Calorie

Les calories s'échangent

Unité de mesure connue dans des applications telles que la diététique ou la chaleur, la calorie n’est pas intégrée dans le système SI (Système International d’Unités) pour ce qui concerne la seconde application. Dans cet article, nous allons définir ce qu’est la calorie dans le domaine du chauffage.

 

Qu’est-ce qu’une calorie ?

Issue du latin “calor” (signifiant chaleur) et définie pour la toute première fois en 1824, par Nicolas Clément (physicien et chimiste), la calorie affichait alors une valeur 1 000 fois plus grande qu’aujourd’hui. Cette définition indiquait uniquement que “ la calorie est la quantité de chaleur nécessaire pour élever d'un degré centigrade la température d'un kilogramme d'eau.”
A cette époque, la théorie s’appuyait sur le calorique (la capacité calorifique de l’eau) qui avait été établi par Antoine Lavoisier (également physicien et chimiste). La calorie correspondait donc à la mesure de la quantité de chaleur (soit la quantité de calorique).

Aujourd’hui, la calorie représente la quantité de chaleur qui permettra, dans des conditions de pression atmosphérique normales, d’augmenter la température de 1 gramme d'eau de 1 degré, soit de 14,5 à 15,5 degrés. Elle est utilisée dans de multiples domaines par différents professionnels tels que :

• les thermiciens ;
• les chimistes ;
• les diététiciens ;
• les frigoristes. 

La valeur de mesure contraire de la calorie est la frigorie, connue sous l’abréviation fg.

Comment se mesure la calorie ?

En règle générale, lorsqu’il est question de mesurer les calories, on l’évoque alors en Kcal (soit kilocalorie). Toutefois, l’unité officielle de mesure de la chaleur ayant été définie par le Joule, il est possible de dire que l’équivalent de 4,185 Joules est de 1 calorie dite “thermochimique”.

Si l’on souhaite, comme présenté précédemment, faire monter la température d’un gramme d’eau dégazée de un degré, il faudra alors une calorie à 4 degrés, soit l’équivalent de 4,204 Joules. Mais il faudra 4,1855 Joules pour obtenir une calorie à 15 degrés.

• La puissance calorifique vs la puissance utile

Attention, dans le cadre des appareils de chauffe tels que les chaudières, deux notions pourront être données à titre d’information. En effet, les fabricants, grâce aux différentes phases de test réalisées sur les équipements, peuvent préciser :

• la puissance calorifique qui correspond à “la quantité de combustible exprimée par rapport au pouvoir calorifique inférieur (PCI), consommée par heure en marche continue maximale de l’appareil” ;
• la puissance utile déterminée par “la quantité de chaleur transmise au fluide caloporteur par convection et/ou rayonnement par unité de temps, exprimée en kilowatt (kW) dans les conditions d’essais suivant les normes en vigueur (allure de fonctionnement nominale). La puissance nominale d’un appareil est la valeur de la puissance utile indiquée par le fabricant exprimée en kilowatt (kW)”.

La différence entre ces deux types de puissance est en lien direct avec le rendement. Plus concrètement, plus l’appareil aura de déperditions thermiques et moins sa puissance utile sera élevée, la chaleur s’échappant alors par les conduites de fumées notamment.

• Le pouvoir calorifique

En outre, il est intéressant de connaître la différence entre le pouvoir calorifique inférieur (PCI) et le pouvoir calorifique supérieur (PCS).

• Le PCI : le pouvoir calorifique inférieur concerne la production de chaleur ne s’appuyant que sur la combustion.
• Le PCS : il est question de pouvoir calorifique supérieur dans le cas des appareils utilisant également la chaleur dite “latente”, soit la chaleur contenue dans les fumées de combustion par exemple, comme les chaudières à condensation.

Les domaines d’utilisation de la calorie

En ce qui concerne les différents domaines d’utilisation de la calorie, il est à noter qu’elle est très prisée dans le secteur du génie climatique. Par exemple, on la retrouvera dans les données en lien avec la puissance de certains appareils de chauffe tels que :

• des générateurs ;
• des émetteurs.

En effet, la puissance de la chaudière ou d’une pompe à chaleur notamment est exprimée en Watt ou en Kcal/h. Lors de leur fonctionnement, ces appareils permettent alors de transmettre la chaleur produite par les calories utilisées à l’eau ou à l’air qui viendra ensuite approvisionner le local visé en chauffage ou en eau chaude sanitaire.

Par exemple dans un logement avec une isolation correcte et une hauteur sous plafond d’environ 2,5 m, et plus précisément dans une chambre de 10 m², il faudra prévoir entre 700 et 1 000 Watts de puissance pour disposer d’un chauffage suffisant.

Puissance calorifique de certains combustibles : comparatif

Sachant que pour 1 cal/h l’équivalence est de 0,001163 Watts/h, voici quelques comparaisons possibles entre différents combustibles de chauffe :

• pour 1 litre de fioul :
  • 10,4 kWh
  • 37,6 MJoules
  • 8942390.5 cal/h
• pour 1 kg de pellets (granulés de bois) :
  • 5,6 kWh
  • 20,2 MJoules
  • 4815133.34 cal/h
• pour 1m3 de gaz naturel (soit le gaz dit “de ville”) :
  • 11,4 kWh
  • 41 MJoules
  • 9802235.74 cal/h

Focus sur le fonctionnement de certains systèmes

Selon les systèmes, les calories ne sont pas puisées dans les mêmes ressources. Ainsi, il est possible de puiser aussi bien dans l’air que dans l’eau. Il est alors question d’aérothermie ou de géothermie. Pour ces deux technologies, un compresseur va permettre de capter les calories et de les envoyer vers les installations intérieures.