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Dossier Chauffage innovant : faut-il choisir les radiateurs infrarouges lointains (IRL) ?
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Sommaire dossier expert « radiateur Infrarouge Lointain – IRL » (lecture environ 10 minutes) :
- Principe de fonctionnement du chauffage par rayonnement infrarouge
- Infrarouge court ou Infrarouge Lointain (ou long) IRL, quelles différences ?
- Radiateurs infrarouges et confort thermique ?
- Le radiateur infrarouge un pas de plus vers la basse consommation ?
- Critères à prendre en compte pour un choix de chauffage par infrarouge réussi. Pièges à éviter
1. Principe du chauffage par rayonnement infrarouge
L’infrarouge est très répandu dans nos vies quotidiennes (industrie, santé, à domicile). Nous ne nous intéressons ici qu’au domaine du chauffage par infrarouge.
Les radiateurs dits à « infrarouge » sont des radiateurs électriques rayonnants. Ce qui les distinguent des radiateurs rayonnants classiques c’est leur performance (pour le haut de gamme).
La plupart des radiateurs (et plus généralement des émetteurs de chaleurs) produisent du chauffage principalement par convection ce qui est très inefficace. L’air se réchauffe au contact de l’émetteur de chaleur puis s’accumule au plafond et « rempli » progressivement le volume de la pièce. Le principe du chauffage par infrarouge est, au contraire, de limiter au maximum l’effet convectif et de maximiser l’effet « rayonnement » qui réchauffe les masses (sol, mur, plafond, objet). En savoir plus sur les différences fondamentales entre chauffage par convection et chauffage par rayonnement.
Le chauffage infrarouge est donc un mode de chauffage par rayonnant dont les performances permettent de produire au minimum 50% d’infrarouge (donc 50% de convection).
Mais qu’est ce que le rayonnement ? C’est le fait de transmettre la chaleur sans contact. Bien connu, c’est le principe du soleil qui l’hiver vous réchauffe alors que vous êtes à l’extérieur et qu’il fait 0°C – la chaleur vous a atteint, sans contact -. Ce principe a été découvert par le physicien Herschel au 18ème siècle. Les radiateurs à infrarouges reproduisent ce principe à base d’électricité.
Principe du chauffage par infrarouge en vidéo (1 mn)
Principe du chauffage par CONVECTION (Convecteurs, radiateurs à inertie, à accumulation, etc.)
Principe du chauffage par RAYONNEMENT (radiateurs à infrarouge)
Décryptage des différences entre convection et rayonnement
Avec des chauffages électriques qui fonctionnent par convection (convecteurs, radiateurs à inertie, etc.), l’air froid se réchauffe au contact des ailettes ou de la résistance chauffante du convecteur… L’air de contact qui devient plus chaud monte (il est plus léger que l’air froid). Il monte jusqu’à ce qu’il soit arrêté par des éléments de structure (ici le plafond). Il se stocke au plafond. Une partie s’échappe par les déperditions thermiques du plafond (encore plus s’il s’agit de combles…). Une autre partie de cet air reste stockée au plafond. On stocke donc de façon inutile une grande quantité d’énergie (consommée !) au plafond. Celui-ci est par exemple à 28°C alors que c’est totalement inutile. On a consommé de l’énergie pour la stocker au plafond !
Ensuite à mesure que le plafond est chaud l’air se stocke par couches, jusqu’à se trouver à hauteur « d’homme » à 22°C (par exemple). Le sol et les murs restent froids à des températures beaucoup plus faibles.
Il y a donc 3 principaux inconvénients majeurs :
- consommer beaucoup d’énergie qui fini inutilement au plafond (plus le plafond est haut plus la quantité d’énergie perdue est importante).
- avoir un air « stratifié » composé de couches à différentes températures
- l’air et ses allergènes sont véhiculés (brassés) en permanence dans la pièce par convection ce qui est très mauvais en termes de qualité de l’air respirable. L’air est généralement trop sec.
- Convection ?? c’est pour ça qu’on parle de convecteurs …. et non pas de radiateurs …. :)) )
Enfin, ce principe créé généralement d’importantes vagues de chaleur (du au mélange des strates de température et à la mauvaise réactivité du radiateur pour répondre à la consigne de température).
Le chauffage par rayonnement fonctionne sur un principe opposé. Le but est de réchauffer la structure du logement pour ensuite réchauffer l’air.
Selon cette logique, le radiateur à rayonnement infrarouge va émettre du rayonnement selon un principe identique à celui du soleil. Une partie de ce rayonnement est absorbée par les murs, les cloisons, les plafonds, le sol, les objets environnants. Lorsque ces éléments se réchauffent (dans leur ensemble = toute la surface de la pièce) alors elle va peu à peu réchauffer l’air ambiant. Ainsi le bâti fonctionne comme une « pile » qui accumule l’énergie et la redistribue lentement et de façon homogène dans toutes les directions. Le ressenti est donc multi-directionnel, la sensation de paroi froide est presque éliminée. Comme le ressenti est meilleur on peut obtenir un meilleur ressenti à des températures ambiantes plus faibles. Voir la section avantages – inconvénients pour en apprendre plus….
En savoir plus sur le chauffage par rayonnement
2. Infrarouge court/moyen ou Infrarouge Lointain (ou long) IR-C, quelles différences ?
On distingue 2 familles de chauffage par infrarouge :
- les infrarouges moyens (IR-B),
- les infrarouges lointains (IR-C) aussi appelés infrarouges longs ou d’autres appellations (IRL, chauffage biotique, far infrared, …).
Les infrarouges courts ou moyens (longueur d’onde 2 à 3 microns) sont bien connus du grand public pour le chauffage. On les retrouve aux terrasses des cafés, restaurants, vérandas, jardins d’hiver, espaces bien-être, églises, etc.
Ils émettent des ondes infrarouges dont la portée est de l’ordre de 2 mètres à 2.5 mètres maximum. Selon la forme du radiateur, l’appareil va créer une « bulle de chaleur » (cône, pyramide, etc.). Tout ce qui est à l’intérieur de la zone ressent directement la chaleur. Ce qui est à l’extérieur n’est pas chauffé. Le chauffage est dit directionnel car on vient chauffer les personnes directement. Avec ce type d’appareils de chauffage on ne chauffe pas l’ensemble du volume de la pièce mais seulement une petite zone partielle. Ces types de chauffage sont très consommateurs d’énergie. Pour autant ils procurent un avantage indéniable, ils apportent une solution qui fonctionne quand la plupart des autres modes de chauffage échouent. De plus, en principe, ils ne chauffent que pendant une période limitée. Dans une église par exemple, on ne peut pas chauffer l’ensemble du volume, c’est impossible. En revanche, il est fréquent de placer chauffage infrarouge pour ne chauffer qu’une zone limitée, localisée où se trouvent les fidèles. En savoir plus sur les solutions pour chauffer les espaces complexes ou difficiles à isoler.
Exemple de tubes chauffants qui émettent des infrarouges courts ou moyens. La personne située dans la bulle de chaleur ressent la chaleur sans pour autant chauffer l’ensemble du volume d’air de la véranda.
Exemple de radiateur extra-plat infrarouge lointain pour chauffer une salle de bain wc
Les infrarouges lointains (longueur d’onde 3000 nm–1 mm) sont eux beaucoup moins connus en France. Les fabricants autrichiens, en pointe sur les techniques liées aux énergies renouvelables et à l’autoconsommation en sont les créateurs. Année après année, le chauffage par infrarouge gagne des parts de marché en Europe, à mesure que les produits se perfectionnent. Ils émettent des ondes infrarouges de beaucoup plus longue portée (4 m à 5 mètres pour les leaders).
Ils sont exclusivement destinés au chauffage intérieur. On ne chauffe pas l’air directement, mais indirectement. Le bâtiment (sol, plafond, murs, …) accumule l’énergie puis la restitue, à basse température. Donc l’air est réchauffé petit à petit. L’énergie est stockée de façon homogène dans le bâtiment. Cette technique présente de nombreux avantages au niveau confort et comme au niveau consommation. Des études ont démontré les gains en confort et la baisse des consommations jusqu’à 25%-30% pour les leaders du secteur.
Aller plus loin : Qu’est ce qu’un radiateur infrarouge long ou infrarouge lointain ?
3. Radiateurs à infrarouges et confort thermique
Les radiateurs infrarouges (de qualité !) offrent un excellent confort thermique.
Nombreux sont les paramètres qui influencent le confort thermique dans le cadre du chauffage résidentiel. Parmi ceux-ci on compte 3 paramètres directement influencés par l’infrarouge :
- la stratification de température entre sol et plafond
- la différence de température entre les parois (murs, sols, plafonds) et la température ambiante
- la circulation d’air dans la pièce
Les radiateurs haut de gamme émettent principalement du rayonnement et non de la chaleur par convection. Cela signifie que la différence de température entre le sol et le plafond va être grandement réduite. L’énergie accumulée dans les parois (sol, murs, plafond) va être redistribuée à basse température, donc ces parois seront plus chaudes. Or il est démontré scientifiquement que moins l’écart de température entre les murs et l’air ambiant est grand, plus le confort est élevé (source « la thermique du bâtiment éditions DUNOD »).
La circulation d’air est fortement réduite (et le brassage des allergènes aussi) comparé aux convecteurs classiques. De plus l’air n’est pas asséché.
Lire notre dossier Avantages et inconvénients du chauffage par infrarouge
Lire notre dossier Comment augmenter la température ressentie dans une pièce chauffée sans augmenter la facture ?
En savoir plus sur le confort thermique
4. Le radiateur infrarouge lointain : un pas de plus vers la basse consommation ?
Les radiateurs infrarouges lointain (haut de gamme !) permettent de réduire les consommations électriques de l’ordre de 30 à 40% comparés à des convecteurs classiques. Pourquoi ?
- Il n’est plus nécessaire de chauffer inutilement l’ensemble du volume de la pièce (d’autant plus si la hauteur sous plafond est importante). On chauffe les masses (sol, mur, plafond) qui vont ensuite chauffer l’air de façon homogène.
- En termes de ressenti, il est démontré qu’à confort égal, le rayonnement permet de chauffer à 1°C de moins, soit 7% de consommation en moins. Avec l’infrarouge, chauffez à 19°C pour un ressenti de 20°C.
- Contrairement aux idées préconçues, non tous les radiateurs ne transforment pas l’électricité avec la même efficacité. Des radiateurs infrarouges performants permettent de réduire la facture si les besoins ont été estimés correctement et posés selon les règles de l’art.
Voir notre infographie sur le chauffage par infrarouge lointain (plus de 36 dossiers experts sur ce sujet)
Voir le résultat : de l’étude comparative des différents modes de chauffage dans l’habitat résidentiel (le radiateur infrarouge lointain heat4all classé n°1)
Chauffage par infrarouge lointain pour l’intérieur (source www.chauffage-infrarouge.com)
5. Critères de choix à respecter pour un projet de chauffage par infrarouge réussi, pièges à éviter…
Comme pour les radiateurs classiques les radiateurs infrarouges lointain sont très variables en qualité.
Faire confiance à un fabricant présentant les critères ci après est essentiel pour la réussite de votre projet, aussi bien en termes de qualité, de fiabilité, de sécurité et de basse consommation.
Les critères de choix d’un radiateur infrarouge de qualité :
- Un taux de rayonnement supérieur à 50% (celui ci est rarement atteint par radiateurs qui incorporent des émetteurs à base de films de carbone). Malheureusement le taux de rayonnement est très rarement annoncé par les fabricants/distributeurs ou alors « fantaisiste ». Demandez à vérifier les valeurs annoncées (étude). Un bon moyen de vérifier rapidement le taux de rayonnement est la température de surface. Si celle ci est inférieure à 75-80°C, pas de doute le taux de rayonnement sera inférieur (voire très inférieur) à 50%. A noter, les radiateurs « dits infrarouges » que l’on trouve en grande distribution à moins de 200€ ont des taux de rayonnement de 10% à 30% ! N’oubliez pas, ce taux de rayonnement influencera directement la consommation de votre client et son confort.
- L’émissivité de la surface rayonnante. C’est un point clé. Cela correspond au flux de rayonnement thermique de la surface du radiateur. La valeur théorique maximale est celle du corps noir (émissivité = 0.99). Selon le matériau de façade, le radiateur va diffuser l’infrarouge plus ou moins efficacement (métal et verre sont à privilégier, aluminium à éviter). Là encore, ne vous fiez pas aux valeurs « déclaratives » demandez l’étude en laboratoire qui le prouve.
- Une façade en métal (ou en verre) ou au moins de la même matière que le bâti du radiateur afin d’éviter les problèmes de dilatation entre 2 métaux. Ce point est important, car il a été reporté que des radiateurs (y compris posés au plafond) ont la façade qui s’est décrochée du bâti.
- La présence, essentielle, d’un isolant à l’arrière du radiateur afin de « forcer » le rayonnement vers l’avant (et non vers l’arrière du mur !). Demandez la valeur de la conductivité thermique de l’isolant en W/(m.K).
- Les conseils du distributeur ou de l’installateur en termes de positionnement du radiateur. La règle de base étant que toutes les zones de la pièce doivent être atteintes par le rayonnement.
- La durée de garantie annoncée et le service après vente. La plupart des radiateurs non européens utilisent des films de carbone dont la durée de vie n’excède pas 5 ans.
Les fabricants autrichiens étant à l’origine historique de ce types de chauffages, leur expertise est reconnue dans le domaine. Il n’existe pas de fabricant français dont les taux de rayonnement sont supérieurs à 50%.
Pour un produit de qualité, comptez de l’ordre de 1000€ pour chauffer 25 à 30 m2 selon le niveau d’isolation. Les prix augmentent en conséquence selon le niveau de finition ou de personnalisation souhaité (miroir, décor personnalisé, verre, pierre naturelle, etc.).
Voir le témoignage des experts du domaine : Les idées reçues concernant les radiateurs infrarouges
Voir le dossier sur le radiateur idéal et les meilleurs radiateurs
Exemples de projets d’installation de radiateurs à infrarouge lointain
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