Finitions intérieures
Chauffage et refroidissement
Les systèmes de contrôle de l’atmosphère dans les bâtiments résidentiels de faible hauteur utilisent du gaz naturel, du mazout ou des bobines de résistance électrique comme sources de chaleur centrales; habituellement, la chaleur générée est distribuée dans les espaces occupés par un fluide, que ce soit de l’air ou de l’eau. Les bobines de résistance électrique sont également utilisées pour chauffer les espaces de vie directement avec de l’énergie rayonnante. La distribution d’air forcé déplace l’air porteur de chaleur à travers un système arboré de conduits en tôle galvanisée de section ronde ou rectangulaire; les ventilateurs électriques fournissent une différence de pression pour pousser l’air de la source de chaleur (ou du four) vers les espaces de vie, où il est expulsé des grilles situées dans les murs ou les sols. Le côté pression négative du ventilateur est connecté à un autre système de conduits d’air de retour en forme d’arbre qui extrait l’air des espaces de vie à travers des grilles et le ramène au four pour le réchauffer. De l’air extérieur frais peut être introduit dans le flux d’air du système à partir d’une prise extérieure, et de l’air intérieur chargé d’odeurs peut être expulsé par un évent, assurant une ventilation, généralement à raison d’environ un changement d’air complet par heure. Pour économiser de l’énergie, des échangeurs de chaleur air-air peuvent être utilisés dans le processus d’échappement-admission. L’air chauffé est généralement fourni en volume constant et la température ambiante varie en réponse à un thermostat situé dans une pièce. Le contrôle central de l’humidité est rarement fourni dans ce type de bâtiment.
Un autre système de chauffage commun est le type à eau chaude radiante. La source de chaleur est appliquée à une petite chaudière, dans laquelle l’eau est chauffée et à partir de laquelle elle circule par une pompe électrique dans des tuyaux en cuivre isolés similaires à un système d’eau chaude sanitaire. Les tuyaux peuvent être raccordés à des radiateurs en acier à tubes en fonte ou à ailettes dans les espaces de vie. Les radiateurs sont placés près des zones de plus grande perte de chaleur (telles que les fenêtres ou les murs extérieurs) où leur énergie rayonnante chauffe l’air environnant et crée un cycle de convection dans la pièce, produisant une température à peu près uniforme. L’eau chaude peut également être conduite à travers des tuyaux étroits placés dans un motif de boucle continue pour créer une grande surface rayonnante; ce motif de tuyaux peut être coulé dans une dalle de béton ou placé au-dessus d’un plafond pour chauffer l’espace de vie attenant. Le contrôle de la température dans les systèmes d’eau chaude utilise un thermostat dans l’espace de vie pour ajuster le débit pompé de l’eau afin de faire varier la chaleur fournie.
Les systèmes de chauffage à résistance électrique radiante utilisent des bobines dans les plinthes des pièces, qui créent des cycles de convection similaires aux radiateurs à eau chaude, ou des câbles de résistance en boucle continue encastrés dans des plafonds en plâtre. Le contrôle local de la température peut être beaucoup plus précis avec le chauffage électrique, car il est possible d’installer un rhéostat à commande thermostatique pour faire varier la production d’énergie de sections relativement petites de plinthes ou de câbles.
Le rayonnement solaire passif est un type de chauffage des locaux de plus en plus utilisé dans les bâtiments résidentiels. Les jours d’hiver ensoleillés, les fenêtres orientées au sud laissent entrer des quantités importantes d’énergie, souvent suffisantes pour chauffer l’ensemble du bâtiment. Les cheminées à bois avec cheminées sont encore largement fournies dans les bâtiments résidentiels, mais leur utilisation est principalement pour un effet esthétique.
Le refroidissement des atmosphères dans les immeubles résidentiels de faible hauteur se fait souvent localement avec des climatiseurs unitaires, qui pénètrent dans la paroi extérieure de l’espace à refroidir; cela permet l’admission d’air frais lorsque désiré et l’éjection de la chaleur pompée de l’espace vers l’air extérieur. Moins souvent, les systèmes de chauffage à air forcé ont des serpentins de refroidissement introduits dans le flux d’air pour fournir un intérieur refroidi au centre. Un processus de refroidissement par compression est utilisé, similaire à celui d’un réfrigérateur domestique. Un réfrigérant, qui est un liquide à température ambiante, est pompé à travers un système fermé de tubes en cuivre enroulés. Une pompe électrique maintient une basse pression dans les serpentins de refroidissement, et le réfrigérant liquide passe à travers un détendeur d’une région de haute pression vers les serpentins de basse pression. Ce changement de pression entraîne un changement de phase du réfrigérant; il passe d’un liquide à un gaz et absorbe la chaleur dans le processus, tout comme l’eau absorbe la chaleur lorsqu’elle est bouillie et transformée en vapeur. L’absorption de chaleur de la transition liquide-gaz refroidit l’air passant au-dessus des serpentins de refroidissement. L’air refroidi circule dans le bâtiment par le système d’air forcé. Lorsque le réfrigérant gazeux à basse pression quitte les serpentins de refroidissement, il traverse la pompe et est mis sous pression. Le réfrigérant traverse des serpentins de condensation situés à l’extérieur du bâtiment; là, le changement de phase est inversé lorsque le gaz se transforme en un liquide à haute pression et libère de la chaleur dans l’air extérieur passant au-dessus des serpentins de condensation. Le réfrigérant liquide retourne au détendeur pour répéter le cycle de refroidissement. La machine de réfrigération est donc une “pompe à chaleur” qui déplace la chaleur hors du bâtiment vers l’atmosphère extérieure. Les pompes à chaleur peuvent également fonctionner à l’envers pendant les mois d’hiver pour pomper la chaleur de l’air extérieur à l’intérieur du bâtiment; elles fonctionnent mieux dans les climats doux avec des températures hivernales assez chaudes. L’utilisation de pompes à chaleur dans les climats froids pose de nombreux problèmes technologiques difficiles.
Les atmosphères intérieures sont également ventilées par des fenêtres de fonctionnement, ainsi que par des fuites involontaires à tous les types d’ouvertures extérieures. Les salles de bains, les cuisines et les blanchisseries génèrent des odeurs et de la chaleur et ont souvent des systèmes d’échappement séparés alimentés par des ventilateurs électriques qui fonctionnent par intermittence selon les besoins. La qualité de l’atmosphère résidentielle est également protégée par le détecteur de fumée, qui déclenche une alarme pour avertir d’un danger éventuel lorsque la fumée atteint même un niveau très bas dans les espaces de vie.
