Quel avenir pour le chauffage Effet Joule ?

Le mode de chauffage Effet Joule concerne un tiers du parc de logements neufs et anciens soit environ 9,8 millions de logements. Il subit aujourd’hui une rupture de dynamique très forte par rapport aux années 2006-2008, apogée de sa prescription. Comment s’explique cette rupture ? Quel est son avenir?

Ces questions sont d’autant plus intéressantes car dans une société électro-dépendante (ménager, loisirs, bricolage, jardinage, train, métro, tramways, RER, voiture « propre » électrique, informatique, communication) seul le chauffage électrique direct semble susciter perplexité et critiques au point de noter aujourd’hui une désaffection pour cette source de chaleur.

Un rendement faible de la production à l’utilisation

Produire de l’énergie sous forme de chaleur en faisant circuler des électrons dans un matériau conducteur, sans faire un autre usage de l’énergie électrique, autrement dit en créant des pertes, reste techniquement très simple. Mais le paradoxe réside dans le fait que la distribution d’énergie électrique en partant des unités de production pour arriver chez l’utilisateur, doit combattre ce phénomène et déployer des moyens importants pour limiter les pertes par Effet Joule.

Peut-on produire de l’énergie électrique, qui rappelons-le se fabrique et doit être produite à la demande, pour alimenter, après un long parcours, un récepteur qui génère 100% de pertes ? Certes, récupérées sous forme de chaleur, mais pertes quand même. Un message qui dans le contexte de transition énergétique actuelle peut paraître paradoxal. Bien que le bilan et le rendement global entre la production et l’utilisation reste faible, c’est aussi un des rares systèmes de chauffage, si ce n’est le seul, à avoir un rendement d’émission de 100% tout au long de ses cycles de fonctionnement.

A noter également que dans l’hypothèse où la totalité de l’électricité serait fabriquée sans combustion d’énergie fossile (cas du photovoltaïque, éoliens, hydraulique, marée moteur, hydrolien mais aussi nucléaire), la production de gaz à effet de serre serait nulle. Cela reste un point positif dans le cadre des objectifs du protocole Kyoto ainsi que du facteur 4 (réduction par quatre de l’émission de gaz équivalent CO2 dans l’atmosphère d’ici à 2050).

Une mauvaise réputation malgré des évolutions technologiques importantes

Sur le plan des utilisateurs, le chauffage à Effet Joule souffre d’une mauvaise réputation.

Une réputation « entrée de gamme »

Il est, en effet, perçu comme un mode de chauffage « entrée de gamme » avec une appellation « grille-pain ». Il est victime des installations passées tant en neuf qu’en rénovation où ce système de chauffage était le système « par défaut ». Economique à l’achat et ne nécessitant pas de coûts d’installation significatifs, il a été prescrit et installé dans des situations inappropriées. En effet, dans une très grande majorité de cas, ce système de chauffage était mal adapté et ne convenait pas à des enveloppes de bâtiments très déperditives.

De plus beaucoup de logements sont encore équipés de convecteurs mécaniques anciens. Le groupe Thermor estime, en effet, que sur les quatre-vingt millions d’appareils qui équipent les foyers français, trente millions sont des convecteurs des années 1960 (source Marketing Marché Groupe).

Ces deux phénomènes combinés à l’augmentation du prix de l’électricité de 40% sur les sept dernières années, augmentation qui devrait se poursuivre selon la Commission de Régulation (30% entre 2013 et 2017) contribuent à l’image négative de cette technologie.

En conséquence, deux impressions majeures dominent : un système bas de gamme générant inconfort (air trop sec, variation brutale de température dans une même pièce, gradient de température sol/plafond) et factures élevées.

Des innovations importantes

Pourtant si les convecteurs électriques aujourd’hui considérés comme bas de gamme ont largement été répandus entre les années 1960 et 1980, de nombreuses innovations ont vu le jour depuis.

Le plancher et le plafond rayonnant bénéficie d’une très bonne image et donnent de très bon niveaux de satisfaction. Le rayonnement de la chaleur sur une grande surface entraine une qualité de chauffe importante. Ces systèmes sont efficients et confortables s’ils sont correctement mis en œuvre. Le dimensionnement est en effet primordial : calcul des besoins, puissances nécessaires et dispositions des câbles. La réduction de l’inertie, l’usage des chapes minces et la variation spatio-temporelle couplée à des régulations et système domotique innovants sont des pistes pour l’amélioration des performances de ces systèmes.

Les panneaux muraux ont quant à eux beaucoup évolué sous l’impulsion des normes relatives aux performances de ces équipements. Les panneaux radiants remplacent peu à peu les convecteurs. Associant convection et rayonnement, ils permettent de limiter la sédimentation thermique. Les radiateurs à inertie ou chaleur douce, apparus depuis une dizaine d’années, permettent d’éviter les variations de température, grâce à l’accumulation de chaleur au moyen d’un cœur de chauffe (fonte, aluminium, fluide caloporteur…). L’effet est proche des émetteurs reliés au chauffage central. Dernière évolution les radiateurs à double corps de chauffe qui associentun cœur à inertie en fonte et une façade avant rayonnante.

La gestion et la régulation de ces systèmes se sont beaucoup développées également. Des innovations significatives ont vu le jour en termes de gestion et régulation des affichages (informations, auto-apprentissage etc.) et de l’interactivité avec l’utilisateur et les usagers. Certains systèmes sont par exemple capables de s’adapter aux périodes de présence des occupants pour anticiper les besoins de chauffage ou détecter des fenêtres ouvertes. La société Atlantic a réalisé des études pour sa gamme de radiateur Maradja équipée de pilotage intelligent, qui évaluent à 45% les économies d’énergie par rapport à des convecteurs de première génération.

RT2012 : Des efforts sur le bâti conditionnés par le type d’énergie

Pénalisation du Bbio avec l’Effet joule

Le bâti « Effet Joule » nécessite un Bbio inférieur d’environ 30 à 40 points (selon les régions) par rapport au Bbiomax pour espérer une conformité du Cep avec des équipements performants. Un autre type d’énergie permet d’atteindre plus facilement un Cep inférieur au Cepmax avec un Bbio très proche du Bbiomax. Il y a donc moins d’effort à faire en termes de conception du bâti, avec une autre énergie. Cela est dû à l’unité dans laquelle est exprimée le Cep. En effet, conformément aux exigences de la Directive Européenne le kWhep-énergie primaire- est utilisée. En France la conversion de l’énergie finale en énergie primaire, se fait par un facteur multiplicateur de 2,58 pour l’électricité et de 1 pour les combustibles.

Des retours terrain ont montré que pour une maison d’environ 90 m², de plain-pied et orientée sud, l’écart serait d’environ 2000€ en coût « CMiste » sur 100 000€ d’investissement. Par exemple, les surcoûts de l’Effet Joule par rapport aux solutions gaz sont évalués à 2-3% sur un montant global (prix d’achat de constructeur), en zone climatique H3 considérée comme la plus favorable.

La difficulté à vendre un bâti avec des matériaux de structure et d’isolation permettant d’atteindre un niveau « Effet Joule » entraine une marginalisation de cette énergie.

Une absence de descriptif de généralisation

En RT 2012, l’Effet Joule, au-delà du facteur de conversion en énergie primaire, est difficile à mettre en place en raison de l’absence de descriptifs de généralisation. Cela oblige à des modifications du mode constructif et cette « non généralisation » pose au constructeur des problèmes technico-économique. Il paraît, en effet, difficile de vendre un bâti avec des matériaux de structure et d’isolation permettant un niveau de bâti « chauffage Effet Joule » au client final compte-tenu du surcoût et de la situation économique actuelle. Les commerciaux des constructeurs développent donc peu d’argumentaires technico-économiques pour répondre aux éventuelles objections soulevées par les clients et concluent assez rapidement que « le chauffage Effet Joule n’est plus réglementaire ». D’un système prescrit pas défaut, systématiquement et de moindre coût en RT 2005, l’effet balancier a ramené la tendance vers inverse au point de ne plus le prescrire.

Nécessité d’une analyse comparative et de retours d’expérience

Tout ceci est dommageable car l’Effet Joule peut apparaître comme une solution efficiente en coût global dans un grand nombre de cas. La mise en place d’une analyse comparative bâti/système/coût permettrait de gagner des kWh au niveau du Cep afin de rendre effectif l’utilisation de ce mode de chauffage. A court ou moyen termes des évolutions techniques et des innovations pourraient aussi permettre des gains sur le coût final.

Des actions de terrain ciblées sur des zones géographiques précises apparaissent également  importantes pour faire émerger des retours d’expérience afin de vérifier l’efficacité de ce mode de chauffage.

Les exigences réglementaires de constructions neuves renforçant la notion de bâtiment positif, il sera donc utile de vérifier la pertinence de systèmes de chauffage très réactifs, à très faible inertie et bien régulés.

L’avenir de l’Effet Joule repose aussi peut-être sur la combinaison avec les énergies renouvelables : poêle à bois, récupération de chaleur sur les eaux grises et l’association avec des équipements permettant une gestion et une régulation très fine, ainsi que le développement des smart grids.

Source :