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Les puits climatiques ne souffrent pas la médiocrité
Mise en oeuvre d'un puits climatique - © © Mr Labarre

Les puits climatiques ne souffrent pas la médiocrité

Stéphane Miget |  le 17/11/2010  |  EuropeTechnique

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Parfois considérés, à tort ou à raison, comme indispensables dans des projets visant la performance énergétique, les puits canadiens ou provençaux sont des ouvrages extrêmement techniques. Ce qui implique étude de conception et mise en œuvre de qualité.

Force est de constater que les puits climatiques dits canadiens ou provençaux sont à la mode. Il n'y a pas de statistiques fiables mais de nombreux projets cherchant la performance énergétique les incluent. Pour Frédéric Loyau, gérant de Fiabitat Concept et auteur du livre Puits canadien et ventilation basse énergie (1) : « En 2008, année la plus faste, les fabricants parlaient de 2000 à 3000 installations (...). Des installations avec une logique très différente entre maison individuelle et bâtiment tertiaire ». Le coût est, lui aussi, très différent : « Dans le tertiaire, les coûts liés au terrassement peuvent être importants, explique le spécialiste ». Dans les deux cas, l'objectif est bien sûr de réduire, en hiver, l'impact de la ventilation sur les consommations énergétiques en préchauffant l'air entrant (aspect puits canadien) et, en été, de favoriser le rafraîchissement des locaux (aspect puits provençaux). Ces deux options ne sont pas toujours compatibles entre elles, car le dimensionnement est diffèrent selon que l'on souhaite faire du chaud ou du froid. Cela étant, bien conçus, ils peuvent générer une économie jusqu'à 40% du poste de renouvellement d'air en hiver. Rançon de la gloire, avec le développement de ces systèmes, apparaissent dans le même temps les problèmes. La mise en œuvre de ce type d'ouvrage demande, en effet, un bon niveau de technicité.

Calcul thermique

Le risque de réaliser des économies d'énergie au détriment de la qualité de l'air intérieur et de l'hygiène est bien réel et les puits climatiques ne peuvent donc se concevoir sans qu'ils soient pensés dès la conception par le calcul thermique dynamique qui permet de modéliser l'impact sur les consommations de chauffage, mais aussi par une étude de faisabilité par rapport au terrain et au matériel utilisé : dimensionnement du puits, diamètre et caractéristiques des conduites, vitesse de l'air sont quelques-uns des paramètres à prendre en compte en fonction des conditions de ventilation souhaitées dans le bâtiment. Les risques les plus importants liés à une mauvaise conception sont d'ordre sanitaire et sources d'inconfort. Au choix, ceux liés au radon, au développement de bactéries, à la pollution ou encore aux mauvaises odeurs. Ainsi, dans les régions à risque de concentration de radon, il est capital de réaliser une installation parfaitement étanche (étanchéité des joints type IP68). Il en est de même en présence de nappes phréatiques.

Calcul mécanique

Lutter contre le risque bactériologique implique de lutter contre la condensation. Celle-ci doit être collectée et récupérée (ou infiltrée) pour éviter que de l'eau ne stagne dans le conduit. Il est impératif que les collecteurs soient étanches par rapport à l'eau du sol, et interdisent toute contamination du puits. En ce qui concerne la pollution, il convient d'installer la borne de prise d'air loin des pots d'échappement, loin des rejets de la maison (hotte de cuisine, air extrait par la VMC, par l'équipement de chauffage), loin des poussières et pollens de végétaux susceptibles de provoquer des allergies (possibilité de filtres au niveau de l'entrée d'air). Il importe également de prévoir des grilles antirongeurs à l'entrée d'air. Tout aussi essentiel, le choix du conduit. Celui-ci doit pouvoir supporter la charge verticale. Il est donc recommandé d'effectuer le calcul mécanique qui permettra de connaître, à partir des conditions d'installation, le comportement du tube et de définir ainsi précisément sa classe résistance.

(1) Frédéric Loyau : « Puits canadien et ventilation basse énergie », 2009, édition l'inédite

Performance des puits canadiens

La phase d'études et de conception d'un puits canadien est capitale pour obtenir le niveau de performance souhaité. Dans une étude Prebat Ademe (*), les chercheurs ont essayé de comprendre l'influence des différents paramètres de conception sur les performances des puits. Ils ont, entre autres, étudier des paramètres tels que : la longueur du puits, le diamètre de la conduite, le débit d'air, la profondeur du puits, le type de sol, la température du bâtiment et le scénario de fonctionnement.
Il en ressort les points suivants:
1/ La longueur du puits doit être comprise entre 25 et 40 mètres. En-dessous de 25 mètres, le puits canadien ne permet pas d'obtenir une température de sortie proche de celle du sol, car le rendement de l'échange est moyen ; au-delà de 40 mètres, le rendement n'augmente plus de manière significative.
2/ Le diamètre de la conduite et le débit d'air sont liés à la vitesse de l'air parcourant le puits. Celle-ci ne doit pas dépasser les 3 mètres par seconde afin de ne pas induire des pertes de charges trop importantes dans le puits. La qualité de l'échange varie peu en fonction du diamètre. Afin d'obtenir un débit significatif, ce dernier doit être compris entre 15 et 25 centimètres. Plus le débit est important, plus la longueur du puits devra être importante.
3/ La température de sortie est directement liée à la température du sol. Son amplitude diminue fortement avec la profondeur. A l'INSA de Toulouse par exemple, elle vaut environ 9°C à 2 mètres alors qu'elle descend à 1,5°C à 7 mètres. Le puits doit donc être enterré assez profondément de manière à profiter au mieux de l'inertie du sol.
4/ Le type de sol n'influe pas de manière importante sur la température de sortie dans le cas d'un puits unique, à condition que le débit ne soit pas trop élevé. En revanche, si plusieurs puits sont placés à proximité, il faut les espacer suffisamment pour que le sol puisse se régénérer.

(*) Dimensionnement du « puits climatique » Analyse, modélisation, validation d'un modèle de simulation dynamique pour les puits « canadiens » ou « provençaux ». Rapport final Prebat Ademe Région Languedoc Roussillon.

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