Le puits canadien, une aération de confort
Un puits canadien fournit de la chaleur en hiver et de la fraîcheur en été, pour la faible consommation électrique d'un simple ventilateur.*
Afin de conserver un air sain dans la maison, la ventilation renouvelle toutes les deux heures l'équivalent de la totalité de l'air des pièces avec de l'air extérieur. L'hiver, ce remplacement d'air entraîne des surconsommations de chauffage et parfois un inconfort car l'air est froid.
En été, la maison peut surchauffer très facilement. On est donc souvent tenté de climatiser, d'où l'intérêt du puits canadien.
* Un ventilateur centrifuge de 70W consommera environ 200kwh sur les périodes hivernales et estivales.
Puits canadien - Principe de fonctionnement
Le puits canadien est un système géothermique. Au lieu d'entrer directement dans la maison, l'air effectue un trajet dans le sol. Comme la terre, à 1m50 de profondeur, a une température qui varie entre 10°C et 16°C selon les saisons, l'air est donc réchauffé ou refroidit d'une dizaine de degrés par rapport à la température extérieure.
Le système est composé d'une entrée d'air, munie de filtres pour empêcher les rongeurs et impuretés de pénétrer dans le puits, d'une canalisation enterrée sur 30-50m, lisse et pentue pour l'écoulement des eaux de condensation, d'un siphon ou d'un regard étanche pour leur récupération, et d'un ventilateur ou une double-flux pour l'insufflation dans une ou plusieurs pièces.
Puits canadien - L'échange géothermique
L'échange géothermique
La terre à deux mètres de profondeur a une température pratiquement constante tout au long de l'année, elle varie entre 10 et 18°C selon les saisons alors que l'air extérieur peut varier de -5 à +35°C en France. Un puits canadien va exploiter cette température constante: l'air, au lieu d'être amené directement de l'extérieur, va circuler dans un collecteur enterré en contact avec le sol pour en échanger ses calories. L'objectif étant que l'air à la sortie du collecteur soit à la température du sol.
La température de la terre dépend de sa profondeur. La terre à 1m de profondeur se situe un peu au-dessus de 0°C en hiver et 22°C en été. La terre à 2m de profondeur se situe à 8°C en hiver et 16°C en été, on atteint une température stable autour de 12°C à 6m de profondeur.
Courbe de température annuelle mesuré en sortie d'échangeur géothermique en fonction de sa profondeur
L'influence du sol
L'échange thermique entre le sol et le collecteur dépend de plusieurs paramètres :
La masse volumique du sol;
La capacité thermique du sol quantifie la possibilité du sol à absorber ou restituer l'énergie qu'il contient par rapport à sa masse. Par extension, plus un sol à une capacité élevé et plus il contiendra de calories ;
La conductivité thermique du sol quantifie le transfert de chaleur par conduction. Par extension, plus le sol à une conductivité élevée et plus il pourra rapidement échanger ses calories avec le collecteur.
Tous les sols ne se valent donc pas puisque leur constituants sont variés, on recherchera donc un sol qui ait à la fois une importante masse volumique, une forte capacité thermique et une bonne conductivité thermique. le tableau de droite présente les principales valeurs des constituants de ceux-ci.
Puits canadien - impact sur les températures
Le fonctionnement de l'échange
L'air est prélevé à l'extérieur et en passant par le collecteur du puits canadien, sa température va être ramenée à la température de la terre.
Ainsi en été, un air éxtérieur de 30°C peut être insufflé à 15°C dans la maison, soit un différentiel de +15°C.
Cette qualité d'échange va dépendre :
- De la profondeur d'enfouissement. Plus le collecteur est enfoui profondément et plus la température est basse. À 2m de profondeur, la température annuelle oscille entre 10 et 18°C.
- De la vitesse de l'air dans la conduite. L'ai doit passer au moins 15 secondes dans le collecteur pour se refroidir.
La puissance frigorifique
L'échange d'un puits canadien est dépendant de son débit de fonctionnement. D'une manière générale, le débit d'air d'un puits canadien atteint 0.5 volume/heure* et il monte jusqu'à 2 volumes/heure lors de son fonctionnement en rafraîchissement.
L'augmentation du débit permet l'augmentation du potentiel rafraîchissant. Cela peut permettre de diminuer de 3-4°C la température d'une pièce.
- Un puits canadien de 50ml en diamètre 200mm fonctionnant à 300m3/h va être équivalent à une batterie froide de 1.3kW. Dans cette configuration, le rafraîchissement est limité pour toute la maison, ou par conséquent sur une seule pièce. Dans les maisons avec une conception bioclimatique limitant la surchauffe, ce dimensionnement peut être suffisant pour avoir un bon confort.
- Un puits canadien de 100ml en diamètre 200mm à 600m3/h va être équivalent à une batterie froide de 2.6kW. Dans cette configuration, le rafraîchissement peut être envisagé pour toute la maison.
* volume d'air de l'ensemble des pièces de la maison.
Impact sur le confort thermique
L'impact sur les température n'est pas seulement l'effet de la puissance frigorifique. un autre facteur intervient : lorsqu'un puits canadien fonctionne, il se substitue aux entrées d'air dans les menuiseries.
L'une des causes de surchauffe des habitations en France vient du fait que les VMC simple-flux, en renouvelant l'air extrait par de l'air extérieur, amènent un air trop chaud.
Ainsi, augmenter les débits d'air du puits canadien et limiter les apports solaires en été permet d'atteindre un bon confort thermique en été. Il ne sera donc nécessaire de surdimensionner les puits canadien que dans les climats méditerranéens.
