Le chauffage est l'action de transmettre de l'énergie thermique à un objet, à un matériau ou à l'air ambiant. On distingue le chauffage à des fins de confort thermique domestique et le chauffage à des fins industrielles (chauffage de pièces mécaniques, de procédés industriels).
Le confort thermique, en thermique du bâtiment, est assuré principalement par le chauffage des locaux et volumes de vie ainsi que par le chauffage de l'eau (eau chaude sanitaire, voire eaux de piscines). Le chauffage à des fins de confort est utilisé pour maintenir ou améliorer les conditions d'une ambiance agréable pour les êtres vivants, dans les espaces clos constituant les lieux de vie (bâtiments, habitacles de moyens de transports, piscines).
Un système de chauffage consomme de l'énergie sous une forme et la restitue sous forme de chaleur.
Par extension, le terme chauffage désigne aussi tous les systèmes destinés à assurer l'augmentation de température d'une pièce à vivre ou d'un processus de fabrication..
Histoire La domestication du feu par Homo erectus est attestée à partir d’environ , notamment dans les sites de Menez Dregan à Plouhinec en Bretagne, de Bilzingsleben en Allemagne ou de Vértesszőlős en Hongrie et plus récemment de Terra Amata près de Nice. Une équipe israélienne fait remonter les plus anciennes traces de la domestication du feu à sur le site du Gesher Benot Ya'aqov au bord du Jourdain..
On a probablement d'abord utilisé comme combustible le bois, les mousses et autres végétaux secs. En cas de pénurie ou de rareté du bois, les déjections d'animaux herbivores ont pu le remplacer (comme durant la Révolution française). En Chine, l'exploitation de la houille se fait depuis des temps immémoriauxVictor Charles Joly, Traité pratique du chauffage, de la ventilation et de la distribution des eaux dans les habitations particulières à l'usage des architectes, des entrepreneurs et des propriétaires, Baudry, 1869, sur Gallica..
En France, l'usage du bois est encore assez général au , mais son prix élevé fait progressivement croître la part du coke et la houille dans la consommation.
La cheminée est connue des romains, qui l'utilisent dans les hypocaustes, premier chauffage par le sol, inventé par les Grecs, dont le foyer se trouve en dehors du bâtiment et l'air est injecté sous le plancher. On l'utilise dans les thermes de Gortyne, d'Olympie, de Syracuse, dès Pour les usages domestiques , on ne l'utilise pas souvent : il y a dans leurs ruines de Pompéi et Herculanum, absence complète de cheminées, ce qui indique que les Pompéiens comme beaucoup de Napolitains, encore au , ont recours au brasero, quelquefois mobile, les gaz s’échappant par une tuile omise dans la couverture.
C'est peut-être sous des latitudes plus septentrionales, où le chauffage a plus de justifications, que la cheminée à conduit fait son apparition. Au , les cheminées commencent à faire partie de l'architecture.Jean-Pierre Adam, La construction romaine, Grands manuels Picards, 2011.. Les premières cheminées n'utilisent que la chaleur rayonnante, causent un appel considérable d'air froid extérieur, ne débarrassent qu'incomplètement de la fumée et ne peuvent chauffer que les personnes placées immédiatement près du foyer. La cheminée est progressivement améliorée, mais ne sera jamais un organe de chauffe bien performant, contrairement au poêle qui commence à être utilisé en Europe centrale puis orientale à la même période. La cheminée permet cependant de contempler les flammes, ce à quoi les habitants de régions aux hivers moins rigoureux sont attachés.
En 1619 paraît le premier ouvrage complet sur les poêles, publié par Franz Kessler, Espargne-bois, c'est-à-dire Nouvelle et par ci-devant non commune, ni mise en lumière, invention de certains et divers fourneaux artificiels, escrite premièrement en allemand par François Keslar, maintenant publiée en françois J. T. de Bry, 1619.. Son travail indique dès cette époque tous les principes du chauffage usités en Allemagne.
En 1624 paraît en France un ouvrage de Louis Savot dans lequel apparaît l'isolement du foyer contre le mur et l'usage des chambres de chaleurLouis Savot, Sur l'Architecture des bâtiments particuliers, Antoine Robinot et Jean Gesselin, 1642.. Peu de progrès sont réalisés par la suite dans la conception des cheminées. Les efforts réalisés au portent sur isolement complet du foyer, la multiplication des surfaces de chauffe et surtout de celles de transmission, l'introduction d'air extérieur préalablement chauffé au contact de la fumée.
En France, beaucoup de maisons rurales à l'époque moderne ne disposent pas de véritable cheminée, souvent elles n'offrent aux occupants qu'un simple foyer installé sur le sol en terre battue. Si le poêle est fréquemment utilisé en Allemagne, il demeure plus rare en France où on lui préfère la cheminée. Cette tendance persiste jusqu'à la fin du , mais à la veille de la Révolution, de plus en plus de foyers optent pour le chauffage au poêle, qui offre l'avantage de ne pas imprégner la maison de l'odeur de la fumée..
À partir du , l'énergie dégagée par le chauffage de l'eau produit des applications motrices dans les machines à vapeur.
Au , un foyer ordinaire d'appartement peut déterminer par son tirage une évacuation de 800 à d'air par heure et malheureusement c'est là le rôle principal des cheminées, la ventilation. En effet cette évacuation d'air à l'extérieur, et par conséquent le refroidissement des pièces, sont d'autant plus considérables que le chauffage fonctionne avec plus d'activité. Rarement les prises d'air extérieur qu'on a ajoutées dans des systèmes de tuyaux plus ou moins contournés sont suffisantes pour alimenter la combustion et pour remplacer l'air ascendant du tuyau de fumée. Ce sont toujours les portes et les fenêtres qui viennent donner le complément d'air indispensable.
En 1847, les combustibles employés dans les foyers des machines à vapeur, sont au nombre de trois principauxDictionnaire des Arts et Manufactures, 1847 (lire en ligne). : le bois, la tourbe et la houille. On compte donc trois combustibles qui, soumis à la « carbonisation » (en fait une pyrolyse), donnent naissance à trois nouveaux combustibles : le charbon de bois, le charbon de tourbe et le charbon de houille ou coke.
En 1857, l'industrie pétrolière naît en Roumanie, avec la première raffinerie à Ploieşti. Le fioul est progressivement utilisé dans le chauffage, et à partir de 1960, le gaz naturel.
En 1870, les combustibles employés dans le chauffage (avec leurs valeurs calorifiques par kilo) sont la houille (), les briquettes de houille agglomérées (), le coke des usines à gaz (), la tannée en motte (produit résiduel, sorte de sciure provenant de la préparation des cuirs au tannage végétal et qui sert de combustible bon-marché, ), le bois sec () ou ordinaire (), le charbon de bois (), le gaz d'éclairage (gaz de houille) ( par mètre cube), l'huile de pétrole ()Arthur Jules Morin, Manuel pratique du chauffage et de la ventilation. 1870. Consulter en ligne.
Le début du est marqué par la maîtrise des techniques de la vapeur et les premières chaudières vapeur viennent équiper les immeubles d'habitation.
Les débuts des chauffe-eaux solaires peuvent être retracés jusqu'au , avec l'un des premiers modèles conçus par l'inventeur américain Clarence Kemp en 1891. Ce pionnier a introduit son dispositif innovant, nommé "Climax", qui exploitait un réservoir recouvert de peinture noire pour capter la chaleur solaire et réchauffer l'eau. Au fil des années, les chercheurs et les inventeurs ont apporté des améliorations à cette technologie en développant des méthodes de circulation de l'eau plus efficaces et en utilisant des matériaux absorbants à la pointe de la performance.
Les systèmes de chauffage central (à eau chaude) remplaceront petit à petit les chauffages utilisant la vapeur.
Le tout premier radiateur électrique date de 1912 et est fabriqué en Allemagne par le fabricant Werkstätten Bernhard Stadler Paderborn. Il est aujourd'hui exposé au Musée Wolfsonian-FIU Museum à Miami..
Dans les années 1960, le chauffage électrique fait également son apparition. D'abord très énergivore avec les convecteurs électriques, il se développe rapidement, et les fabricants imaginent des appareils dont la technologie est de plus en plus perfectionnée. C'est le cas du chauffage électrique à inertie qui s'inspire de la natureDans le désert, les températures chutent considérablement la nuit. Ainsi, certains animaux, comme les serpents ou certaines espèces de lézards, qui ont besoin de chaleur, se réfugient près des roches chaudes qui ont accumulé la chaleur du soleil., le cœur de chauffe (en céramique, en fonte...) est chauffé et accumule la chaleur. Le radiateur à inertie chauffe donc par rayonnement en diffusant la chaleur accumulée. Contrairement au convecteur électrique, le chauffage électrique à inertie permet de chauffer de manière assez stable.
Le choc pétrolier, permettra aux énergies renouvelables, et notamment au solaire thermique de se développer fortement entre 1973 et 1985.
La rareté et le coût des énergies fossiles font que des systèmes de chauffage intégrant les énergies gratuites ou renouvelables comme le solaire, la géothermie, font une apparition marquée au début de notre . La nécessité de réduire la consommation d'énergie émettant des polluants, et notamment du , est reliée à la conservation des ressources de la planète pour les générations futures. La notion de développement durableLe guide expert en chauffage et climatisation - génie climatique et énergétique , sur xpair.com. apparaît alors. La France investit aussi beaucoup dans les technologies de chauffage ; des constructeurs français investissent par exemple dans le procédé de chauffage aux granulés de bois.
Dans les années 2000, les législations européennes tendent à évoluer pour imposer le développement du marché du répartiteur de frais de chauffage.
Quelques données Réglementation La réglementation française demande que les systèmes de chauffage des logements puissent permettre d'atteindre en moyenne , mais que le chauffage soit éteint au-delà de .. La même limite supérieure de est applicable pour la plupart des locaux autres que les logements, tels que les bureaux et les établissements recevant du public, à l'exception de cas particuliers (entre autres, limite de température plus basse dans les gymnases, mais plus haute dans les établissements sanitaires et hospitaliers)..
Données énergétiques Si une habitation a besoin de de chauffage annuel et que le système de chauffage a un rendement global de 80 %, alors elle consommera : / 80 % = en énergie finale.
La consommation totale d'énergie finale, avant transformation, pour le chauffage des ménages en France est d'environ en 2002Observatoire de l’énergie, « de chauffage dans les résidences principales en France de 1982 à 2002 », sur statistiques.equipement.gouv.fr, octobre 2004..
L'influence du climat sur les besoins en chauffage s'évalue au moyen des degrés-jours.
Sources d'énergie Un système de chauffage fonctionne à partir d'une source d'énergie primaire ou d'électricité (énergie secondaire). L'énergie consommée et comptabilisée à la pompe (pompe à fioul, stère de bois, compteur d'électricité, compteur de gaz) s'appelle « énergie finale ».
Les sources d'énergie peuvent être d'origine fossile (fioul, charbon, gaz naturel, GPL), nucléaires ou renouvelables (bois énergie, énergie solaire, géothermie, barrages hydrauliques). L'énergie utilisée pour le chauffage provient généralement de combustibles solides (houille, chauffage au charbon, bois, chauffage au bois, tourbe, charbon de tourbe), de combustibles liquides (fioul), de combustibles gazeux (biomasse, chauffage au gaz), d'électricité (chauffage électrique, climatisation, électrothermie), d'énergie solaire (capteur solaire thermique, accumulateur solaire, chauffage solaire), de géothermie ou d'un dispositif thermodynamique (pompe à chaleur).