Radiateurs a eau chaude

Le Petit Robert entend par radiateur un appareil de chauffage indépendant ou relié à une chaudière, assurant le rayonnement de la chaleur.

Cette définition est incomplète, car elle semble vouloir indiquer que le radiateur n'émet de la chaleur que par rayonnement. Mais l'étymologie du terme radiateur est trompeuse car il en est autrement: la chaleur cédée par un radiateur est émise par rayonnement et par convection.

appareil de chauffage qui émet de la chaleur par convection naturelle et rayonnement. Les radiateurs peuvent être réalisés avec différents matériaux (par exemple: acier, aluminium, fonte) et sous différentes formes (par exemple: panneaux, colonnes, tubes.)

La définition la plus récente est celle donnée en seconde partie de la nouvelle norme européenne EN 442 [2] concenant les radiateurs

Les radiateurs peuvent également être appelés corps de chauffe.

Dans le cadre de cet ouvrage, le radiateur est donc un appareil de chauffage où circule de l'eau chaude et dont le but est de transférer de la chaleur par convection et rayonnement afin d'assurer des conditions de température spécifiées à l'intérieur d'un bâtiment.

Principe de fonctionnement

Pour comprendre le principe de fonctionnement d'un radiateur, il est nécessaire de considérer le radiateur en son environnement sous la forme d'un ensemble composé de trois éléments: l'eau chaude, l'enveloppe métallique (le radiateur proprement dit) et l'air ambiant. L'air ambiant est chauffé à la suite de différents phénomènes de transmission de chaleur entre ces trois éléments

La chaleur cédée par un radiateur à l'air ambiant est appelée puissance thermique ou émission thermique. Celle-ci est régie par trois principes fondamentaux de la transmission de la chaleur:

• la conduction
• la convection
• le rayonnement

Quelques rappels sur les principes de la transmission de la chaleur.

La conduction

C'est le phénomène de transmission de chaleur qui se produit à l'intérieur d'un solide ayant des zones à des températures différentes. La chaleur se propage des zones les plus chaudes vers les zones les plus froides.

La convection

C'est le phénomène de transmission de chaleur dû au mouvement d'un fluide en contact avec une surface dont la température est différente de celle du fluide.

Le rayonnement

C'est un phénomène de transmission de chaleur direct entre deux corps séparés par une ambiance transparente. Tous les corps émettent un rayonnement dont l'importance dépend de la nature et de la température de leur surface.

Dans ce mode de transmission, le rayonnement se propage sous forme de vibrations électromagnétiques, sans aucun transport de matière et le rayonnement reçu par un corps est alors transformé en chaleur par dégradation d'énergie. Lorsque deux corps placés face à face ont des températures différentes, le corps le plus froid absorbe le rayonnement émis par le corps le plus chaud, ce qui se traduit par une augmentation de sa température,

Dans un radiateur, il y a :

• convection entre l'eau et l'enveloppe: la chaleur de l'eau chaude est transmise à Ja paroi métallique du radiateur
• conduction à travers l'enveloppe: la chaleur traverse la paroi métallique du radiateur
• convection et rayonnement de la surface extérieure du radiateur vers l'air ambiant l'air ambiant est en contact avec la surface extérieure du radiateur dont la température est supérieure à celle de l'air.

Ainsi, l'air voit sa température augmenter au contact du radiateur.

L'air chaud s'élève et lèche la surface du radiateur, ce qui accentue le phénomène de convection et permet au radiateur de céder sa chaleur à l'air. D'autre part, la surface du radiateur émet de la chaleur par rayonnement; cette émission par rayonnement est alors absorbée directement par les différents éléments du local à chauffer, dont le corps de l'occupant.

La puissance thermique du radiateur est la quantité de chaleur cédée par la surface extérieure de l'enveloppe, par convection et par rayonnement.

Ainsi, la puissance est découplée en une part convective (chaleur cédée à l'air ambiant par convection) et une part radiative (chaleur cédée à l'air ambiant par rayonnement).

L'importance des parts convectives et radiatives dépend du type de radiateur. La part d'émission par rayonnement est comprise entre 15 %. et 55 % environ de l'émission totale du radiateur. Nous détaillerons la répartition entre émission radiative et émission convective par la suite.