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« SERVIR » est une publication trimestrielle destinée aux employés d’église
(francophones et germanophones) ainsi qu’aux fabriques d’église, sacristains et
organistes.
Vous trouverez ci-dessous deux articles que cette revue a consacré au chauffage
des églises.
Revue Servir 2004/01
Chauffage et patrimoine : que sait-on ?
Par Xavier Deprez
Quelles sont les connaissances à notre disposition concernant les questions de
chauffage dans les lieux de culte ? Que faut-il faire ou ne pas faire pour ne pas mettre
en péril le patrimoine intérieur des églises ?
On croyait tout savoir sur les questions de chauffage dans les églises. Ou plutôt, on
sait tout sur les questions techniques du chauffage, mais ce savoir est apparemment
trop peu répandu. Pour preuve, cette mésaventure récente d'une petite église du
Brabant wallon, qui décide de se doter d'un nouveau chauffage central, par
convecteurs. Une fois l'installation faite, le chauffagiste fait tourner la machine à fond
pendant plusieurs jours pour tester son système. Conséquence : l'orgue ne parle plus,
les boiseries se fendent et la peinture des tableaux s'écaille. Si la chaleur est bien au
rendez-vous, la facture à payer pour les dégâts sera aussi au rendez-vous.
Ce genre de grosse mésaventure n'arrive heureusement pas tous les jours, c'est à
espérer. Par contre, il existe de petites mésaventures, qui se répètent de semaine en
semaine. Par exemple, là où l'on chauffe vite et fort une heure ou deux avant l'office,
et ce dans une majorité des cas avec un chauffage à air pulsé. Quelles sont les
conséquences pour le confort de l'assemblée et le devenir du mobilier ? Des
conséquences dramatiques. Il existe fort heureusement des solutions, qui
permettent même dans certains cas de garder le même confort pour les
occupants tout en économisant l'énergie.
C'est trop beau pour y croire. Regardons les faits.
Les documents.
Il existe un guide, édité par la Région wallonne en 1991: 'Guide pour la gestion de
l'énergie dans les bâtiments de culte'. Réalisé par le bureau Econotec de Liége, ce
guide permet au néophyte de se familiariser avec les notions nécessaires afin de
choisir ou de moduler un type de chauffage en fonction. Après l'inventaire du parc des
bâtiments en Wallonie, après la description et l'évaluation des différents moyens
existants (air pulsé, convecteurs, panneaux radiants, chauffage par le sol,
électrique,...), après des notions sur la stratification, l'humidité relative, la conduction
et les mouvements d'air, trois églises sont analysées sous l'angle du chauffage : église
utilisée en continu ou en intermittence, type de mobilier, système existant à rénover
ou à modifier. Un maximum de critères est envisagé pour prendre la bonne décision
en matière de chauffage. Ces critères sont : le coût de l'installation et son entretien,
l'usage du lieu de culte (en permanence, le week-end), le confort des occupants, le
mobilier interne (stalles, boiseries, peintures, orgue,...), l'aération du lieu, l'isolation
thermique, le degré d'hygrométrie.
Le chauffage à air pulsé.
On y apprend beaucoup de choses, en vrac : Il apparaît qu'en matière de dépense
énergétiques, les petites églises ont tendance à dépenser beaucoup plus que les
grandes, tant sur le système de chauffage que sur son coût d'utilisation. Que dans le
parc des églises, une majorité ont une superficie de 200 à 300 m2 et datent des XIXe
et XXe siècles. Que les églises plus anciennes sont plus soucieuses quand à la qualité
de conservation du lieu et du patrimoine. Et que le chauffage à air pulsé est utilisé
dans 85% des cas.
Ce dernier fait est interpellant. Heureusement, il existe des solutions (que nous avons
surligné dans ce texte ci-dessous et dans la 2ème partie de cet article).
Car pour beaucoup d'organistes et d'experts, le chauffage à air pulsé est l'ennemi juré
des orgues. Ce type de chauffage est l'un des meilleurs marché, et rapide d'utilisation :
en une heure tout est chauffé. Cependant, des problèmes majeurs demeurent liés à ce
type de chauffage, comme le confirme cette récente étude menée par l'Université de
Technologie d' Eindhoven sur l'orgue de l'église wallonne de Delft : 'Dégâts causés à
un orgue monumental en raison de la déformation du bois suite au chauffage de
l'église'. Il s'agit des problèmes causés par la stratification, le mouvement des masses
d'air et les variations d'humidité.
La stratification.
La stratification. Un système par air chaud pulsé envoie de l'air chaud via des bouches
en général placées au sol (parfois en hauteur). L'air chaud a tendance à monter et à
occuper l'espace sous la voûte. Des couches d'air vont ainsi se superposer, du froid
vers le chaud, du bas vers le haut, en strates. Le mobilier placé en hauteur sera donc
soumis à une plus forte température ou variation de température que le mobilier au
sol. Et plus on chauffe avec de l'air très chaud (60°) sur une courte période, plus la
stratification agit.
La stratification devient un problème à partir du moment où la différence de
température entre les couches basses et hautes est fort importante, (si la différence est
supérieure à 15°).
L'humidité relative.
L'air contient toujours une certaine quantité d'eau. La quantité maximale que l'air peut
contenir dépend en partie de sa température : plus on chauffe l'air, plus l'air prend de
la place, et plus il peut contenir de vapeur. Si l'air est saturé d'eau (comme avec un
vase rempli à ras bord) et que l'on continue à fournir de la vapeur d'eau, celle-ci ne
pourra que se condenser sous forme de gouttelettes. On mesure l'humidité relative en
degrés d'hygrométrie : c'est le rapport entre la quantité d'eau contenue et la quantité
maximale que l'air peut contenir. Plus on chauffe l'air, plus l'humidité relative diminue
(l'espace augmente), mais la quantité d'eau contenue reste constante.
Quels sont les effets de la stratification ? Dans le cas où l'on chauffe rapidement, il en
résulte un gaspillage d'énergie. On chauffe par le haut, et afin de disposer de 18° au
sol, l'espace sous les voûtes est entretenu à une température autour des 45°. Cela
provoque des mouvements d'air froid du haut vers le bas et donc des courants d'air
froid vers les chevilles des occupants, ce qui provoque un inconfort.
Excès de sécheresse.
L'accroissement de chaleur, nous l'avons dit, diminue l'humidité relative. Cela est en
partie compensé par l'humidité dégagée par le corps humain. Mais c'est ici que l'effet
le plus néfaste se fait sentir sur les boiseries. Une augmentation subite de chaleur
entraîne automatiquement un assèchement. Dans certains lieux, si sur un tuyau en bois
de bourdon, l'humidité relative est de 50° à l'extérieur, elle est à l'intérieur de 90°. Les
fibres du bois sont soumises à une distorsion. À la longue, cela se traduit par des
fissures, également dans le sommier qui supporte tous les tuyaux, par un retrait des
panneaux latéraux, par des fentes dans les pièces de bois massives. Dans les soufflets,
le cuir sec se déchire et provoque des fuites et des baisses de pression de l'air. Ne
parlons pas de l'accord des tuyaux qui sont faux, si ils ne sont plus à la température à
laquelle ils ont été accordés.
Faut-il alors humidifier l'air ? Si l'on humidifie pendant l'office, l'humidité relative
augmente certes, mais dès que l'air refroidit, l'apport d'eau devient excédentaire, et se
produit alors la condensation : l'air expulse l'humidité excédentaire sous forme de
gouttelette. Sur les bois, bonjour les moisissures ! Sur les peintures aussi.
On le voit, les problèmes surgissent lorsque l'air pulsé est très chaud, et qu'il stagne.Et
quand le chauffage du lieux se fait en un temps très court. Ce sont les variations
brusques de chaleur et d'humidité qui sont sources de problèmes.
Les solutions.
Il suffit dès lors de prendre le contre-pied : dans les lieux utilisés en permanence, le
fait de chauffer tout l'hiver coûte moins cher en énergie que si on chauffe par
intermittence. Plusieurs grands lieux en Belgique en ont fait l'expérience, comme la
Cathédrale de Bruxelles. Dans les lieux où l'occupation est réduite à un ou deux jours,
il s'agit de chauffer sur une période plus longue. La montée de la température ne doit
pas excéder 2 degrés par heure, certains conseillent même un demi degré par heure.
Pour diminuer l'importance de la stratification et pour que l'air sous la voûte ne soit
pas trop chaud, on recommande que l'air qui sorte de la bouche soit moins chaud,
entre 30 et 40° selon les lieux.
On recommande aussi que l'air ne stagne pas mais soit soumis à un mouvement
presque continu. Avec l'inconvénient que la quantité de poussière transportée soit plus
importante.
Utiliser mieux le chauffage à air pulsé, c'est possible, et c'est une nécessité. Etant
donné que ce chauffage est le moins cher et le plus répandu, il s'agit de mieux
maîtriser son comportement.
À partir des grand principes énoncés, mieux vaut s'arrêter ici car chaque lieu est
unique, et pour aller plus loin, il s'agit de faire une étude de fonctionnement. De
préférence avec un expert indépendant.
En pratique.
Pratiquement, comment suivre ces conseils ?
Car, quels sont les thermostats qui permettent de chauffer d’un degré par heure ?
Les systèmes qui permettent de maîtriser la chaleur qui sort des bouches ?
D’augmenter la circulation de l’air dans le bâtiment ?
Ce sera l’objet du prochain numéro.
Revue Servir 2004/3
Quelles solutions aux problèmes liés au chauffage à air pulsé ?
Par Xavier Deprez
Dans un précédent numéro (Servir 1/2004), le problème du chauffage et des dégâts
causés au patrimoine interne des lieux de culte était posé.
Sur base d'une revue éditée par la Région Walonne et Econotec de Liége, ainsi qu'un
article qui faisait état des analyses poussées des dégradations de l'orgue de l'église de
Delft en lien avec le chauffage (Pays-Bas), il apparaissait que la majorité des systèmes
de chauffage dans les églises wallonnes était le chauffage à air pulsé, et que trois
problèmes étaient liés à l'utilisation de ce chauffage :
à savoir,
- la stratification, c'est à dire la présence de couches d'air de plus en plus chaudes du
sol vers la voûte, avec des températures extrêmes au plafond
- la baisse de l'humidité relative dès la mise en marche du chauffage
- un changement de température brusque et violent
Les conséquences à court et moyen terme pour les stucs, peintures, boiseries et les
orgues étant désastreuses, quels sont les moyens à disposition pour garder le confort
du chauffage tout en protégeant le patrimoine intérieur ?
Les spécialistes du chauffage et les architectes de bureaux reconnus ont unanimement
désigné Monsieur Boogaerts, (des Etablissements A Boogaerts, Bruxelles) comme la
référence en matière de chauffage dans les lieux de culte. Cette société de chauffage a
en effet doté plus de 3000 églises depuis près de 95 ans.
Le chauffage à air pulsé a souvent été montré du doigt comme l'ennemi numéro un
des boiseries et des orgues. C'est peut-être le cas si des meubles ou des orgues sont
placé à proximité immédiate des bouches de chauffage. Ce système n'est pas plus
dangereux qu'un autre (l'exemple cité dans la revue 1/2004 d'une église du Brabant
wallon dotée d'un système de chauffage central le montre), mais bien la façon dont il
est employé.
'Pour nous (la firme Boogaerts) et bien d'autres personnes, ce n'est pas le système de
chauffage à air chaud pulsé qui est en cause, au contraire (sauf s'il est mal réalisé, ou
en mauvais état), mais surtout la façon de l'utiliser. Il faut en effet prendre en
considération l'aspect économique à l'usage qui paraît totalement en contradiction
avec un système de chauffage préservant le patrimoine.
Il faut bien distinguer au départ si l'on se trouve en présence d'une église avec un
patrimoine de valeur (œuvres d'art, mobilier, orgues) ou non.
Une mauvaise habitude est de croire que l'on va faire des économies en chauffant
l'église en une heure, voire en une demi-heure !
Alors qu'au contraire, il faut envisager un régime permanent de plus ou moins 12° C
et une mise à température de 17° C avec un accroissement maximal de 2° par heure !
Les techniques actuelles en air chaud pulsé permettent de concilier les deux
problèmes.
Les particularités des églises sont tout d'abord la hauteur de l'édifice (qui occasionne
une stratification de l'air chaud), une occupation intermittente, et une faible durée
d'utilisation.
Il faut également respecter l'intégrité du bâtiment, un fonctionnement le plus
silencieux possible, et un faible coût d'exploitation.
Les solutions que nous proposons sont :
- Une régulation électronique permettant une élévation programmée de la
température afin d'éviter les chocs thermiques et les variations trop brusques
de l'humidité relative.
Cela peut-être combiné avec des sondes supplémentaires de sécurité, disposées à 2 ou
3 endroits de l'église en hauteur.
- Une déstratification par :
- Un système incorporé à l'installation existante (augmentation du débit d'air
avec diminution de la température de sortie) pour obtenir un meilleur brassage
de l'air en circulation, et particulièrement sous les voûtes.
- Un système séparé de l'installation existante. Ce système est basé sur le
principe de l'induction provoquée par un jet d'air libre (ajouter de l'eau froide
dans un bain trop chaud) L'installation comprend des inducteurs placés dans
les triforiums ou au niveau des voûtes. ils sont raccordés à une gaine placée
dans les combles. Le nombre d'inducteurs est à calculer en fonction de la
hauteur de montage et de la surface à couvrir.
Ces systèmes peuvent être commandés par une sonde située en hauteur et
fonctionnent sans apport de calories dans l'église.
- Une filtration efficace de l'air avec des filtres faciles à remplacer et dont le
coût est modique. L'importance de leur entretien est primordial et doit être
strict. (Pour la qualité de l'air à respirer et éviter les poussières et cendres).
Toutes ces solutions possibles le sont bien sûr dans le cas de mode de chauffage par
air chaud pulsé et augmentent considérablement l'économie d'énergie.
Nous avons chauffé plus de 3000 églises depuis 95 ans, et suivons de près tout ce qui
concerne ce domaine très particulier.
Lors d'une entrevue avec le responsable du service Architecture de la Ville de Paris,
chargé des bâtiments religieux, celui-ci insistait sur le fait que le système à air chaud
pulsé, bien réalisé par des spécialistes, avec du matériel approprié, était la solution
idéale. En tout cas, c'est la solution qu'il avait adoptée pour de nombreuses églises à
Paris avec une très grande satisfaction.'
A.P Boogaerts
Les solutions existent bel et bien, soit en adaptant le système déjà existant, soit en y
associant un système adjoint qui le régularise.
L'équilibre entre confort et sauvegarde du patrimoine est à ce prix. De toute
façon, l'économie réalisée en chauffant juste avant les offices disparaît à cause
de la dégradation du patrimoine occasionnée.
Il serait très utile dès lors de chiffrer le rapport entre les deux.
Chaque lieu de culte étant un cas unique, tous à vos calculettes!
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