Chauffage central
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Le chauffage central désigne un mode de chauffage avec lequel on peut chauffer les différentes pièces d'une maison, d'un immeuble, ou d'une ville, à partir d'un seul générateur de chaleur communément nommé chaudière, ou chauffage urbain. La chaleur est acheminée au moyen d'un fluide caloporteur, dans des tuyaux, vers les radiateurs, ou directement au moyen d'air chaud, dans des gaines, vers les différentes pièces, comme c'est le cas pour les calorifères.
La source de chaleur peut être la combustion de (bois, charbon de bois, houille, gaz, fioul) ou l'électricité mais aussi la géothermie.
Histoire
Rome et Grèce antique
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La Grèce antique a développé le chauffage central. Le Temple d'Ephèses était chauffé par le sol où circulait la chaleur produite par le feu. Dans l'empire romain, quelques bâtiments utilisaient un système de chauffage central, conduisant de l'air chauffé par chaudière au travers d'espaces sous le sol mais aussi avec un hypocauste[1],[2].
L' hypocaust romain continua à être utilisé à une échelle réduite dans l'antiquité et par le caliphat Umayyad, alors que la région arabe développa ultérieurement un système plus simple de chauffage par le sol[3].
Système de chauffage central moderne
Les trois principales méthodes de chauffage central ont été développées au cours des siècles 18 et 19th[4].
Air chaud
William Strutt a conçu un nouveau batiment à Derby avec des furnace air chaud en 1793, alors quel'dée était déjà proposée par John Evelyn un siècle plus tôt.
En 1807, avec Charles Sylvester, construction d'un nouveau batiment pour la Derby's Royal Infirmary. L'idée fut publiée dans le The Philosophy of Domestic Economy; as exemplified in the mode of Warming, Ventilating, Washing, Drying, & Cooking, ... in the Derbyshire General Infirmary en 1819[5]. Ce système permettait au patient de respirer de l'air propre[6].
Vapeur d'eau
Après l'idée de Hugh Plat et Colonel Coke, James Watt a été l'inventeur écossais le premier à construire un tel système[7].
Eau chaude
Les premiers systèmes à eau chaude ont été utilisés en Russie pour le chauffage central du Palais d'été (1710–1714) de Pierre le Grand à Saint Petersburg. En 1716, arriva pour la première fois en Suède l'eau pour distribuer la chaleur dans un bâtiment. L'ingénieur Suédois Mårten Triewald utilisa cette méthode pour une serre à Newcastle en Angleterre. L'architecte Jean Simon Bonnemain (1743–1830) introduit la technique dans l'industrie par la cooperative, du Château du Pêcq, à proximité de Paris.[8]
Principe
Pour ce faire, on installe dans la chaufferie une ou plusieurs chaudières, selon les besoins de l'immeuble ; une maison unifamiliale n'ayant, en général, besoin que d'une chaudière. Dans la majorité des cas, la chaudière est reliée par des tuyaux à des radiateurs, ou des convecteurs, qui sont placés dans les différentes pièces devant être chauffées.
Le chauffage central peut être alimenté par une chaudière à gaz par exemple, mais il peut aussi être aliménté par un réseau de chaleur. Le réseau de chaleur reprend le principe d'un chauffage central à l'échelle d'un quartier plutôt que d'un bâtiment.
Chauffage urbain, de district ou à distance
Pour un système de chauffage central à l'échelle d'une ville ou d'un quartier, on utilisera plutôt les termes de « chauffage urbain », « chauffage de district » ou « chauffage à distance ». L'industrie qui utilise beaucoup d'énergie peut avoir de tels surplus et/ou résidus d'énergie qu'elle peut en vendre à des industries périphériques ou même à des villes très proches ; c'est souvent le cas de la cogénération avec les centrales électriques à énergie thermique ou nucléaire.
Le chauffage urbain et le chauffage de district ont généralement une distribution de l'énergie par un réseau de conduites de vapeur d'eau. Cette vapeur peut être produite par de grosses centrales dotées de chaudières à vapeur. Certains réseaux sont alimentés avec la chaleur produite par une centrale d'incinération des ordures ménagères, généralement située à l'extérieur du centre-ville, ou même à l’extérieur de la ville pour éviter les nuisances (bruit, odeurs, etc.).
Le principe de la distribution de la chaleur dans le bâtiment reste le même sauf qu'à l'intérieur du bâtiment la chaufferie voit les chaudières remplacées par des échangeurs de chaleur. Les échangeurs transfèrent la chaleur de la vapeur fournie par la ville ou l'industrie (réseau primaire) au réseau secondaire de chauffage qui lui alimente les radiateurs de la bâtisse. Ce circuit secondaire contient de l'eau dont la température est sans danger pour les usagers mais suffisante pour réchauffer l'ensemble du bâtiment, alors que la vapeur initiale atteint 110° voire plus.
Les villes de New York, Lausanne, Montréal, Metz et Paris ont des systèmes de chauffage urbains ou de district. Le Danemark fait également un usage intensif du chauffage urbain, notamment dans la capitale Copenhague qui utilise exclusivement le chauffage urbain.
La vapeur vendue aux abonnés passe par les compteurs de chaleur chez les clients (bâtiments collectifs ou éventuellement maison individuelles) qui sont facturés en fonction de la consommation du nombre de mètres cubes de vapeur utilisés par chacun d'eux.
Le chauffage de district permet de diminuer la concentration des sous-produits de la combustion dans les centres-villes. Il offre en prime l'occasion de récupérer des énergies qui seraient autrement gaspillées.
Facturation
La facturation est souvent réalisée en fonction du débit d'eau chaude qui est utilisé, mais cela ne représente que très approximativement la quantité de chaleur réellement utilisée[9]. Le répartiteur de frais de chauffage est prévu pour pallier cette approximation.
La facturation couvre les différents postes de dépense de l'ensemble du réseau[10] :
- l'amortissement et le renouvellement des équipements ;
- les dépenses de fonctionnement et d'entretien (personnel, réseau, distribution, etc.);
- l'achat du combustible.
Le prix pratiqué dépend du nombre d'utilisateurs, de l'âge de l'équipement, de l'ampleur du réseau de distribution, de son isolation thermique, etc.
Notes et références
- (en) « BBC - Romans - Technology », BBC (consulté le )
- (en) « Hypocaust », Encyclopedic, Britannica Online, (consulté le )
- (en) Hugh Kennedy, « From Polis To Madina: Urban Change In Late Antique And Early Islamic Syria », Past & Present, Oxford University Press, vol. 106, no 1, , p. 3–27 [10–1] (DOI 10.1093/past/106.1.3)
- (en) Robert Bruegmann, « Central Heating and Ventilation:Origins and Effects on Architectural Design »
- (en) Charles Sylvester, The philosophy of domestic economy: as exemplified in the mode of warming ... p.48 et al, (lire en ligne)
- (en) Paul Elliott, « The Derbyshire General Infirmary and the Derby Philosophers: The Application of Industrial Architecture and Technology to Medical Institutions in Early-Nineteenth-Century England », Medical History, vol. 46, , p. 65–92 (PMID 11877984, PMCID 1044459, DOI 10.1017/S0025727300068745)
- (en) Patrick Mitchell, Central Heating, Installation, Maintenance and Repair, WritersPrintShop, (lire en ligne), p. 5
- (en) Emmanuelle Gallo, « Jean Simon Bonnemain (1743–1830) and the Origins of Hot Water Central Heating », Proceedings of the Second International Congress on Construction History, Cambridge, Construction History Society, , p. 1043–1060 (lire en ligne, consulté le )
- La température de l'eau chaude n'étant pas constante dans tout le circuit.
- Le prix de la chaleur payé par l’abonné à l’exploitant du réseau, sur le site cerema.fr de décembre 2014, consulté le 6 février 2016.
