Quand le chauffage `basse température` devient la norme

Les Dossiers du CSTC – N° 4/2009 – Cahier n° 15 – page 1
CT CHAUFFAGE ET CLIMATISATION
Paru en juin 2010
Quand le chauffage
‘basse température’
devient la norme
L’entrée en vigueur des
réglementations régionales
sur la performance énergé-
tique, la flambée des prix
de l’énergie et les aides fiscales et fi-
nancières accordées par les pouvoirs
publics pour les travaux générant des
économies d’énergie sont autant de
facteurs qui encouragent l’acquisition
et la mise en œuvre d’équipements et
de techniques basés sur les énergies
durables, tant en construction neuve
qu’en rénovation.
? J. Schietecat, ing., chef du laboratoire
‘Chauffage’, CSTC
(1) qin : température de l’eau de départ [°C].
(2) Dq : écart de température entre l’eau de départ et l’eau de retour [K].
Tableau 1 Conditions limites conventionnelles des systèmes d’émission de chaleur.
Système d’émission
Hautes températures Basses températures Très basses températures
qin > 55 °C (1)
20 ≤ Dq ≤ 15 K (2)
55 ≤ qin ≤ 40 °C (1)
15 ≤ Dq ≤ 10 K (2)
40 ≤ qin ≤ 30 °C (1)
10 ≤ Dq ≤ 5 K (2)
Radiateurs / convecteurs
Sols, plafonds ou murs chauf-
fants
Eléments de construction
thermoactifs
Le renforcement constant des exigences en
matière de niveau K et de niveau E dans les
réglementations régionales sur la PEB (per-
formance énergétique des bâtiments) a un im-
pact tel sur les besoins en chauffage de nos
bâtiments qu’il est actuellement possible de
les chauffer en permanence au moyen de sys-
tèmes d’émission fonctionnant à basse, voire
à très basse température. Le tableau 1 indique
les températures conventionnelles de départ et
de retour qui peuvent être adoptées pour les
différents types d’installations de chauffage à
eau et les systèmes d’émission auxquels elles
sont généralement associées.
1 CHOIX DU SYSTÈME D’ÉMISSION
Le choix du système d’émission et de la tem-
pérature maximale de l’eau s’opère au stade de
la conception de l’installation en fonction des
besoins calorifiques du bâtiment et des carac-
téristiques du générateur envisagé.
Il est très probable que, dans un proche ave-
nir, seules les chaudières à condensation et les
pompes à chaleur puissent encore être asso-
ciées à un système de distribution et d’émis-
sion fonctionnant à basse ou très basse tem-
pérature d’eau. Ces technologies ont en effet
évolué à un point tel, au cours des dernières
années, qu’elles ont permis d’accroître les
performances énergétiques (donc de réduire
la consommation) et d’améliorer la rentabilité
des systèmes.
2 CONCEPTION ET DIMENSION-
NEMENT D’UN SYSTÈME DE
CHAUFFAGE À (TRÈS) BASSE
TEMPÉRATURE
Le choix et la conception d’un système de
chauffage à basse ou très basse température
s’opèrent avant tout sur la base des caracté-
ristiques du bâtiment : isolation et masse ther-
miques, gains solaires, etc. Ces paramètres
sont en effet décisifs pour déterminer les
besoins de chauffage et de refroidissement à
couvrir respectivement par le générateur de
chaleur et le système de climatisation, mais
également pour évaluer la température de
fonctionnement du système de chauffage re-
tenu. Il est un fait que, pour générer des éco-
nomies d’énergie, ce dernier doit fonctionner
à des températures aussi basses que possible,
sans pour autant compromettre la température
de confort envisagée.
Dans le cas d’une chaudière à condensation
(voir à ce sujet la Note d’information tech-
nique 235 [11]), il convient en outre de tenir
compte d’une exigence supplémentaire en ce
qui concerne la température de l’eau de retour
à utiliser lors du dimensionnement. Il importe
en effet que celle-ci soit suffisamment basse
dans le condensateur de la chaudière aussi,
pour que la vapeur d’eau contenue dans les
gaz brûlés puisse se condenser et permettre
ainsi de récupérer de la chaleur latente. Pour
optimiser cette récupération de chaleur tout
au long de la saison de chauffe, le générateur
doit être équipé d’un régulateur climatique
qui adapte automatiquement la température
de l’eau en fonction de la température exté-
rieure (à l’aide d’une sonde extérieure et d’une
courbe de chauffe).
Les sols et les murs chauffants étant les sys-
tèmes d’émission le plus souvent associés aux
installations de chauffage à basse température,
cet article se penchera sur leurs possibilités
d’application, leur mode de conception ainsi
que sur les performances que l’on peut en at-
tendre.
Quant aux plafonds chauffants, radiateurs et
convecteurs à basse température et aux élé-
ments de construction thermoactifs à basse
température, le lecteur intéressé consultera
utilement la NIT 235.
3 CHAUFFAGE PAR RAYONNEMENT
Le terme ‘chauffage par rayonnement’ est un
terme générique utilisé pour des systèmes où
la chaleur est transmise d’abord par rayon-
nement et, dans une moindre mesure, par
convection. Dans cette forme de chauffage,
les corps rayonnants sont habituellement les
plus grandes surfaces du bâtiment, telles que
les murs, sols et plafonds (voir figure 1, p. 2).
Dans les bâtiments neufs, ce type de système
peut sans problème être intégré au chauffage
principal, dans la mesure où il en fait partie

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Fig. 1 Dans le chauffage par rayonne-
ment, le corps rayonnant est généra-
lement le plancher (à gauche) ou le
mur (à droite).
1. Revêtement de sol
2. Chape
3. Armature
4. Couche de protection
5. Réseau de tubes
6. Couche d’isolation
7. Structure portante
8. Plaque conductrice
9. Double couche de séparation
10. Couche de remplissage
11. Éléments de plaque creux
Fig. 2 Possibilités de complexes plan-
chers pour les systèmes de chauffage
par le sol (prEN 1264-1).
Type A (TuyAux incorporés dAns lA chApe)Type B (TuyAux incorporés dAns l’isolATion du sol)
Type c (TuyAux plAcés sous lA chApe)Type d (sysTème Avec élémenTs de plAque creux)
1 2 3 4
5 6 7
1 2 3 4
5 6 7 8
1 2 3 4
5 6 7 9 10
1 2 3
11 6 7
intégrante dès le stade de la conception. Pour
placer un chauffage par rayonnement, on doit
en effet disposer d’un bâtiment à faible be-
soin en énergie et tenir compte de plusieurs
implications constructives importantes (entre
autres, l’épaisseur des murs et du plancher).
Dans le cas de rénovations, un système par
rayonnement ne pourra servir de chauffage
principal que si, d’une part, le bâtiment est
suffisamment isolé et étanche à l’air et, d’autre
part, sont mises en œuvre des techniques parti-
culières n’influençant que très peu la structure
du plancher et des murs existants. Une autre
possibilité réside dans la réalisation de réno-
vations approfondies garantissant un accès
complet aux parois.
4 CHAUFFAGE PAR LE SOL
4.1 ApplicAtion et cArActéristiques du
système
Dans un chauffage par le sol classique, l’eau
est distribuée à basse température par un ré-
seau de canalisations situé dans le plancher.
On utilise la plupart du temps des tuyauteries
en matériau synthétique (PEX, PB, PP), fa-
ciles et rapides à placer.
Il est conseillé d’utiliser des tubes étanches
à l’air et ce, conformément aux exigences
en termes de perméabilité à l’air de la norme
NBN EN 1264-4 [4]. Si cette condition n’est
pas remplie, des mesures adéquates doivent
être prises afin d’éviter l’apparition de phé-
nomènes de corrosion dans l’installation. On
peut par exemple prévoir un échangeur de cha-
leur qui sépare les circuits en matière synthé-
tique du circuit en métal.
Selon que les tuyaux sont noyés dans la chape
ou intégrés à la couche d’isolation, le projet de
norme prEN 1264-1 [15] différencie les sys-
tèmes ‘humides’ (types A et C), ‘secs’ (type B)
ou à éléments de plaque creux (type D) (voir
figure 2).
Dans les systèmes secs (type B), l’usage de
plaques d’aluminium conductrices de chaleur

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Tableau 2 Résistance thermique minimum R [m2K/W] de l’isolation sous les tubes chauffants (NBN EN 1264-4).
Température de l’espace sous-jacent non chauffé Plancher sur terre-
plein
Local sous-jacent
chauffé
q < -5 °C -5 °C ≤ q < 0 °C 0 °C ≤ q < 10 °C
2,00 1,50 1,25 1,25 0,75
garantit une meilleure distribution calorifique
à la chape située au-dessus. Une épaisseur de
chape moindre rend possible leur application
à des bâtiments existants (rénovations). Les
complexes planchers peu épais et de faible
résistance thermique (matériaux pierreux
comme les dalles) favorisent l’émission de
chaleur et augmentent les possibilités de ré-
glage du système (donc aussi le confort).
La chaleur diffusée par la tuyauterie s’accu-
mule en premier lieu dans le sol et se transmet
ensuite aux espaces situés de part et d’autre du
plancher. L’émission calorifique d’un chauf-
fage de ce type dépend principalement des
paramètres suivants :
• le type de système et de tuyauterie
• la température de l’eau
• l’écartement entre les tubes
• la résistance thermique des couches qui
jouxtent la tuyauterie.
Pour plus de détails à ce propos, nous vous diri-
geons vers la NIT 170 [10] et la NIT 181 [13].
Les résistances thermiques des couches pré-
sentes de part et d’autres des tubes détermi-
nent, en grande partie, le rendement d’émis-
sion du chauffage au sol. Au-dessus des
tuyaux, la résistance thermique doit être la
plus faible possible. Un tapis ou un parquet
auront une influence négative sur la résistance
thermique. Pour cette raison, la NIT 218 [14]
conseille de limiter l’épaisseur des parquets
en bois feuillus à 22 mm. Dans le cas de bois
résineux, une épaisseur maximale de 15 mm
est indiquée.
En revanche, les couches situées sous la tuyau-
terie doivent montrer la plus grande résistance
thermique possible, ceci afin de limiter les
déperditions vers le bas. Par conséquent, une
couche d’isolation est posée sous les tubes.
Sa résistance thermique minimale [Rmin] varie
suivant la température calculée de l’espace
sous le sol chauffé. Le tableau 2 reprend les
critères concernant la résistance thermique
minimale de l’isolation du sol, comme décrit
dans la norme NBN EN 1264-4. Si le plancher
en question correspond au niveau inférieur du
volume protégé, il devra satisfaire dans son
intégralité aux exigences d’isolation spéci-
fiées dans les réglementations régionales sur
la performance énergétique des bâtiments.
Pour obtenir des températures plus élevées
dans toute la dalle, il est toutefois conseillé
d’équiper les sols chauffés inférieurs d’un
matériau dont les prestations dépassent ces
exigences.
Le chauffage au sol offre plusieurs avantages
importants :
• les corps de chauffe sont invisibles
• du fait que le chauffage fonctionne à basse
température, le rendement total du système
est en principe meilleur qu’un chauffage qui
fonctionne à température plus élevée (radia-
teurs, convecteurs). Ceci est principalement
à mettre sur le compte de pertes de distribu-
tion plus basses et sur le rendement élevé du
générateur de chaleur
• les températures plus hautes au niveau des
pieds et plus basses à la hauteur de la tête
rendent le chauffage au sol extrêmement
confortable, à condition que les critères de
confort relatifs à la température maximale
de surface soient respectés
• grâce à des températures de rayonnement
plus hautes, la température ambiante peut
être plus basse pour un même confort
thermique, ce qui permet en principe une
moindre consommation d’énergie; lorsque
le bâtiment bénéficie d’apports solaires, la
température ambiante augmente, mais la
différence de température avec le sol dimi-
nue et avec elle l’émission de chaleur (effet
autorégulateur)
• si une pompe à chaleur réversible est uti-
lisée comme source d’énergie, le système
peut également, en proportion limitée, faire
office de système de refroidissement.
On peut néanmoins pointer les désavantages
suivants :
• du fait de leur grande inertie thermique due
à la masse thermique du plancher, le chauf-
fage par le sol doit être considéré comme un
système lent; le système de régulation doit
donc garantir un chauffage permanent ou un
ralenti nocturne minimal, afin de limiter le
temps de réchauffage (et la puissance de la
chaudière)
• le système doit être pris en compte dès le stade
de la conception du bâtiment et, après son
installation, plus aucune modification n’est
possible; l’absence de radiateurs classiques
(servant par exemple à sécher les essuies
dans la salle de bains et la cuisine) peut être
considérée comme un manque par certains
• l’émission de chaleur limitée a pour consé-
quence que le système, en tant que chauf-
fage principal, n’est utilisable que dans les
bâtiments bien isolés et étanches à l’air
• l’éventuelle combinaison avec un circuit
de radiateurs et/ou d’un circuit fermé (pour
l’eau chaude sanitaire) qui fonctionnent à
plus hautes températures complique et rend
plus onéreux le réglage de la température et
le dispositif de régulation.
4.2 emission de chAleur d’un chAuffAge
pAr le sol
4.2.1 Emission de chaleur maximale
Pour vérifier si un chauffage au sol peut être
envisagé comme seul système de chauffage
dans un bâtiment, on effectuera le calcul des
déperditions calorifiques d’après les mé-
thodes des normes NBN EN 12831 [6] et/ou
NBN B 62-003 [1]. Il convient que l’émission
de chaleur puisse couvrir au minimum les
pertes thermiques définies pour chaque pièce.
L’émission maximale du système est donc un
paramètre important pour évaluer sa faisabilité.
D’après la norme NBN EN 1264-3 [3], elle
dépend des critères de confort relatifs à la
température superficielle du sol. Dans la par-
tie courante, celle-ci est fixée à 29 °C, alors
qu’elle peut s’élever à 35 °C dans la zone pé-
riphérique avec une augmentation d’émission
de chaleur. En conditions de calcul, l’émission
de chaleur maximale (qF,max, en W/m2) peut
être estimée, en fonction de la température
maximale de la surface du sol (qF,max en °C).
A cet effet, on utilisera la formule simplifiée
suivante :
qF,max = hsi (qF,max - qi) [W/m2]
avec :
• hsi : le coefficient d’échange thermique à la
surface du sol (11 W/m2K)
• qi : la température intérieure [°C]
Les valeurs de qF,max et qF,max pour les zones
courante et périphérique sont données au ta-
bleau 3 (p. 3). Nous attirons l’attention sur le
fait que l’émission de chaleur maximale men-
tionnée ici se rapporte à la surface utile dispo-
nible au sol, cette dernière pouvant être forte-
ment limitée par la présence de nombreuses
pièces d’ameublement dans certains locaux
(cuisine, salle de bains).
4.2.2 Emission de chaleur réelle
L’émission de chaleur réelle des systèmes par
le sol est déterminée au moyen d’essais ou de
calculs (NBN EN 1264-2 [2]). Pour chaque
système testé, une courbe caractéristique
(fonction exponentielle) est dressée d’après
les critères présentés au tableau 3 (p. 3). Elle
permet de déduire, pour chaque différence de
température entre la surface du sol et l’envi-
ronnement, l’émission thermique correspon-
dant au système en question. Des tableaux pra-
tiques et des graphiques basés sur ces courbes
sont joints au manuel technique du système de

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(*) Pour un local chauffé à qi = 20 °C.
Tableau 3 Critères de conception d’un chauffage par la sol (NBN EN 1264-3).
Zone hsi [W/m2K] qF,max [°C] qF,max [W/m2] (*)
Périphérie 11 35 165
Partie courante 11 29 99
Tableau 4 Caractéristiques de construction types pour un système de chauffage par le sol sec et humide.
Caractéristiques Système humide Système sec
Masse thermique du système de chauffage au sol [kg/m2] 170 - 240 30 - 90
Temps de réchauffage [h] > 2 < 2
Emission de chaleur maximale pour un écartement de
10 cm [W/m2]100 100
Emission de chaleur maximale pour un écartement de
30 cm [W/m2]90 80
Différence de température entre l’eau de départ et de retour [K] 5 5
Epaisseur du système de chauffage au sol [mm] 80 - 110 20 - 50
Fig. 3
Courbe ca-
ractéristique
de base
de l’émis-
sion (NBN
EN 1264-2).
Emission de chaleur qF [W/m2]
300
200
100
50
40
30
20
10
qF,m – qi [K]
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
qF = 8,92 (qF,m – qi)1,1 [W/m2]
qF,m : température moyenne
de la surface du
sol [°C]
qi : température à l’inté-
rieur du local [°C]
chauffage par le sol. Ils sont spécifiques aux
systèmes concernés et peuvent être utilisés
pour la conception et le dimensionnement de
l’installation.
L’émission calorifique d’un chauffage par le
sol dépend essentiellement des paramètres
suivants :
• le type de système (sec ou humide)
• la différence de température entre l’eau cir-
culant dans les tuyaux et l’air du local
• l’écartement des tubes
• la résistance thermique des couches sépa-
rant les tubes et la surface du plancher.
Le tableau 4 donne quelques caractéristiques
de construction types des systèmes classiques
(secs et humides) de chauffage par le sol.
4.3 dimensionnement
Les exigences et prescriptions concernant la
conception, le dimensionnement et l’installa-
tion de systèmes de chauffage encastrés sont
reprises dans les normes NBN EN 1264-3
et NBN EN 1264-4.
Le dimensionnement des systèmes de chauf-
fage par le sol peut également être exécuté
d’après les instructions du fabricant. Pour des
systèmes classiques, les principes de dimen-
sionnent des NIT 170 et 181 sont toujours
d’actualité (voir schéma de ces principes à la
figure 4, p. 5).
5 MURS CHAUFFANTS
5.1 ApplicAtion et cArActéristiques du
système
L’installation de murs chauffants implique le
placement de tubes d’eau dans les murs ou à
leur surface, éventuellement en combinaison
avec un chauffage par le sol classique. Cette
dernière technique est souvent d’application
dans les espaces où la surface de sol utile est
limitée (par exemple dans les salles de bains
et les cuisines).
Dans les murs pierreux, on peut utiliser les
trois techniques suivantes :
• les tuyaux de chauffage sont montés sur le
mur et les espaces intertubulaires sont rem-
plis au mortier de ciment ou au mortier à
la chaux, puis le tout est parachevé à l’aide
d’une couche de plâtre d’environ 1 cm
d’épaisseur
• les tuyaux de chauffage sont fixés dans des
blocs de construction particuliers, dans les-
quels des rainures disposées à distance ré-
gulière ont été pratiquées en usine. Ces cavi-
tés sont alors remplies de mortier et toute la
surface du mur est égalisée à l’enduit (voir
figure 5, p. 5). Il convient de s’assurer d’une
part, que la profondeur et la largeur des rai-
nures sont bien adaptées au diamètre des
tubes et, d’autre part, que les blocs standar-
disés (qui sont au demeurant plus coûteux
que leurs équivalents «classiques») soient
placés avec toutes les précautions néces-
saires
• dans le cas de voiles en béton, les tubes peu-
vent être montés sur l’armature préalable-

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Etape 1 Déterminer l’émission calorifique nécessaire
(qHL) pour tous les espaces chauffés, ceci sur
la base des déperditions calorifiques FHL (les
déperditions au travers du sol chauffé ne sont
pas prises en compte).
Etape 2 Calculer la température superficielle du plan-
cher d’après la formule qF = (qHL + hsi∙qi)/hsi.
Contrôler si qF ≤ qF,max, sinon prévoir un chauf-
fage d’appoint ou réduire les déperditions calo-
rifiques calculées FHL.
Etape 3 L’écartement entre les tubes pour la tempéra-
ture de l’eau retenue doit être choisi de telle
façon que l’émission de chaleur (qF) corres-
pondante soit au moins équivalente à l’émis-
sion nécessaire (qF ≥ qHL). A cet effet, on peut
consulter les tableaux et les graphiques des
NIT 170 et 181.
Etape 4 Calculer les débits d’eau et les pertes de
charge pour tous les circuits.
Fig. 4 Principes de dimensionnement pour un chauf-
fage au sol classique (d’après les NIT 170 et 181).
Déperditions calori-
fiques FHL [W]
Emission requise qHL
[W/m2]
Température de la surface
du sol qF [°C]
qF ≤ qF,max
qF > qF,max
Calcul de la température de l’eau
et de l’espace intertubulaire
Emission réelle qF [W/h2]
qF ≥ qHL
qF < qHL
Calcul des débits et pertes
de charge
Chauffage d’appoint
Température de l’eau ↑ ou
espace intertubulaire ↓
1
2
3
4
56
8
7
1. Parement extérieur 2. Isolation
3. Bloc de construction 4. Rainure
5. Tuyau synthétique 6. Couche d’enduit
7. Chape 8. Revêtement de sol
Fig. 5 Composition
d’un mur chauffant.
Fig. 6 Image infrarouge d’un mur
chauffant.
ment à la mise en place du béton. La finition
consiste en une couche d’enduit.
Le chauffage mural convient également aux
constructions à ossature en bois :
• en cas de montage à sec, les tubes en ma-
tières synthétiques sont dissimulés derrière
les panneaux de finition
• en cas de montage partiellement à sec, les
tubes sont montés dans des colliers, fixés à
la paroi plane, puis noyés dans une couche
de mortier parachevée à l’enduit.
Généralement, la largeur d’un mur chauffant
est limitée à cinq mètres. Si ce n’était pas le
cas, il y a lieu de prévoir des joints de dila-
tation. Il est également important d’apposer,
dans tous les cas, une couche d’isolation suf-
fisante entre les tuyauteries de chauffage et
l’environnement extérieur ou les locaux voi-
sins non chauffés. Si les boucles de chauffage
sont verticales, il convient de prendre toutes
les précautions requises lors de la mise sous
eau des conduites, de façon à éviter toute ac-
cumulation d’air (les purgeurs d’air automa-
tiques sont recommandés).
Ces dernières années, des détecteurs de cha-
leur spéciaux ont été développés permettant
de déterminer adéquatement la position des
tuyaux et d’éviter les perforations acciden-
telles de ceux-ci. L’image thermographique
d’une caméra infrarouge (voir figure 6) peut,
dans ce contexte, se révéler également très
utile. De plus, il va de soi qu’il est préférable
de ne pas poser de meubles contre un mur
chauffant, cela entraînerait une grande réduc-
tion de l’émission calorifique.
La durée de mise en température dépend
majoritairement de l’épaisseur de la finition
appliquée à l’avant des tubes. La vitesse de
transmission de la chaleur dans le local est lar-
gement tributaire de la masse du mur à chauf-
fer : plus le mur est mince, plus rapide est la
transmission thermique.
5.2 emission de chAleur et dimensionne-
ment
Les murs chauffants sont principalement uti-
lisés en tant que chauffage d’appoint. Le sys-
tème émet de la chaleur complémentaire aux
endroits où le chauffage principal est insuffi-
sant (par exemple dans les salles de bains avec
une surface de sol libre limitée).
Comme c’était le cas avec le chauffage par
le sol, il convient également de prendre en
compte les critères de confort relatifs à la tem-
pérature à la surface lors de la conception du
mur. Selon les applications, la température à
la surface du mur (qW) doit, suivant la norme