Générateur de chaleur : définition et utilité

Il existe de nombreuses façons et de nombreux appareils pour générer de la chaleur à l’intérieur d’un espace, garantissant des conditions de confort thermique adéquates pour une habitation, et tous reposent sur la présence d’un générateur de chaleur.

En effet, concevoir un système de chauffage signifie, après le calcul des charges thermiques de la structure, choisir le type de générateur de chaleur le plus adapté, puis le dimensionner ainsi que les réseaux de distribution du système.

Qu’entend-on par générateur de chaleur ?

Le générateur de chaleur est le cœur du système de chauffage : il est capable de répondre aux besoins de chauffage des espaces en transférant de l’énergie thermique au fluide caloporteur.

Les générateurs de chaleur peuvent être classés en fonction : 

• de la source d’énergie utilisée pour produire de la chaleur (comme le gaz, l’électricité ou la biomasse) ;
• de l’état dans lequel le combustible utilisé est rendu disponible (gazeux/liquide/solide dans le cas des chaudières) ;
• du mode d’installation ;
• du fluide caloporteur sortant du générateur et circulant dans le système, généralement de l’air ou de l’eau.

L’endroit où le générateur est installé est souvent appelé « centrale thermique », dans le cas des structures publiques et tertiaires, celles-ci peuvent être de véritables pièces dédiées uniquement au générateur. Alors que, dans le cas des habitations privées, la centrale thermique coïncide souvent avec des débarras, des buanderies ou des balcons.

Quels sont les générateurs de chaleur les plus courants sur le marché ?

Les générateurs de chaleur les plus courants sur le marché sont : 

• la chaudière ;
• le système à biomasse ;
• la pompe à chaleur ;
• le système hybride.

Analysons ensemble les caractéristiques et les fonctionnalités.

1. Chaudière

La chaudière est le générateur de chaleur le plus couramment utilisé dans les habitations. Elle permet la génération et le transfert d’énergie thermique au fluide caloporteur grâce à la combustion de divers produits.

Le combustible réagit avec l’oxygène contenu dans l’air atmosphérique et génère une réaction chimique d’oxydation, produisant de la chaleur et des produits gazeux de combustion.

Schéma chaudière

Ils peuvent être classés en fonction : 

• du combustible utilisé : 
  • générateurs au méthane : peuvent être à chambre ouverte ou étanche et nécessitent un réseau de distribution de gaz méthane à proximité. Ils sont peu encombrants, généralement préférés pour une installation extérieure et sont économiques ;
  • générateurs au GPL : représentent une solution valable là où le gaz méthane n’arrive pas, mais nécessitent un espace dédié et sécurisé pour le réservoir de stockage du Gaz Propane Liquide. Le GPL est considéré comme propre et non polluant. Le rôle d’une chaudière au GPL est de maintenir la puissance du mélange de gaz et d’air constant, assurant ainsi des normes élevées de rendement ;
  • générateurs au gazole, utilisés là où il est difficile de trouver d’autres combustibles. Ils se caractérisent généralement par des émissions plus élevées et des rendements plus faibles, mais le coût du combustible est extrêmement réduit. Ils nécessitent un espace dédié pour le réservoir de stockage du combustible, qui peut parfois être intégré ;
  • générateurs électriques, n’ont pas de brûleur, mais utilisent des résistances électriques pour chauffer l’eau, qui est ensuite transférée au système, ou l’air, qui est ensuite transféré et dirigé à travers un ventilateur ;
• de l’évacuation des produits de combustion : 
  • le générateur de type A, également appelé à chambre ouverte, n’est pas raccordé à un conduit d’évacuation des fumées, ce qui signifie qu’il prend l’air de la pièce où il est installé et rejette les produits de combustion dans la même pièce ;
  • le générateur de type B est toujours à chambre ouverte, et donc prend l’air de la pièce où il est installé, mais dispose d’un conduit d’évacuation des fumées qui rejette les produits de combustion à l’extérieur. Le tirage peut être naturel ou forcé, dans ce dernier cas, un ventilateur assure l’évacuation des fumées ;
  • le générateur de type C, également appelé à chambre étanche ou à tirage forcé, possède une chambre de combustion isolée. Aujourd’hui, toutes les chaudières à condensation disponibles sur le marché sont de ce type.
• de la gestion de la chaleur : on trouve des générateurs à température constante qui, lorsqu’ils fonctionnent, maintiennent une température fixe, ou des générateurs à température variable, qui s’activent en fonction de la demande et des conditions climatiques. Ces derniers se caractérisent généralement par des valeurs d’efficacité plus élevées.

Au fil des ans, on est passé à une utilisation massive de la chaudière à gaz jusqu’à l’utilisation de la chaudière à condensation, en raison de son rendement beaucoup plus élevé.

Les chaudières à condensation sont des générateurs conçus pour maximiser l’efficacité énergétique en récupérant de l’énergie à partir des fumées d’échappement. Dans ces chaudières, la vapeur d’eau présente dans les fumées est refroidie jusqu’au point de rosée, la transformant ainsi en condensat. Ce processus permet de récupérer de l’énergie latente qui est utilisée pour chauffer l’eau destinée au système de chauffage ou à la production d’eau chaude sanitaire.

2. Chaudières à biomasse

Avec une chaudière à biomasse, on produit de l’énergie thermique renouvelable en brûlant de la biomasse, des matériaux résiduels et des déchets d’origine biologique et végétale.

Les générateurs de cette catégorie les plus courants sont les chaudières à granulés ou à plaquettes : tous deux proviennent des déchets du bois non traité, mais les granulés sont obtenus en pressant ces déchets une fois séchés, tandis que les plaquettes sont simplement broyées et transformées en morceaux uniformes de petite taille.

Une chaudière à biomasse permet la génération d’énergie thermique renouvelable car, lorsqu’il est brûlé correctement, le bois émet la même quantité de dioxyde de carbone absorbée par la plante pendant sa croissance, ne perturbant donc pas l’équilibre environnemental.

3. Pompe à chaleur

La pompe à chaleur est une machine capable de transférer de la chaleur d’un environnement à basse température à un système à température plus élevée.

La pompe à chaleur prélève de la chaleur d’une source naturelle, l’air, l’eau ou le sol pour la transférer à l’environnement à climatiser.

Elle se présente comme un circuit fermé, composé de quatre composants : un compresseur, un condenseur, une vanne d’expansion et un évaporateur.

Le rendement d’une pompe à chaleur électrique (appelé COP) est toujours supérieur à celui d’une chaudière à gaz, ce générateur se présente donc comme une solution durable capable de réduire la consommation d’énergie tout en répondant à tous les besoins de climatisation, y compris éventuellement ceux de l’été.

Pour approfondir le sujet, je vous recommande de consulter l’article «Pompe à chaleur : comment ça marche, types et coûts » ; 

4. Système hybride

Un système hybride combine deux générateurs de chaleur : une pompe à chaleur et une chaudière à condensation. La première, généralement alimentée électriquement, tandis que la seconde, alimentée au méthane ou au GPL.

Schéma système hybride

Avoir deux générateurs de chaleur signifie choisir à tout moment le fonctionnement le plus avantageux, grâce à la présence d’un dispositif de contrôle et de régulation qui donne la priorité à une machine par rapport à une autre en fonction des besoins réels de chauffage et des conditions extérieures.

Ce système s’adapte bien à toutes les situations climatiques, et peut être directement connecté au système existant, en prévoyant uniquement le remplacement du générateur de chaleur précédent.

Typiquement, avec des températures extérieures élevées, seule la pompe à chaleur fonctionne, à mesure que l’on se rapproche de températures proches de zéro, le système fonctionne de manière combinée, avec l’activation à la fois de la pompe à chaleur et de la chaudière à condensation, pour des températures très froides, seule la chaudière à condensation fonctionne.

De cette manière, la consommation de gaz et d’électricité est minimisée, tout en réduisant simultanément les émissions de CO2, ce qui permet d’obtenir des avantages économiques et environnementaux.

Comment choisir un générateur de chaleur ?

Pour choisir correctement le générateur de chaleur, il est important de prendre en compte plusieurs aspects importants : 

• caractéristiques du bâtiment : les dimensions, l’orientation et la structure influencent grandement le comportement énergétique d’un bâtiment et l’atteinte de certains niveaux de confort intérieur ;
• type d’intervention : si vous construisez un bâtiment, il y aura certainement beaucoup moins de contraintes pratiques que dans le cas d’une rénovation. Dans le premier cas, il est possible de choisir un générateur de dernière génération garantissant des niveaux de performance très élevés, tandis que dans le cas de la rénovation, à moins qu’il ne s’agisse d’une rénovation majeure de premier plan, le choix du générateur est souvent contraint par le système de distribution existant, les émetteurs existants et les espaces disponibles;
• source d’énergie disponible : les types de générateurs varient en fonction du vecteur énergétique que vous souhaitez utiliser. Gaz, électricité ou biomasse, le choix est souvent dicté par la disponibilité sur place et les coûts.