sol situé au-dessus d’une cave, en fonction du degré d’isolation (xls)

Intégration dans le plancher

On distingue :

  • Le chauffage par le sol au mouillé dans lequel les tuyaux de chauffage sont entièrement noyés dans la chape de béton (chape de 5 cm). Ce système est a priori le moins cher. C’est celui qui présente le plus d’inertie thermique (toute la masse de béton est chaude), il ne permet guère l’intermittence et réagit difficilement aux apports de chaleur gratuits (ensoleillement).

Chauffage par le sol noyé dans la chape.

  • Le chauffage par le sol demi-sec dans lequel les tuyaux de chauffage sont posés sur un isolant comportant des rainures. Un treillis de protection est placé par dessus. Celui-ci sert aussi de distributeur de chaleur. Un chape est coulée par dessus. Ce système permet une meilleure diffusion de la chaleur (moins de perte vers le bas) et un durée de vie plus importante des conduites.

Conduit de chauffage disposé entre plots.

  • Le chauffage par le sol à sec. Ici aussi, les tuyaux de chauffage sont disposés dans un isolant préformé. Des profilés métalliques sont placés au-dessus et en dessous des tuyaux et des plaques en acier recouvrent l’ensemble. Une chape n’est plus nécessaire. Le revêtement de sol peut être placé directement sur les plaques en acier. Ce système peut être considéré comme le meilleur, car il permet une dilatation sans contraintes des tuyaux et présente une inertie thermique réduite.

Chauffage par le sol d’une salle de sport :
le système est intégré dans un plancher amortisseur.

Ces planchers rayonnants à faibles inertie sont généralement appréciés pour le chauffage dans des bâtiments fortement isolés pour sa réactivité et en rénovation pour sa faible hauteur.

Ils sont généralement composés d’un tuyau en polyéthylène réticulé, clipsé dans un diffuseur, le tout est posé sur un support (bois ou  isolant généralement). Le plancher est ensuite recouvert d’un revêtement (carrelage, parquet).

Ce système peut également être utilisé comme rafraîchissement en été avec par exemple l’utilisation d’une pompe à chaleur réversible.

Schéma principe plancher rayonnant à faible inertie.

  1. Sous structure;
  2. support (mdf, isolant,…);
  3. – 5.  diffuseur en aluminium;
  4. tube en polyéthylène réticulé;
  5. revêtement final (collé plein bain).

Tuyaux pour chauffage par le sol

La plupart des installations (90 % des planchers chauffants) sont équipées de tuyaux en polyéthylène réticulé repris sous les sigles PE-X ou PER.

Réticulé ?

Afin de pouvoir utiliser le polyéthylène dans des applications à haute température et forte pression, il faut améliorer les caractéristiques du matériau. C’est le but de la “réticulation”. La réticulation est un procédé chimique ou physique qui consiste à créer des liaisons chimiques entre les chaînes de molécules pour créer une structure en trois dimensions extrêmement résistante et insensible aux griffes.

La qualité finale du matériau dépend de la qualité de la réticulation : un degré de réticulation trop élevé rend le matériau cassant; un degré trop bas diminue la température maximale admissible. Il faut en outre que la réticulation soit homogène dans le matériau.

Trois types de polyéthylène

Il existe trois types de polyéthylène : HDPE (Polyéthylène Haute Densité), MDPE (Polyéthylène Moyenne Densité), LDPE Polyéthylène Basse Densité). Le HDPE est le plus utilisé pour la réticulation et est à conseillé pour la chauffage par le sol.

Il faut éviter les MDPE et LDPE, voire même les polyéthylènes non réticulés qui existent aussi sur le marché, mais qui présente une résistance nettement inférieure au PE-X HDPE.

Le PE-X est perméable à l’oxygène, ce qui constitue un risque de corrosion pour les éléments en acier de l’installation. C’est pourquoi les tuyaux destinés à l’utilisation en chauffage doivent être pourvus d’une barrière anti-oxygène. Cette protection est généralement extérieure et en matière synthétique.

Actuellement, les tubes en matière synthétique connaissent une application sans cesse croissante dans les installations de chauffage. C’est pourquoi, pour garantir l’adéquation du matériau choisi à l’application, il est recommandé de s’appuyer sur les systèmes disposant d’un agrément technique de l’UBAtc.

Régulation

On peut imaginer deux principaux modes de régulation pour le chauffage par le sol :

  • en fonction de la température extérieure,
  • en fonction de la température intérieure.

Il est également possible de maintenir une température d’eau constante dans l’installation (par exemple, 30°C), quelles que soient les conditions climatiques. Ce mode de conduite ne peut cependant convenir que si le chauffage par le sol n’est qu’un chauffage d’appoint (de base) et que la majorité de la puissance de chauffe est fournie par un autre système (radiateurs, convecteurs).

La régulation en fonction de la température intérieure est à déconseiller car elle conduit presqu’inévitablement à de l’inconfort.

Exemple.

Au moment de la relance matinale, il existe un écart important entre la température ambiante et la consigne. La sonde demande une production d’énergie maximale. Lorsque la température ambiante est atteinte, la masse du plancher a accumulé trop d’énergie, ce qui induit une température excessive dans la pièce.

Les apports d’énergie gratuite (soleil, personnes, …) sont détectés par la régulation mais l’inertie thermique du plancher retarde l’effet de la coupure. Il est possible qu’au moment où cet effet se fait réellement ressentir (2 à 3 heures plus tard), les apports aient disparus. Il y aura alors un manque d’émission qui , à son tour, ne pourra être compensé que très lentement.

Il est donc préférable de prévoir une régulation de la température d’eau en fonction de la température extérieure. Cependant, cette dernière ne donnera pleinement satisfaction que si les apports de chaleur par l’ensoleillement ne sont pas prépondérants et si l’usage du bâtiment n’est pas fortement intermittent.

Si ces conditions ne sont pas remplies, même le meilleur régulateur ne pourra donner satisfaction, principalement pour les systèmes à très forte inertie thermique (tuyaux noyés dans une chape).