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Transfert de chaleur - Comment l’énergie de chauffage arrive-t-elle dans la maison ?

Transfert de chaleur - Comment l’énergie de chauffage arrive-t-elle dans la maison ?

Les émetteurs et échangeurs de chaleur sont des composants importants de toute installation de chauffage.

Pour assurer un confort en chauffage au sein de l’habitation, l’énergie produite dans les chaudières doit être obligatoirement restituée au système. Cet article présente les principes de base du transfert de chaleur.

Quels sont les modes de transfert de chaleur existants ?

Pour comprendre fondamentalement le processus de transfert de l’énergie thermique produite vers un site, par exemple la pièce d’habitation, il faut en premier lieu décrire les différents modes de transfert de chaleur : conduction thermique, radiation thermique et convection, également nommée flux thermique.

La conduction thermique

La conduction thermique est le transfert de l’énergie thermique d’un atome vers un atome voisin. Il est facile de se représenter le processus à l’aide d’une cuillère en métal froide que l’on plonge dans une tasse de café chaud. Après un bref instant, la cuillère se réchauffe, voire même jusqu’à la pointe. Ce qu’on appelle la conductibilité thermique du matériau est le facteur déterminant pour la rapidité du réchauffement de la cuillère. Quand la conductibilité thermique est très élevée, l’énergie thermique peut être transférée rapidement d’un point A vers un point B. La vitesse de transfert est une qualité critique d’un échangeur de chaleur, car l’énergie contenue dans l’eau chaude doit être transférée aussi vite que possible et avec le moins de déperdition possible au travers du matériau de l’échangeur de chaleur. Quand la conductibilité thermique est très faible, le transfert d’énergie thermique l’est tout autant. Cette propriété est principalement exploitée dans les isolations ou les matériaux isolants.

La radiation thermique

Dans la radiation thermique, l’énergie est transportée sous forme d’ondes. Il s’agit majoritairement de radiations infrarouges, utilisées par exemple par une lampe à infrarouge. À l’inverse des autres types de transfert de chaleur, la radiation thermique est la seule qui peut également se propager dans le vide. Par exemple, le revêtement réfléchissant interne des bouteilles thermos permet de limiter au maximum la déperdition par radiation thermique.

La convection

Dernier système : la convection. Le principe de la convection est le déplacement de particules liquides ou gazeuses, qui entraînent avec elles l’énergie thermique stockée. Le radiateur de chauffage central en est l’exemple type. La convection trace le chemin de l’air réchauffé. L’air froid est réchauffé au contact du radiateur et s’élève dans la pièce. Dès que l’air a cédé son énergie thermique au bâtiment, il retombe et le circuit recommence.

Qu’est-ce que la technique de condensation et quel est son lien avec l’échangeur de chaleur ?

La technique de condensation ne serait pas imaginable sans un échangeur de chaleur idéalement dimensionné et des propriétés du système adéquates, car les échangeurs de chaleur actuels sont construits de sorte à permettre à la température des gaz brûlés de descendre en dessous du point de rosée. La clé du succès réside ici dans des températures retour relativement basses, la plupart du temps de 45°C voire moins car l’eau du circuit de retour relativement fraiche provenant du système de chauffe passe à travers un échangeur de chaleur. Du fait de l’écart important de température entre les gaz brûlés chauds et l’eau de retour du chauffage, ainsi que de la construction spéciale des échangeurs de chaleur modernes, les gaz brûlés commencent à condenser à la surface de l’échangeur de chaleur. Alors que les chaudières à basse température doivent encore éviter toute condensation des gaz de chauffe, la technique de condensation permet d’exploiter l’énergie thermique contenue dans les gaz brulés.

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