Installer un poêle à granulés de bois ou une pompe à chaleur air/air en complément d’un système de chauffage central

1. Dimensionnement d’un poêle à granulés de bois ou d’une pompe à chaleur air/air  

Les poêles à granulés de bois et les pompes à chaleur air/air sont destinés au chauffage d’un ou de plusieurs locaux, selon le type d’appareil, mais ne sont généralement pas capables de chauffer l’ensemble du bâtiment. Ces locaux peuvent également être desservis par un système de chauffage central.  

Il n’existe pas de méthode pour déterminer la puissance thermique nominale d’un appareil de chauffage décentralisé installé dans un bâtiment équipé d’un système de chauffage central. Il est recommandé de calculer les déperditions calorifiques du local, en utilisant la norme NBN EN 12831-1 ANB ou des outils de calcul basés sur cette norme. La puissance de l’appareil de chauffage décentralisé, combinée à celle du chauffage central, doit être capable de compenser ces pertes.  

Pour ce faire, il est utile de tenir compte de la manière dont l’appareil sera utilisé :  

• de manière régulière, seul ou en combinaison avec le système de chauffage central : la puissance doit être suffisante pour assurer le besoin en chauffage du local, et la modulation de la puissance doit être élevée pour s’adapter au besoin tout au long de la saison de chauffe  
• de manière occasionnelle, pour donner un peu de chaleur supplémentaire lorsque c’est nécessaire : une faible puissance est suffisante, puisque le chauffage central assure la majeure partie du travail.  

Les poêles à granulés de bois ont une puissance thermique nominale d’environ 10 à 12 kW, alors que celle des pompes à chaleur air/air généralement utilisées pour des habitations varie entre 4 et 10 kW. Cela ne suffit pas pour chauffer entièrement un bâtiment non isolé, mais cela peut dépasser le besoin nécessaire pour chauffer un seul local. La modulation de la puissance permet de limiter la surchauffe dans le local d’installation. Un poêle à granulés de bois peut généralement moduler sa puissance jusqu’à 50 % (voire 30 %) de la valeur nominale, sans trop dégrader son rendement ni augmenter ses émissions de polluants. Une pompe à chaleur moderne, équipée d’un compresseur ‘scroll’, est capable de moduler facilement sa puissance jusqu’à 25 % de la valeur nominale et de distribuer la chaleur vers différentes unités intérieures selon les besoins. Pourtant, le dimensionnement d’une pompe à chaleur air/air est plus complexe, car la puissance thermique utile dépend de la température de l’air extérieur. Il faut donc vérifier que la puissance de l’appareil est suffisante à -7 °C, voire -11 °C pour les régions les plus froides de Belgique.  

2. Installation d’un poêle à granulés de bois  

L’installation et l’utilisation d’un poêle à granulés de bois nécessitent de tenir compte des éléments suivants : 

• l’évacuation des produits de combustion et la position du débouché 
• l’amenée d’air comburant 
• la distance par rapport au matériau combustible 
• l’entretien et le nettoyage de l’appareil et du conduit d’évacuation 
• le stockage des granulés de bois. 

2.1 Évacuation des produits de combustion  

Les poêles à granulés de bois doivent impérativement être raccordés à un conduit d’évacuation qui débouche à l’extérieur du bâtiment. Selon le type de conduit, sa longueur et la complexité du montage, le prix du conduit d’évacuation peut constituer une partie non négligeable du prix total. 

Tant que le conduit est compatible, les solutions suivantes sont possibles (figure 1) :  

• utiliser un conduit d’évacuation existant  
• poser d'un nouveau conduit d’évacuation dans un conduit maçonné  
• placer un nouveau conduit d’évacuation vertical en façade ou à l’intérieur du bâtiment.  

Fig. 1 : Possibilités de raccordement d’un poêle à granulés de bois à un conduit d’évacuation 

Le plus simple est de raccorder le nouveau poêle à granulés de bois à un conduit d’évacuation existant. Celui-ci doit posséder une classe de résistance à la température T250 (250 °C) ou supérieure, et une classe de résistance à la corrosion 2 ou supérieure. Les conduits synthétiques généralement utilisés pour les chaudières à condensation ne répondent pas au critère de résistance à la température. Les conduits métalliques utilisés pour les chaudières fioul répondent normalement aux deux critères, de même que tous les conduits maçonnés. Si le conduit métallique est équipé de joints d’étanchéité, ceux-ci ne résisteront probablement pas aux produits de combustion chaudes du poêle à granulés de bois. Les conduits métalliques utilisés pour les chaudières au gaz (et en particulier certaines nuances d’aluminium) ne répondent pas systématiquement au critère de résistance à la corrosion. Si le conduit d’évacuation n’est pas isolé, les gaz de combustion risque de se condenser sur la paroi intérieure, même s’il se trouve à l’intérieur du bâtiment.  

Si un conduit maçonné existant possède une section suffisante, il est recommandé de le tuber avec un conduit d’évacuation compatible et de l’isoler. Il est également possible d’évacuer les produits de combustion par une façade et d’y installer un conduit d’évacuation vertical isolé débouchant au-dessus de la toiture (voir la figure 1C). Un conduit isolé peut également être installé de manière apparente à l’intérieur du bâtiment, mais il convient dans ce cas de traiter avec soin toutes les traversées des planchers et de la toiture.  

Au niveau technique, certains poêles à granulés de bois permettent l’évacuation des produits de combustion de manière horizontale en façade. On parle parfois de raccordement ‘ventouse’. Cette possibilité, qui facilite l’installation de l’appareil et réduit son coût, doit être autorisée par la notice technique du fabricant ou tout autre document officiel. Dans le cas contraire, le poêle doit être raccordé à un conduit d’évacuation vertical qui débouche en toiture. Dans sa notice technique, un poêle qui peut être raccordé en façade présentera un ‘tirage requis égal à zéro’. S’il est indiqué que le tirage requis doit être supérieur à zéro (3 Pa, par exemple), il faut que le poêle soit raccordé à un conduit d’évacuation vertical.  

Les produits de combustion provenant d’un poêle à granulés de bois est généralement de qualité inférieure à celle d’une chaudière au gaz ou fioul. Elle contient notamment davantage de particules fines et dégage davantage d’odeur. L’évacuation des produit de combustion à l’endroit du débouché existant (pour les systèmes au gaz ou fioul) pourrait créer des nuisances olfactives et une gêne pour le voisinage. Cette situation est d’autant plus problématique si une partie importante des habitations sont équipées d’un poêle à granulés de bois. Une solution envisageable consiste alors à surélever le conduit d’évacuation pour éloigner davantage les produits de combustion et favoriser sa dispersion. 

2.2 Amenée d’air comburant  

Un poêle à granulés de bois nécessite un apport d’air suffisant pour réaliser une combustion de qualité. Il est recommandé d’installer un poêle étanche, c’est-à-dire un appareil qui prélève l’air comburant à l’extérieur du bâtiment ou dans une cave ventilée via un conduit (voir le dossier Buildwise 2015/3.14). Ce type d’appareil permet d’éviter les courants d’air liés à une ouverture d’amenée d’air qui serait située dans une paroi extérieure du bâtiment et qui est nécessaire au bon fonctionnement des appareils non étanches. Cette ouverture pourrait être obturée par l’occupant en raison d’une situation d’inconfort. Il est dès lors primordial de bien en informer les habitants. 

2.3 Distance par rapport au matériau combustible  

Certaines parties du poêle et du conduit d’évacuation peuvent être très chaudes. Tout contact avec de tels éléments ou une trop grande proximité de ceux-ci pourrait provoquer la dégradation et éventuellement l’embrasement de certains matériaux combustibles présents dans le bâtiment, tels que des meubles ou des rideaux. 

En ce qui concerne le poêle, le fabricant précise dans sa notice quelles sont les distances à respecter lors du placement de l’appareil. Il s’agit en général de quelques dizaines de centimètres. Le fonctionnement d’un poêle à granulés de bois ne provoque généralement pas de projection de matières incandescentes, car la porte du foyer doit être fermée lors de la combustion et la recharge en combustible s’opère par une ouverture spécifique et sans danger.  

Pour ce qui est du conduit d’évacuation, la distance à respecter par rapport aux matériaux combustibles est précisée, dans la désignation du conduit d’évacuation, par la lettre G suivie de deux chiffres qui représentent la distance en millimètres (par exemple, G80 pour une distance de 80 mm). La lettre G signifie que le conduit d’évacuation est résistant au feu de cheminée, un critère essentiel vu la combustion des granulés de bois. Pour toutes les parties fermées dans lesquelles passe le conduit, telles que les gaines techniques ou la traversée d’une paroi, il est nécessaire d’éviter que la chaleur libérée par le conduit d’évacuation puisse s’accumuler. Une ventilation ou une solution spécifique proposée par le fabricant doit dans ce cas être mise en œuvre (par exemple, pour la traversée d’une toiture isolée – voir le dossier Buildwise 2015/3.5). 

2.4 Entretien et nettoyage de l’appareil et du conduit d’évacuation  

Utiliser un poêle à granulés de bois demande un peu de travail. Il faut remplir la réserve de combustible, nettoyer le foyer de combustion, vider le cendrier et ramoner le conduit d’évacuation. Le nettoyage peut être réalisé simplement à l’aide d’une brosse et d’un aspirateur adaptés, car les dépôts solides provenant de la combustion adhèrent peu aux parois. Ne pas réaliser le nettoyage risque de réduire les performances du poêle, c’est-à-dire de diminuer son rendement et d’augmenter les émissions de polluants. 

La fréquence d’intervention varie fortement selon l’utilisation de l’appareil et la qualité du combustible. Il est recommandé d’utiliser des granulés de bois de qualité (par exemple, les variétés respectant la norme DIN+). Les fréquences courantes sont précisées dans le tableau 1. 

Tableau 1: Fréquence d’entretien et de nettoyage des poêles à granulés de bois. 

2.5 Stockage des granulés de bois  

Le conditionnement le plus fréquent pour les granulés de bois est le sac de 15 kg. Le réservoir interne de l’appareil peut contenir environ un sac. Un rapide calcul montre que, pour une puissance de 10 kW, un poêle consommera un peu moins de 3 kg de granulés de bois par heure. Il est donc nécessaire de recharger régulièrement l’appareil et d’avoir un stock de sacs à disposition. Malgré leur emballage, il est préférable de stocker les sacs dans un endroit sec, afin que les granulés de bois conservent leur qualité mécanique et leur pouvoir calorifique. 

3. Installation d’une pompe à chaleur  

Lors de l’installation d’une pompe à chaleur air/air, il convient de tenir compte des paramètres suivants :  

• la puissance électrique et la consommation de l’appareil 
• le type d’appareil (split, multi-split ou monobloc) 
• l’emplacement de l’appareil 
• l’entretien et la sécurité. 

3.1 Puissance électrique et consommation de l’appareil  

Les pompes à chaleur tout comme les appareils de chauffage électrique consomment de l’électricité et ne rejettent pas de produits de combustion. Le principal avantage des pompes à chaleur par rapport aux appareils à résistance électrique moins coûteux réside dans leur haut rendement. Elles possèdent un facteur de performance moyen annuel (SCOP ou Seasonal Coefficient Of Performance) d’environ 4. Selon l’installation et la demande de chaleur dans l’habitation, la consommation d’énergie peut être réduite du même facteur, ce qui permet d’amortir les coûts en un à deux ans en fonction du tarif d’électricité en vigueur et des caractéristiques de l’habitation.  

Le coefficient de performance ou COP indique la performance instantanée de l’appareil : il est d’autant plus grand, quel que soit le type de pompe à chaleur, que l’écart entre la température à la source et la température d’émission est faible. Le COP mesuré à une température extérieure de -7 °C ou -10 °C est compris entre 2 pour les appareils les moins performants et 4 pour les plus performants, ce qui signifie qu’il faut 2,5 à 5 kW d’électricité pour fournir 10 kW de chaleur. La plupart des installations électriques domestiques sont capables de produire ± 3 kW d’électricité supplémentaire, mais cela ne suffit pas à couvrir les 10 kW qui seraient nécessaires dans le cas d’un système de chauffage à résistance électrique. La qualité de l’installation existante doit cependant être vérifiée, tout comme le réseau de distribution local, surtout lorsque plusieurs maisons du quartier auront besoin d’un supplément d’électricité et qu’il peut s’ensuivre des défaillances locales.  

3.2 Principe de la pompe à chaleur et différence entre modèles split et monobloc  

La majorité des pompes à chaleur qui utilisent l’air comme source de chaleur sont capables de moduler leur puissance; elles sont munies d’un compresseur à vitesse variable de sorte que l’appareil peut ajuster sa puissance en fonction des besoins. La plupart d’entre elles peuvent en outre fonctionner de manière réversible; le fluide frigorigène se condense (chauffage) ou s’évapore (refroidissement) dans une unité intérieure, en fonction du besoin. En fait, la plupart des pompes à chaleur air/air installées en Belgique sont utilisées à des fins de refroidissement, mais il est important d’exploiter également leur potentiel de chauffage, qui permet de réduire les émissions fossiles du chauffage conventionnel. En mode ‘refroidissement’, l’appareil peut également déshumidifier l’air intérieur, ce qui améliore le confort, mais nécessite également une évacuation des condensats.  

La forme la plus connue de la pompe à chaleur air/air est de type split. L’appareil se compose d’une unité extérieure équipée d’un compresseur et d’un échangeur de chaleur, et d’un ou plusieurs unités intérieures dans lesquelles s’effectue l’échange thermique avec l’environnement intérieur. Le fluide frigorigène circule dans des conduits entre l’unité extérieure et la ou les unités intérieures, et inversement.  

Les avantages de la pompe à chaleur split sont le faible niveau sonore (niveau de pression acoustique d’environ à 40 dB(A) à la modulation maximale) et la légèreté des unités intérieures (± 10 kg) utilisées pour chauffer ou rafraîchir les locaux. Les modèles multi-split sont équipés d’une unité extérieure plus lourde pouvant être raccordée à pas moins de cinq unités intérieures (figure 2), ce qui permet de chauffer plusieurs pièces en même temps. Lorsque les unités intérieures fonctionnent simultanément, la puissance totale est limitée à celle de l’unité extérieure. 

Fig. 2: Jusqu’à cinq unités intérieures sur une unité extérieure d’une PAC air/air multi-split. 

En revanche, l’unité extérieure à compresseur peut générer des nuisances acoustiques et visuelles dans l’environnement. À la puissance thermique nominale, il n’est pas rare d’atteindre un niveau de puissance acoustique de 60 dB(A). Or, la réglementation interdit de dépasser un niveau sonore durant la journée en limite de propriété des zones résidentielles (non rurales) de 50 dB(A) en Wallonie et de 45 dB(A) en Flandre. De nuit, cette valeur se voit même réduite respectivement à 40 dB(A) et 35 dB(A), si bien qu’il est nécessaire de prévoir une distance suffisante entre l’unité extérieure et les bâtiments voisins, d’augmenter l’absorption acoustique de l’appareil ou de réduire temporairement sa vitesse de rotation (voir le dossier Buildwise 2018/4.12). Enfin, le raccordement des modèles split doit être effectué par un technicien frigoriste certifié, ce qui peut freiner le déploiement massif de ces systèmes.  

Les pompes à chaleur monobloc offrent une alternative aux modèles split. En Belgique, il s’agit généralement d’un type particulier de pompe à chaleur air/eau, mais il existe aussi des systèmes air/air monobloc constitués d’un module intérieur unique relié à l’environnement extérieur par un double conduit (figure 3). Ce type d’appareil doit être placé contre un mur extérieur dans lequel on perce deux conduits de ventilation. Le premier conduit amène l’air de l’extérieur vers la pompe, qui en extrait la chaleur et la distribue dans le local. Une fois refroidi, l’air est ensuite renvoyé à l’extérieur par le second conduit. Si le système a l’avantage de ne pas nécessiter d’unité extérieure, il exige néanmoins de réaliser deux percements importants et d’installer deux grilles de ventilation. 

Fig. 3: Pompe à chaleur air/air monobloc. 

Ce système peut apporter une solution dans les situations où la gêne visuelle ou acoustique à l’extérieur serait trop importante. Il est d’un usage courant dans les villes italiennes classiques, par exemple. Un autre avantage tient au fait qu’il ne nécessite pas de faire appel à un technicien frigoriste. Toutefois, il exige un entretien et un recyclage adaptés en raison de la présence de fluide frigorigène. Une unité pèse environ 40 kg (compresseur compris) et sa puissance est limitée à 2 à 3 kW de chauffage. Mais son principal inconvénient est lié à la gêne acoustique, l’appareil pouvant émettre un niveau sonore jusqu’à 60 dB(A), soit une valeur nettement supérieure aux normes de bruit admises à l’intérieur des bâtiments. Un inconvénient supplémentaire est son facteur de performance plus faible qui induit une consommation énergétique et une puissance électrique accrues par rapport aux systèmes split. 

3.3 Emplacement des unités  

Comme nous l’avons souligné précédemment, l’unité extérieure du système split peut engendrer une gêne visuelle et des nuisances acoustiques. Son poids est en outre relativement élevé (de l’ordre de 50 kg). L’installation exige de prêter attention aux aspects suivants :  

• l’emplacement choisi doit être tel que le niveau sonore et la circulation d’air ne créent pas de nuisances pour le voisinage. Il convient d’éviter toute réverbération du bruit et de prévoir, si nécessaire, un dispositif atténuateur supplémentaire 

• dans le cas de structures légères (toitures plates à structure en bois, par exemple), il est utile de mettre en place un socle en béton et des plots en caoutchouc afin d’empêcher la transmission directe des vibrations au bâtiment 
• l’emplacement sera de préférence sec et bien ventilé, à l’abri de la lumière directe du soleil 
• l’appareil devra être fixé solidement, en tenant compte des rafales de vent susceptibles de se produire aux abords de la façade ou des rives de toiture 
• il devra être hors de portée des enfants, des animaux et de la végétation 
• une évacuation des condensats devra être prévue afin de ne pas provoquer un encrassement de la façade, par exemple. 

Il est recommandé de ne pas trop éloigner l’unité extérieure du ou des unités intérieures, de manière à limiter la longueur des conduits de fluide frigorigène. Relativement fins malgré leur enveloppe isolante, ces derniers permettent une pose discrète. Il importe en outre de ne pas perdre de vue les éléments suivants :  

• le rejet de chaleur (et de froid) par l’unité intérieure doit être adapté à la géométrie du local et à son utilisation. En général, les éléments muraux sont placés en hauteur sur un mur, mais il existe aussi des modèles muraux qui peuvent être placés au sol, par exemple sous une fenêtre. Il en va de même des systèmes monobloc installés à l’intérieur du bâtiment 
• une alimentation électrique doit être présente à proximité de l’appareil 
• les condensats doivent être évacués via un conduit, qui peut éventuellement être posé parallèlement aux conduits de fluide frigorigène 
• les ouvertures de circulation d’air de l’unité intérieure doivent toujours rester libres et le filtre doit être facile à changer. 

3.4 Entretien et sécurité  

Enfin, le bon entretien des appareils est un aspect important à garder à l’esprit. Un mauvais entretien peut non seulement réduire l’efficacité des unités, mais peut aussi engendrer une détérioration de la qualité de l’air intérieur. Dans des conditions extrêmes, des problèmes d’ordre microbiologique dus à la présence possible d’eau stagnante sont également susceptibles de se présenter; il convient dès lors :  

• de procéder au remplacement du filtre à air tous les six mois dans des conditions d’utilisation normales et de contrôler son état plus fréquemment si l’environnement est poussiéreux (en cas de rénovation, par exemple)  
• de ne jamais obstruer l’évacuation des condensats.  

En principe, le fluide frigorigène ne nécessite pas un remplacement, les appareils étant entièrement fermés. Toutefois, au cas où cela s’avère nécessaire, cette opération doit être effectuée par un technicien frigoriste en raison de la toxicité et de l’inflammabilité des gaz. Étant donné l’impact des fluides frigorigènes sur l’effet de serre, il convient d’empêcher toute fuite lors de travaux d’entretien ou en fin de vie. La réglementation européenne sur les gaz fluorés et chlorés impose au secteur de se tourner progressivement vers des fluides frigorigènes plus respectueux de l’environnement. 

Basé sur l’article Buildwise 2021-5.12