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Les anciens convecteurs électriques

Les systèmes de chauffage appelés "convecteur" utilisent la convection de l'air comme vecteur de la chaleur. Le procédé consiste à chauffer l'air ambiant dans une cheminée métallique au moyen d'une résistance électrique, parfois un simple fil métallique porté à très haute température par le passage d'un courant électrique.

Le mouvement naturel de convection entraîne l'air chaud dilatée et plus leger vers le haut de la pièce, et aspire l'air plus frais par le bas. Les convecteurs chauffent et brassent d'importantes quantités d'air et indirectement réchauffent les personnes et les objets.

La part de transfert de chaleur par rayonnement infrarouge se situe entre 5% et 10% pour l'ensemble du carter selon la taille et la forme de l'appareil. La chaleur est diffusée à haute température de façon très peu homogène et par vagues.


Convecteur électrique


La forme évocatrice des premiers convecteurs électriques installés dans les logements des années 60 et 70 leur a valu le nom de grille-pains. Très énergivore et inconfortable, cette génération de convecteurs est en grande partie responsable de la mauvaise réputation du chauffage électrique. Selon le Gifam, plus de 15 millions d'appareils appartenant à cette technologie de convecteurs sans inertie et équipés d'un thermostat mécanique seraient encore utilisés dans l'habitat en France en 2016 !

Ancienne technologie de convecteurs appelés grille pains

Inconfort thermique : Ces équipements de chauffage bon marché créent une ambiance thermique inconfortable. L'air est surchauffé, la chaleur est peu homogène et la qualité de l'air est dégradée. Ils sont très énergivores du fait de l'importance des déperditions spatiales et temporelles.

Il est admis qu'il faut au minimum 30% d'émission de chaleur par rayonnement pour équilibrer des parois froides et obtenir un confort thermique satisfaisant. Dans le logement mal isolé, l'absence de rayonnement oblige à surchauffer l'air au delà de 25°C pour obtenir une température ressentie de 20°C. La sensation de chaleur reste superficielle et parfois étouffante. La peau est en contact avec l'air chaud, mais la chaleur ne pénètre pas à l'intérieur du corps.


Déperditions spatiales :

La convection crée un important gradient de température de l'air (plusieurs degrés par mètre) entre le sol et le plafond. Cette stratification verticale entraîne une forte surconsommation. La mauvaise répartition de la chaleur est aussi responsable de sensations de froid lorsqu'on se déplace dans les volumes.

La stratification de l'air produite par la convection de convecteurs de type "grille pain" entraîne une déperdition de chaleur d'au moins 30%.


mouvements de convection de l'air


Le dessin ci-dessus montre que les occupants d'un logement règlent la consigne de façon à maintenir la chaleur à un minimum de 19°C au niveau du sol. La température moyenne de chauffe de l'ensemble de la pièce est alors d'environ 23°C, ce qui correspond à produire 4°C d'énergie de plus qu'il est nécessaire pour obtenir une température homogène de 19°C. Il est admis que chaque degré de chauffage autour de 20°C représente une variation de la consommation de 7% lorsque la température extérieure est au voisinage de 0°C. On peut donc affirmer dans ces conditions qu'un gradient vertical de 8°C entraîne une surconsommation d'environ 30% par rapport à un chauffage qui produit une chaleur de 19°C répartie de façon uniforme.

Vagues de chaleur :

L'impossibilité pour ce type d'appareils de chauffage sans inertie à maintenir une émission de chaleur permanente crée des sensations alternées de chaud et de froid qui nuisent au confort thermique des occupants. Dans une ambiance dégradée, la température de consigne pourra être relevée de plusieurs degrés car la sensation de confort se ressent toujours par rapport au point bas.

Qualité de l'air dégradée :

L'air surchauffé que diffusent les convecteurs se charge facilement de l'humidité ambiante et déplace celle-ci vers les systèmes de renouvellement d'air. L'humidité relative ou hygrométrie tombe rapidement sous le niveau recommandé compris entre 45% et 55% (été-hiver à 18°C). Si une hygrométrie trop élevée favorise le développement de micro-organismes, un taux d'humidité anormalement bas correspond à un air trop sec pour le confort de l'organisme (bronches).

L'air chaud et humide qui évolue selon un mouvement convectif circulaire risque également de condenser localement sur des ponts thermiques, des vitrages ou derrière un meuble placé devant un mur froid. Dans ces conditions, il n'est pas rare d'observer un mur couvert de moisissures au dos d'un canapé ou un plafond sur lequel perlent des gouttes d'eau. Ces phénomènes qui apparaissent avec le point de rosé (écart entre la température de l'air et la température des surfaces) sont beaucoup moins présents lorsque les émetteurs de chaleur fonctionnent en basse température.

Les convecteurs ne sont donc pas accusés à tord d'assécher l'air ambiant, faciliter l'infiltration de l'humidité dans les micro-fissures du bâti et l'apparition de moisissures. Ils sont aussi responsables de la mise en mouvement des poussières allergènes.

Que dit la norme ?

Au début des années 90, la norme (NF C 73 251) encadrant l'aptitude au chauffage des émetteurs électriques de chaleur a écarté du marché de l'habitat neuf, les convecteurs produisant un échauffement trop important de l'air au profit d'appareils dont les caractéristiques garantissent un niveau de performances énergétiques acceptables : thermostat électronique précis, coefficient d'aptitude, limitation de la dérive en charge et de la température de l'air à 100°C en sortie de grille, exgiences sur le maximum de variation de température du carter etc...


Le chauffage d'appoint utilise les technologies du passé pour fabriquer des convecteurs.

Ces produits bon marché sont trop souvent utilisés comme moyen de chauffage principal alors qu'ils devraient être résevés à un usage ponctuel pour réchauffer des pièces dont l'usage est intermittent.

Depuis le 1er janvier 2018, il est imposé aux fabricants d'afficher une mise en garde sur les supports de vente et la documentation des chauffages électriques mobiles : "Ce produit ne peut être utilisé que dans des locaux bien isolés ou de manière occasionnelle".


Différents modèles de convecteurs pour chauffage d'appoint


Même lorsqu'il est certifié en catégorie C ou 2 étoiles, le convecteur mural demeure un appareil de chauffage peu recommandable. La réglementation thermique RT 2005 déconseillait déjà d'installer les convecteurs dans les pièces à vivre (salon, séjour) pour les réserver aux pièces de petites dimensions comme les toilettes, les remises et les couloirs. Elle préconisait de supprimer du marché les convecteurs électriques classés NF Électricité Performance catégories A et B ou 1 étoile dans la nouvelle édition de la certification datée du mois de juin 2014.

Des améliorations progressives...

La résistance est le principal constituant du convecteur. Du simple fil résistif au corps de chauffe inertiel en passant le diffuseur en aluminium, l'évolution des résistances a fortement contribué à améliorer l'efficacité thermique des convecteurs, et le silence de fonctionnement. A puissance égale, plus le volume de la cheminée est important moins la convection est rapide, moins l'air est chaud en sortie de cheminée, et meilleure sera la répartition de la chaleur. Partant de ce constat, les plinthes chauffantes rencontrent un certain succès en raison d'une distribution de chaleur relativement homogène et d'un encombrement très réduit.

Résistances filaires et résistances blindées de convecteurs électriques

A partir des années 2000, les fabricants ont mis sur le marché une nouvelle génération de convecteurs qui entrent dans le classement des émetteurs basse température. Ces appareils sont équipés d'un élément chauffant en fonte à inertie contrôlée et d'un thermostat électronique à commande proportionnelle. Le convecteur ne fonctionne plus par à-coups mais diffuse en continu de l'air beaucoup moins chaud.

Des appareils silencieux : A l'origine des bruits est la dilatation de parties métalliques ayant des coefficients de température différents. L'assemblage des diffuseurs à ailettes autour de la résistance blindée à longtemps été à l'origine de craquements par glissement. La société Noirot est à l'origine d'un élément chauffant silencieux (brevet RX silence) qui contient de la poudre de magnésium comprimée entre la résistance blindée nickel-chrome et un diffuseur à ailettes en alliage d'aluminium et de silicium. La performance de cet assemblage silencieux ne réduit pas la conduction de chaleur qui assure en 75 secondes la mise en température du diffuseur.

Les points faibles des convecteurs sans inertie :

  • Mauvaise répartition de la chaleur,
  • Chauffe par intermittence en créant des vagues de chaleur,
  • Stratification : l'air chaud va au plafond obligeant à chauffer davantage à hauteur humaine,
  • Environ 30% de surconsommation par rapport au chauffage radiant basse température,
  • Le mouvement de convection participe au déplacement des poussières allergènes,
  • Risque de moisissures car l'air chaud se charge facilement d'humidité, et condense au contact des ponts thermiques,
  • Dessèche l'air ambiant,
  • Neutralise les ions négatifs de l'air,
  • Les poussières peuvent brûler au contact de la résistance chauffante,
  • Risque de salissure sur la paroi située au dessus du convecteur, moindre en sortie frontale,
  • Les parois et les objets sont peu réchauffés,
  • Sensations de chaud et de froid, sensations de pieds froids.

Les avantages :

  • Monte rapidement en température du fait de l'absence totale d'inertie,
  • Forte puissance dans un petit volume,
  • Peut être mis à profit pour assécher les atmosphères trop humides,
  • Faible encombrement, léger, facile à installer, peu de contraintes de positionnement,
  • Existe en version verticale, horizontale, sous forme de plinthe, en fosse...
  • Peut être habiller dans une niche, pas de dégagement nécessaire de l'espace en avant,
  • Petit prix, de 30 à 100 euros.

Dans quels cas utiliser un convecteur ?

Ce type de convecteur montre peu d'avantages sauf dans la nécessité à produire rapidement une grosse quantité de chaleur avec un équipement bon marché aux dimensions réduites. La forte proportion de logements équipées de chauffages convectifs est le fait des bailleurs qui construisent pour la location des logements équipés à moindre coût.

Le chauffage convectif est totalement inadapté au logement ancien mal isolé présentant des parois froides. Une VMC simple flux et une hauteur sous plafond dépassant 3 mètres sont également des conditions rédhibitoires pour le chauffage par air chaud.

Les convecteurs peuvent cependant être utilisés quand la configuration des volumes met à profit leurs particularités. Il est par exemple envisageable d'installer un convecteur au pied d'un escalier : la convection naturelle porte l'air chaud et le dilue dans volume situé à l'étage. Les convecteurs sont efficaces lorsqu'il s'agit de réchauffer rapidement une petite pièce dont l'usage sera de courte durée. Les convecteurs soufflants sont efficaces dans les salles de bain ou buanderies dont l'utilisation est ponctuelle. La convection forcée utilise un ventilateur pour accélérer le déplacement d'air à travers les résistances chauffantes. On parle alors de ventilo-convecteur. Ces appareils ajoutent des nuisances sonores aux caractéristiques déjà peu intéressantes de la convection.

Comment installer un convecteur ?

Les convecteurs sont souvent installés sous les fenêtres de façon à créer une barrière thermique ou rrideau d'air chaud, près des portes et de préférence contre la paroi la plus froide de la pièce. Cette habitude prise par les installateurs n'est en réalité utile qu'aux émetteurs radiants. Placer un convecteur sous une fenêtre induit un niveau de déperditions par la paroi froide qui n'est pas compensé par le faible apport de confort. Il est préconisé de respecter un espace minimal de 15 centimètre sous le caisson du convecteur pour faciliter le mouvement de convection naturel de l'air et l'entrée de l'air frais.



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