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Puits canadien

Comment construire un puits canadien, ce système de climatisation qui utilise l’énergie du sous-sol ?

Construire un puits canadien

Aimeriez-vous avoir un système de climatisation qui apporte de l’air chaud à votre maison en hiver et de l’air frais en été ? Imaginez un système qui utilise des énergies naturelles et renouvelables et dont les coûts de mise en œuvre et d’entretien sont très faibles.

Eh bien, laissez-moi vous dire que ces types de systèmes existent et qu’il y a beaucoup d’informations et d’expériences accumulées tant dans la recherche que dans la mise en œuvre de ces systèmes.
Aujourd’hui, je veux vous inviter à parler des puits canadiens, légèrement différents du puits provençal (pour leur implantation dans la région française de Provence). Au Canada, ils ont été mis en œuvre pour l’hiver et en Provence pour l’été. Plus intéressant encore : le fait que le même système fonctionne aussi bien en hiver qu’en été.

Les principes du système de puits canadien sont très simples :

  1. La chaleur accumulée dans le sous-sol, sous terre, est utilisée. On sait qu’à une profondeur de 2 m, la température oscille entre 18º C et 24º C.
  2. Il s’agit de profiter de cette température accumulée dans le sous-sol et de la faire pénétrer à l’intérieur de la maison.
  3. Pour ce faire, un « échangeur de chaleur » est construit, qui n’est rien de plus qu’un système de tubes enterrés qui transportent l’air de l’extérieur vers l’intérieur de notre maison. La ventilation est comparable à ce que peut être une VMC.
  4. L’idée est de faire entrer l’air extérieur (supérieur ou inférieur à celui du sous-plancher) dans le système de tuyauterie souterrain et de « capter » la température du sous-plancher et de l’amener ensuite dans la maison.

Une technologie incroyable

Une technologie qui utilise une source d’énergie naturelle, une mise en œuvre et une maintenance à faible coût, mais surtout j’aime qu’ils utilisent une ressource précieuse et souvent oubliée : le bon sens ! Mais avant d’entrer pleinement pour connaître les éléments qui composent le système d’un puits canadien, il est nécessaire de commencer par la première chose, il faut donc commencer par le sous-sol.

Le comportement thermique du sous-sol

Le sous-sol a une grande capacité calorifique. Cela signifie que le sol est un bon accumulateur de chaleur.

Le sous-sol a une faible conductivité thermique, ce qui rend la pénétration de la chaleur ou son refroidissement lent. Par conséquent la construction de maisons en terre est thermiquement efficace.
Grâce à leur masse importante, les sols ont une « stabilité thermique » tout au long de l’année, ce qui permet d’éviter les pics de froid et de chaleur. En d’autres termes, lorsqu’il fait chaud à l’extérieur, le sous-plancher est maintenu à des températures fraîches et lorsqu’il fait froid à l’extérieur, le sous-sol est maintenu plus chaud que l’extérieur.

Mais cette stabilité n’est pas toujours la même. En fait, la température du sous-sol augmente en fonction de sa profondeur. On estime qu’autour de 10 ou 15 mètres de profondeur, la température est pratiquement constante tout au long de l’année.

A une profondeur d’environ 2 mètres, il est possible d’avoir des températures adéquates considérées comme confortables pour une maison. Température comprise entre 18ºC et 24º C.
Cette caractéristique, le  » stockage thermique  » du sous-sol, est celle dont profitent les puits canadiens. Tirer parti de l’énergie contenue dans le sous-sol, c’est utiliser une source d’énergie naturelle, renouvelable et encore très peu utilisée. Cette source d’énergie est connue sous le nom de géothermie. C’est l’énergie de la Terre.

Les différents types de sols et leur conductivité thermique

Chaque type de sol aura un comportement thermique différent selon ses caractéristiques. Mais en plus de leur comportement thermique, les différents types de sols rendront plus ou moins possible la construction d’un puits canadien pour votre maison.

Un sol rocailleux rendra la mise en œuvre de ces systèmes plus laborieuse et plus coûteuse. Le niveau phréatique des sols (présence d’eau) conditionnera également la viabilité et l’implantation de ces systèmes.

Mais le plus critique sera le type de matériau géologique qui compose ce sol, car cela conditionne la conductivité thermique du sol. Et comme nous l’avons dit, nous avons besoin de sols à faible conductivité thermique, de sorte que la pénétration de la chaleur ou le refroidissement soit lent.
La conductivité thermique des sols dépend de leur porosité et de leur degré de saturation. Par exemple, les sols granuleux contenant de l’argile ou du limon ont un degré de conductivité thermique plus élevé que les sols sableux.

D’un autre côté, les sols sableux propres ont une faible conductivité lorsqu’ils sont secs, mais une conductivité élevée lorsqu’ils sont saturés. La présence d’eau a une forte influence sur les propriétés thermiques du sol, y compris la conductivité thermique et la capacité thermique du sol
Il est important (avant d’envisager la construction d’un puits canadien), de commander une étude de sol qui nous permettra de faire une  » classification du sol en fonction de sa conductivité thermique.
Eh bien, maintenant que cette introduction a été faite, je pense que nous sommes en mesure de connaître les éléments qui composent le système de puits canadien.

Nous allons voir chacun d’entre eux et à quoi ils servent.

Le point d’entrée d’air et les filtres

C’est le point où l’air est capturé pour entrer dans le système. Il y a 2 considérations importantes à prendre en compte lors de la conception et de la construction du point d’entrée d’air.
Éviter l’entrée de radon dans le système. Le radon est produit naturellement dans la croûte terrestre et plus intensément dans les zones volcaniques. À fortes doses, le radon peut être nocif pour la santé. Comme il est plus lourd que l’air, le radon a tendance à s’accumuler dans les zones basses et où il n’y a pas de circulation d’air. C’est pour cette raison que le point de capture s’élève à partir du sol et privilégie son emplacement dans les zones où il y a une bonne circulation d’air. Pour éviter cela, il est suggéré que le point de collecte de l’air soit situé au moins entre 1 et 1,5 m au-dessus du niveau du sol.

Empêcher les insectes ou les animaux d’entrer dans le système

Il est important de protéger le point de prise d’air de l’entrée d’insectes, de rongeurs ou de tout animal qui pourrait faire son nid ou déposer ses excréments et contaminer ainsi le système. Pour éviter cela, la pose d’une grille ou l’utilisation de filtres spéciaux à cette fin empêchera l’entrée de tout insecte ou animal indésirable dans le système.

Les filtres sont chargés de purifier l’air qui entre dans le système, en évitant l’entrée de poussière et de saleté à l’intérieur des conduits.

L’échangeur de chaleur : Les tubes de ventilation enterrés

Les tubes qui seront enfouis dans le sol sont responsables du transfert de chaleur du sous-sol à l’air qui circulera dans les tubes. Certaines des caractéristiques qui devraient présenter ces tubes sont :

  • Ils doivent être étanches.
  • Résistant à la pression et à la déformation du sol.
  • Ils doivent être anticorrosion.
  • Ils doivent avoir une bonne conductivité thermique, c’est-à-dire qu’ils doivent laisser passer la chaleur de la terre vers l’air circulant dans les tuyaux.
  • Il est important que le tuyau ait une légère inclinaison. C’est ce qui protège de la condensation et de l’accumulation d’eau à l’intérieur des tuyaux. L’inclinaison empêche ces eaux de s’accumuler et les amène à un point où elles peuvent être drainées vers les sols naturels.
  • Ne pas tenir compte de la pente des tuyaux ou des filtres peut entraîner un mauvais fonctionnement du système. L’accumulation de poussière avec la matière organique et l’humidité entraînerait la prolifération de champignons et de bactéries.
  • La conception de l’échangeur peut être de différente, en s’adaptant au terrain disponible, aux exigences thermiques, au type de sol, à la puissance de l’élément qui aspire l’air, etc.

Le puits de drainage

L’eau qui s’est condensée à l’intérieur des tuyaux doit être acheminée vers un puits de drainage où, finalement, elle est éliminée du système. Il est essentiel d’avoir ce puits pour évacuer l’eau dans les tuyaux, en plus de faciliter la surveillance et le nettoyage des tuyaux.

La turbine à air

L’air qui se trouve dans les tuyaux aura besoin d’un élément pour l’entraîner et le faire circuler et entrer dans la maison. Pour ce faire, vous pouvez choisir des éléments actifs (mécaniques) tels qu’un ventilateur ou un extracteur de puissance adéquate qui aspire l’air des tuyaux et le fait circuler. L’air tempéré de la conduite peut être raccordé au système de ventilation (VMC) de la maison. Dans ce cas, la sortie du puits est reliée à l’entrée d’air.

Il est également compatible avec d’autres systèmes de climatisation.

Dans quelle mesure les puits canadiens sont-ils efficaces ?

L’évaluation de la valeur de la construction d’un puits canadien dépendra de plusieurs facteurs, comme le climat local, le type de sol, les besoins à couvrir, etc. Il est important de savoir que les puits canadiens sont plus efficaces pour refroidir en été que pour chauffer votre maison en hiver.
Comme les systèmes de réfrigération peuvent parfaitement remplacer les systèmes de climatisation conventionnels. En hiver, les puits canadiens peuvent s’avérer insuffisants comme seule source de chauffage pour une maison, alors vous devriez éventuellement avoir une source supplémentaire.
Cependant, le système offre un préchauffage considérable de l’air, ce qui permet d’économiser de l’énergie et de l’argent puisque le saut thermique qui devra couvrir le système de climatisation artificielle sera moindre que si le puits canadien était absent.

Conclusions

Qu’est-ce qu’un puits canadien ?

Le principe est simple : c’est un système qui profite de la température du sous-sol pour générer un « échange de chaleur » (flux d’air circulant dans des tubes enterrés) qui réduit la température de l’air extérieur en été et l’augmente en hiver, pour ensuite le faire entrer dans notre maison.

Ses avantages :

    1. Il nécessite un investissement nettement inférieur à celui d’un système de climatisation conventionnel. De plus, si l’installation est faite au moment de la construction, les coûts sont beaucoup plus réduits.
    2. Son fonctionnement nécessite très peu de dépenses énergétiques
    3. L’entretien du système est simple et réduit.
    4. C’est un système de climatisation naturel et écologique.
    5. C’est un système qui contribue à la santé des gens parce qu’il maintient un très bon niveau de renouvellement d’air et un degré d’humidité sain dans la maison.
    6. La conductivité thermique du sol est le principal facteur limitatif à prendre en compte dans la conception d’un puits canadien. Pour ce faire, le sol doit être classé en fonction de sa conductivité thermique.

Malgré la simplicité des principes d’un puits canadien, vous devez avoir l’appui de professionnels spécialisés pour la conception, le calcul et la construction d’un puits canadien et ainsi assurer le bon fonctionnement du système.
Enfin, pour ceux qui aimeraient approfondir le sujet et surtout apprendre à calculer un puits canadien, d’excellents documents sont disponibles sur le marché (attention toutefois à bien calculer le flux d’air et le débit de l’ensemble du système).