Le puits canadien ou provençal

• PRINCIPE DU PUITS CANADIEN

          L'air extérieur en France est de -15° à +35°C tout au long de l'année comparativement à la température du sol qui elle est d'une stabilité remarquable à quelques mètres de profondeur. Le principe du puits canadien est donc d'utiliser l'inertie thermique du sol pour réchauffer ou refroidir l'air entrant dans la construction. L'air ainsi obtenu est plus froid en été et plus chaud en hiver.

          La température du sol à 2 m de profondeur est d'environ 13° en été et 8° l'hiver (peut varier sensiblement suivant la région).

          En été l'air est donc refroidi en circulant dans le sol, il est distribué dans l'habitation par l'intermédiaire d'un ventilateur et de gaines de distribution, l'utilisation d'un système de climatisation n'est plus nécessaire. L'air n'est pas asséché et la consommation d'énergie électrique d'un puits canadien est 10 fois inférieure à une climatisation conventionnelle l'été.

          En hiver, l'air se réchauffe dans le sol. Dans le sud ouest la température à 2m est d'environ 8° au plus froid de l'hiver. Le puits permet donc un premier préchauffage d'une dizaine de degré. Le système peut être couplé à une VMC double flux et ainsi utiliser un apport supplémentaire de chaleur (agit comme un deuxième préchauffage).

          Les besoins de chauffage sont ainsi réduits et le maintien hors gel peut ainsi être naturellement assuré.

• MISE EN OEUVRE

          Faire circuler l'air dans un tuyau enterré à environ deux mètres de profondeur (plus c'est profond, plus on se rapproche d'une température constante de 11°C. Le flux est facilement maintenu grâce à un ventilateur. Les tuyaux ne doivent pas être d'un diamètre trop important afin de faciliter les échanges thermiques (environ 20 centimètres de diamètre).

          La partie active des tuyaux enterrés ne sera pas placée sous la maison ni le long des fondations sous peine d'un "pompage" de la chaleur de la maison et produire un effet totalement inversé (c'est la maison qui chauffe ou rafraîchit le puits !).

 

Fonctionnement suivant les saisons 

En saison froide : Préchauffage de l'air frais extérieur dans le collecteur enterré. Pour obtenir le maximum d'échange thermique l'air devra circuler à une vitesse de 1 m/s environ. Afin de produire encore plus d'économies d'énergie, l'air neuf est introduit dans un caisson de ventilation double flux. Il en résulte un meilleur rendement de l'échangeur et une plus haute température d'insufflation.

En saison chaude :L'échangeur d'air géothermique rafraîchit l'air extérieur, entraînant ainsi une sensation de fraîcheur. L'air neuf est directement insufflé dans les pièces sans passer par l'échangeur thermique.

En périodes intermédiaires :L'amenée d'air neuf passe soit par le collecteur enterré soit par la prise d'air directe, en fonction de la température extérieure. La température de confort est comprise entre 18 et 24° et le système sera déconnecté en cas de besoin par une dérivation (Registre By-pass) pour ne pas rafraichir la maison alors que la température extérieure est proche de la température de confort. La commande est automatique par thermostat ou manuelle.

          En hiver nous avons donc un gain de -6°C à +5°C (effet puits Canadien) et un gain de +5°C à +18°C (effet VMC Double flux) soit un gain théorique total de + 24°C  avec la combinaison des deux systèmes.

          En été le gain est de 12°C en refroidissement.

Qualité de l'air

          L'objectif est d'éviter les pollutions qui pourraient résulter du système (odeurs, humidité, bactéries, ...). Voici donc quelques recommandations:

• Utiliser pour l'entrée du puits canadien un matériau faiblement émissif (vapeur, odeur...). Ex: aluminium, tôle...

• Placer l'entrée loin des sources de pollution et à une hauteur suffisante (1,20 m) pour éviter d'aspirer de la poussière.

• L'entrée doit être accessible pour le nettoyage et abritée du soleil, et surtout ne pas la placer au milieu de plantes vertes.

• Protéger au minimum l'entrée à l'aide d'une grille fine, pour éviter que les feuilles mortes, insectes (moustiques) et rongeurs y pénètrent

• Un filtre (type G4) peut être placé à l'entrée pour éviter poussière et pollen. La pratique veut que la filtration soit de plus en plus fine depuis l'extérieur vers l'intérieur. Selon la pollution de l'air, le filtre s'encrasse plus ou moins vite. Penser à l'entretien régulier de ce dernier suivant les recommandations du constructeur Les filtres produisent une résistance au passage de l'air, qui augmente avec l'encrassement, réduisant les performances du ventilateur.

• Avant la première mise en route, nettoyer le tuyau et ainsi contrôler l'écoulement du surplus d'eau.

Choix du tuyau 

• PVC: le moins cher, pas très écologique. Il peut dégager des vapeurs nocives (COV) dues au mode de fabrication notamment des pertes des particules de chlores.

• Polyéthylène (PE): plus écologique, un peu plus cher. Il est nécessaire de prendre du polyéthylène coextrudé de qualité alimentaire et haute densité (PE HD)

• Polypropylène (PP): le plus cher mais permet le meilleur échange thermique avec une très bonne rigidité. Il est entièrement curable, très bonne hygiène. Il en existe maintenant à propriétés bactéricides.

• Tuyau annelé de protection de câbles électriques (TPC): très bon marché pour des petits diamètres. Annelé à l'extérieur, mais lisse à l'intérieur. Attention toutefois: ce type de tuyau n'est pas prévu à l'origine pour être enterré à forte profondeur car il manque de rigidité intérieur; ce qui peut nuire à leur tenue dans le temps. Ils sont également sensibles aux mouvements de terrain. Utilisez du TPC spécialement développé pour les puits canadien et non la TPC standard. Optez pour du tuyau de qualité alimentaire spécialement étudié pour les puits canadien.

• Tuyaux de béton ou terre cuite: utilisé pour des diamètres supérieurs à 300 mm. Les raccords sont difficiles à étanchéifier. L'échange thermique est plus important (la conductivité du béton est plus élevée que celle des tuyaux en plastique, relativement isolants). Le principal problème de ce type de tuyau (outre la mise en œuvre complexe), est qu'il ne garantie pas une véritable étanchéité sauf avec une mise en œuvre particulièrement soignée. Le Radon du sol s'il y en a peut donc s'infiltrer dans le tuyau, et aller contaminer ensuite la maison.

Quelques Conseils :

• la tuyauterie doit être résistante pour supporter les descentes de charges (profondeur d'enfouissement d'environ 2 m).

• L'étanchéité est également importante pour éviter l'infiltration des eaux souterraines et la propagation de bactéries. Veiller particulièrement aux raccords entre les différents tuyaux et privilégier des raccords à joints à lèvres, type assainissement. Ne pas coller les raccords pour éviter le risque de rupture lors du remblai et surtout le risque de dégagement de vapeur nocive due aux colles.

• Le matériau utilisé ne doit pas dégager de vapeur nocive comme cela peut être le cas du PVC par exemple lorsqu'il est soumis à des températures > à 30°.

• Le tuyau sera de préférence lisse à l'intérieur pour diminuer les pertes de charge. Pour l'extérieur, attention aux tuyaux annelés qui augmentent l'échange thermique entre le sol et le tuyau mais qui rend son remblaiement plus difficile car l'air ou le Radon peuvent s'accumuler dans les cavités de l'annelage.

• Ne pas prendre un tuyau de section trop importante car il créera un flux au centre qui ne touchera pas les parois, donc un mauvais échange. Généralement les tuyaux sont compris entre 160mn et 250mn de section pour les bâtiments à plus fort volume.

• Pour augmenter la surface d'échange thermique à flux égal, il est préférable d'employer plusieurs tuyaux de petit diamètre qu'un seul tuyau de gros diamètre. Les tuyaux devront être le plus possible séparés les uns des autres dans la tranchées. (Minimum 1m)

• Toutes les configurations sont envisageables, mais il faut garder à l'esprit que moins il y aura de coudes et angles, moins grandes seront les pertes de charge, et de ce fait la puissance du ventilateur sera également réduite. Il est recommandé d'avoir un rayon de courbure d'au moins 50 cm, 1m étant recommandé. La pose du tuyau s'effectuera en fonction de la configuration du terrain.

• Respecter une pente de minimum 2% dans le sens de l'aspiration pour l'évacuation des condensats. Proche de 3% si présence d'une nappe phréatique (facilite le terrassement).

• Pour favoriser l'échange thermique, la vitesse de passage de l'air dans le tube ne doit pas dépasser 2 m/s en hiver et 3,5m/s en été; idéalement elle sera de 1m/s en hiver pour des tubes de diamètres 20 cm.

• En cas de présence d'une forte concentration de Radon dans le sol, seule une solution étanche sera envisageable.

• La tuyauterie doit être posée sur un lit de limon saturé ou argile humide ou sable compacté (épaisseur minimum de 10cm) et recouvert de limon/sable (environ 30cm) afin d'éviter le poinçonnement (perte d'étanchéité). En cas de présence d'eau souterraine ou de nappe phréatique, il faudra veiller à la stabilité du remblai et surtout éviter son délitement.

Évacuation des condensats

• Doivent être impérativement récupérés et éliminés. L'accumulation d'eau dans la tuyauterie peut entraîner la prolifération de bactéries et peut partiellement stopper le flux d'air.

• Les condensas peuvent être éliminés par l'intermédiaire d'un siphon dans la partie la plus basse de la tuyauterie (généralement en été un maximum d'un litre d'eau par heure peut être évacué).

• Les condensas peuvent être éliminés par l'intermédiaire d'un simple trou dans la partie la plus basse de la tuyauterie déversant les condensas sur un lit de gravier (système puits perdu pour zone sans radon*) *cf. prochain paragraphe.

• La meilleure solution reste la pose d'une pompe de relevage dans un regard étanche.

Plusieurs possibilités :

• Regards aux sous-sols ou caves: ce système permet une étanchéité parfaite depuis l'entrée de l'air jusqu'au système de ventilation. Cette solution est à privilégier dans les régions à fortes concentrations de gaz radon dans le sol ou si votre sol est très humide (sources, nappes souterraines,...).

• Dans le cas d'une maison sans cave, les condensats peuvent être récoltés dans un regard placé au niveau du point bas. Ce regard permettra également d'inspecter visuellement le tuyau pour y déceler d'éventuels problèmes. Le regard peut être placé sur un lit de cailloux dans les régions sans radon ou/et dans les sols peu humides.

• Dans notre cas, ce sera une pompe de relevage dans un regard étanche, sous la prise d'air.

1.  

   Au sujet du Radon

          Le Radon est un gaz radioactif et toxique d'origine naturelle qui provient de la décomposition de l'uranium 238.

          Il est présent partout à la surface de la planète et provient surtout des sous-sols granitiques et volcaniques ainsi que de certains matériaux de construction. Le Radon peut s'accumuler dans les espaces clos, et notamment dans les maisons. Afin d'en diminuer les concentrations dans les maisons il suffit d'aérer et de ventiler les maisons, les sous-sols, les vides sanitaires et d'améliorer l'étanchéité des murs et des planchers.

          Le Radon peut être insufflé dans la maison à l'aide du puits canadien si le tuyau, apportant l'air depuis l'extérieur, n'est pas étanche. Il faut donc éviter les raccords et apporter  une attention particulière à l'enrobage du tuyau avec de la terre pour éviter les cavités où le Radon pourrait se loger.

 

En gironde nous avons très peu d'activité liée au Radon:

• DIMENSIONNEMENT DU PUITS CANADIEN

Le calcul d'un puits canadien est fonction de plusieurs paramètres :

• Le volume de la maison

• Le débit nécessaire en hiver et en été

• Le choix de la ventilation de la maison (VMC, aération naturelle, ...)

• L'architecture (bioclimatique, matériaux, isolation, ...)

• La nature du sol (sablonneux, argileux, nappe phréatique,...)

• La place disponible pour l'enfouissement du tuyau

• La localisation géographique

• Le budget