<page> <title>Puits provençal</title> <id>599939</id> <revision> <id>31575727</id> <timestamp>2008-07-14T17:53:24Z</timestamp> <contributor> <username>WikiDreamer Bot</username> <id>366978</id> </contributor> <minor /> <comment>robot Modifie: [[de:Wärmepumpenheizung]]</comment> <text xml:space="preserve">Le '''puits provençal''' est un échangeur [[Énergie géothermique|géothermique]] qui assure la fonction de rafraîchissement estival ou hivernal de l'[[air]] ventilé. Ce système est aussi parfois appelé '''puits canadien''' en référence à la fonction de préchauffage hivernal de l'air ventilé. Le ''puits provençal'' est un mode de préchauffage/climatisation utilisé dans l'[[habitat passif]]. ==Principe== [[Image:Passivhaus section en.jpg|right| thumb|300px|Exemple d'utilisation d'un ''puits provençal'' dans une [[habitat passif|maison passive]]]] Le ''puits provençal'' consiste à alimenter un bâtiment en air frais en le faisant circuler auparavant dans un conduit enterré qui selon les conditions climatiques le refroidit ou le préchauffe en utilisant l'inertie thermique du sol. L'air sert de [[fluide caloporteur]] tandis que le tube sert d'[[échangeur de chaleur|échangeur]] thermique tout en canalisant l'air jusqu'au bâtiment. Principalement utilisé comme système de [[climatisation]] naturelle, le ''puits provençal'' est également utilisé l'hiver pour préchauffer l'air entrant ou pour maintenir hors gel une habitation. Il est basé sur le simple constat que la [[température]] sous terre : * est différente de celle de l'air en surface. * sa variation peut se modéliser comme la somme de deux [[oscillation]]s l'une annuelle (été/hiver) et l'autre journalière (jour/nuit). * sa variation subit une plus faible [[amplitude]] par rapport à sa moyenne annuelle d'autant plus que la profondeur augmente. * sa variation journalière, à faible profondeur, est [[déphasage|déphasée]] dans le temps par rapport à celle de l'air en surface du fait de l'inertie thermique de la terre. Ces constats sont à mettre en parallèle avec les données suivantes : * la profondeur du sol à partir de laquelle la température est considérée comme hors gel est d'environ 60 cm en plaine sous les [[latitude]]s françaises métropolitaines. * la température moyenne saisonnière du sous-sol à 2 mètres de profondeur se rapproche davantage de la température de confort (18-26°C) l'été que l'hiver (en plaine sous les latitudes françaises métropolitaines). * les variations des températures saisonnières été/hiver n'interviennent pratiquement plus à partir de 10/15 mètres de profondeur où la température reste quasi-constante tout au long de l'année. En pratique, le tube sera enterré au moins à 1,5 mètre de profondeur et à ce titre : * le tube est à l'abri du gel. * la variation de température journalière à cette profondeur est déphasée par rapport à celle de la surface. * la température moyenne mensuelle à cette profondeur varie au cours des saisons. Le procédé étant passif et basé sur la [[capacité thermique]] du sol, un ''puits provençal'' peut être contre-productif pour préchauffer/rafraîchir à certaines parties de la journée et/ou de l'année par rapport à l'air extérieur. Pour éviter cela, une ''entrée d'air en prise directe'' et une [[vanne]] (manuelle ou électrique) est recommandée pour court-circuiter le puits. Utilisant le principe d'inertie thermique, le système est d'autant plus efficace que les amplitudes thermiques extérieures journalières sont fortes ou qu'il fait face à des événements climatiques extrêmes de courte durée (ex : [[Blizzard (météorologie)|blizzard]] à condition que l'entrée d'air soit protégée de la neige). ==Les éléments du puits== ===L'échangeur thermique : le tube=== Le tube constitue un échangeur thermique entre un flux d'air et le sol (ou tout autre matériau ayant une [[capacité thermique massique]] importante). * Le circuit d'air peut être fermé en formant une boucle partant sous terre pour revenir au bâtiment. Avantageux sur le plan thermique, il reste efficace même par temps humide. Toutefois, il ne contribue pas au [[renouvellement de l'air intérieur]] et nécessite alors un second circuit d'air pour l'habitation. * Le circuit d'air peut être ouvert en provenant de l'extérieur. L'été, l'[[air humide]] venant de l'extérieur, précédant un [[orage]] par exemple, en fonction du taux d'[[hygrométrie]] et de la température peut se [[condensation|condenser]] sur les parois du tube. Le [[changement d'état]] ([[liquéfaction]]) de la [[vapeur d'eau]] en gouttelettes s'opérant à température constante en restituant de l'énergie<ref>Il s'agit de la chaleur latente de condensation, voir l'article [[Enthalpie de changement d'état]]</ref> réduit les performances du puits limitant la baisse de température du flux d'air (par rapport à un flux sec). Lors de la construction une pente constante du tube sera nécessaire afin de l'évacuer et d'éviter d'avoir de l'[[eau stagnante]]. Il est a remarquer qu'un ''puits provençal'' est peu efficace pour les climats offrant des saisons chaudes et humides. Le tube doit répondre à différentes contraintes en fonction de son environnement : * Résister à la [[corrosion]], le tube étant en contact en permanence avec de l'air et de l'eau. * Résister à l'[[écrasement]] du fait de son enfouissement, de son immersion ou d'un éventuel passage d'un engin en surface. * Résister à de légères déformations pour accompagner un mouvement de terrain sans rompre. * Ne pas être [[porosité|poreux]], ni [[Perméabilité (fluide)|perméable]] afin d'éviter toute [[pollution]] provenant de l'intérieur ou de l'extérieur. * Résister à un traitement chimique ou thermique pour remédier à une pollution accidentelle ou une éventuelle [[Contamination (toxicologie)|contamination]] du flux d'air par un agent présent dans le tube. * Avoir une paroi interne lisse afin de faciliter l'évacuation des condensats. Si le tube n'est pas d'un seul tenant, les jointures entre les différentes sections doivent également répondre à ces caractéristiques. La [[conductivité thermique]] du matériau composant le tube n'affecte que très peu le rendement thermique du système<ref>{{en}} U.S. Department of Energy, ''A consumer's guide to energy efficiency and renewable energy : earth cooling tube'', www.eere.energy.gov, 12/09/2005 {{Lire en ligne|lien=http://www.eere.energy.gov/consumer/your_home/space_heating_cooling/index.cfm/mytopic=12460}}</ref>. Les tubes métalliques déconseillés car sensibles à la corrosion n'apportent guère plus que des tubes en [[polymère]]. Les tubes en [[Chlorure de polyvinyle|PVC]] [[Norme française|Nf]] possèdent une couche [[Extrusion|extrudée]] à l'intérieur qui réduit les échanges thermiques. Pour plus d'efficacité, il existe des tubes en [[polypropylène]] avec une couche intérieure coextrudée présentant, en plus, des propriétés [[bactéricide]]s grâce à des ions d'[[argent]]. ===La circulation de l'air=== Le fonctionnement du ''puits provençal'' repose sur la circulation d'air dans le tube qui peut s'opérer: * ''passivement'' soit par une surpression en entrée de tube en la positionnant par exemple du côté des vents dominants et/ou en créant une dépression en sortie de tube en utilisant une cheminée provençale<ref>Un conduit de cheminée provençale est en pierre, en saillie sur la façade sud et large. De ce fait, l'été même sans feu, la cheminée a un tirage naturel qui augmente avec l'ensoleillement. Plus l'air intérieur est chaud par rapport à l'air extérieur et plus il monte par [[convection]]. Un tirage (dépression) se crée à la base de la cheminée permettant d'aspirer l'air frais en provenance du puits provençal. La maison doit alors être hermétiquement close. voir {{en}} [[:en:Solar chimney]].</ref> (cheminée solaire). Ces techniques ne consomment pas d'énergie mais le fonctionnement du puits dépend alors du [[vent]] et de l'[[ensoleillement]]. Le dimensionnement des prises d'air et du tube devra être adapté et la régulation de l'air se fera manuellement par obstruction (vanne, diaphragme etc..). Ce procédé peut servir à maintenir hors-gel un bâtiment dépourvu d'alimentation électrique par exemple. * ou ''mécaniquement'' grâce à une ventilation motorisée adaptée. Toutefois, l'obligation légale d'installer une [[ventilation mécanique contrôlée]] (VMC) dans les maisons d'habitation, dans bon nombre de pays européens<ref>Voir législation française, belge etc.</ref>, fait qu'une ventilation dédiée soit rarement installée puisqu'une VMC peut jouer ce rôle. Lors de son installation la puissance de la VMC doit tenir compte des [[Charge (hydraulique)|pertes de charge]] supplémentaires générées par le ''puits''. Le schéma de circulation d'air dans une maison correspondant à une entrée d'air et une sortie d'air uniques est celui de la ''VMC double flux''. Le flux d'air a vocation à circuler dans le bâtiment : * Le bâtiment n'est constitué que d'une seule pièce, l'entrée du puits ira directement l'alimenter. S'il s'agit d'une habitation, une VMC simple flux suffit. * Le bâtiment est composé de plusieurs pièces et/ou d'étages, le flux d'air entrant devra être acheminé et réparti dans les pièces. Le puits provençal nécessitant de clore hermétiquement toutes les autres entrées d'air du bâtiment, une ''VMC double flux'' dans le cas d'une habitation sera utile pour garantir un [[Renouvellement de l'air intérieur|renouvellement d'air]] constant et uniforme dans tout le bâtiment et notamment dans la [[Cuisine (pièce)|cuisine]] - surtout si la plaque de cuisson fonctionne au gaz. Un tel système nécessite l'installation d'une bouche d'aspiration ou d'insufflation dans presque toutes les pièces. Dans ce cas, les caractéristiques de l'installation devront être alors étudiées pour ne pas [[Propagation des ondes|propager]] les [[Son (physique)|son]]s d'une pièce à l'autre ou le ronronnement de la ventilation. Le flux d'air frais entrant faisant office de fluide caloporteur, les gaines distribuant l'air dans les pièces devraient être [[Isolation (construction)|isolé]]es afin que la chaleur/fraîcheur ne soit pas perdue dans les [[Comble (architecture)|comble]]s ou dans le sous-sol, par exemple, au cours de son cheminement. L'investissement dans une ''VMC double flux'' présente un autre avantage au niveau des gains thermiques que d'être l'extension d'un ''puits provençal''. Elle permet la mise en place d'un [[Récupérateur sur air vicié|échangeur air/air]] qui utilise la chaleur/fraîcheur de l'air sortant pour chauffer/rafraîchir l'air entrant. Tout comme pour le puits l'échange n'est pas toujours utile et une canalisation et une vanne (by-pass) permettant de court-circuiter cet échangeur sont plus que conseillées. Si les législations en vigueur imposent généralement un [[Taux de renouvellement horaire|taux de renouvellement]] d'air minimum dans les maisons, en revanche il n'est pas interdit d'en augmenter la [[fréquence]] notamment l'été. La ventilation mécanique choisie devra idéalement être réglable et suffisamment dimensionnée pour que sa consommation électrique n'augmente pas de façon disproportionnée. ===Les protections contre les pollutions=== Le [[renouvellement de l'air intérieur]] d'une [[maison]] ou d'un [[local d'habitation]] permet de lutter contre les pollutions internes et le ''puits provençal'' en limitant les pertes thermiques y contribue. Les polluants évacués par le renouvellement ont diverses formes notamment gazeuse. Ils peuvent être d'origine humaine et liés à la respiration comme le [[dioxyde de carbone]] ou d'origine naturelle comme le [[radon]]. Ce dernier n'est pas le seul gaz qui se dégage du sol mais il représente un danger sanitaire en étant plus lourd que l'air et surtout un [[Contamination radioactive|contaminant radioactif]]. Naturellement présent sur tous les continents et dans toutes les régions, il l'est davantage dans les zones [[granite|granitique]]s, [[volcanique]]s ou [[uranium|uranifère]]s et les autorités sanitaires nationales en dressent régulièrement les cartes<ref> . En France l'[[IRSN]] est chargé d'effectuer des études et des recherches sur les risques lié à la radioactivité et , à ce titre , effectue des campagnes de mesure de radon (voir ''Radon : Campagne nationale de mesure du radon'',www.irsn.fr, 22/06/2005 {{Lire en ligne|lien=http://www.irsn.fr/index.php?position=radon_5}})</ref>. Du fait de ses caractéristiques, il tend à s'accumuler dans les dépressions ( caves ou endroits peu ventilés ) : le risque augmentant avec sa concentration dans l'air respiré , il y est particulièrement [[cancérigène]] pour les [[poumon]]s. Une attention particulière dans la conception du ''puits provençal'' doit être donnée au niveau de l'[[imperméabilité]] à ce gaz du tube et de ses éventuelles jointures afin qu'ils n'en deviennent pas un diffuseur dans le bâtiment. Toutefois un ''puits'' en fonctionnement dilue ces éventuelles infiltrations gazeuses avec de l'air frais amenant les concentrations du radon à un seuil acceptable (avec une radioactivité en dessous de 150 Bq/m³<ref>Margot Timarche, Dominique Laurier, Hélène Baysson, Olivier Catelinois, ''Évaluation de risque de cancer à l'inhalation de radon'', www.irsn.fr, 16/06/2007 {{Lire en ligne|lien=http://www.irsn.fr/document/files/File/Internet/Dossiers/radon/risque_radon.pdf}}</ref>). Le problème se pose lors d'un arrêt prolongé ou d'une utilisation par intermittence du puits, ce gaz plus [[densité|dense]] que l'[[air]] peut s'être infiltré lentement et accumulé dans le tube : dans ce cas, il vaut mieux purger grâce à un by-pass le rejetant directement à l'extérieur sans passer par le bâtiment, avant sa remise en marche. Une autre solution consistant à inverser les flux d'air conduit à contaminer les tubes d'alimentation avec les rejets d'air de la maison. Il est à remarquer que ceci peut se produire naturellement si la ventilation du ''puits'' est simplement arrêtée sans que ce dernier ne soit obstrué. L'éventuelle proximité d'une zone industrielle classée<ref> En France, le classement en zone Seveso II par exemple (voir [[Directive Seveso]]) reprenant entre autres la directive européenne 96/82/CE {{Lire en ligne|lien=http://eur-lex.europa.eu/smartapi/cgi/sga_doc?smartapi!celexapi!prod!CELEXnumdoc&lg=fr&numdoc=31996L0082&model=guichett}}.</ref> prévoit normalement un plan de [[prévention]] en cas de catastrophe incluant des mesures de [[confinement]] dont l'arrêt des ventilations. Dans ce cas, qu'elle soit naturelle ou mécanique la ventilation doit pouvoir rapidement être arrêtée. Dans le premier cas, le ''puits provençal'' et éventuellement son ''by-pass'' doivent pouvoir être facilement obstrués. Dans le second cas, un [[interrupteur]] facilement accessible, un [[Fusible (électricité)|fusible]] ou un [[disjoncteur différentiel]] dédié sur le [[tableau électrique]] doit permettre un arrêt rapide du système. Après une catastrophe industrielle notamment chimique une attention particulière doit être prise avant la remise en marche du puits dont le tube peut avoir accumulé des gaz lourds toxiques (ex:[[dichlore]]). S'il n'est pas protégé par une [[crépine]], et des [[filtre]]s le ''puits provençal'' devient la porte d'entrée des [[nuisible]]s pour l'homme ([[rongeur]]s, [[reptiles]], [[insecte]]s, [[arthropode]]s, pollens...) qui pour certains sont vecteurs de [[maladie]] sinon d'ennuis. Les protections sont installées de l'extérieur à l'intérieur avec des ''mailles'' de plus en plus fines. Les filtres les plus fins, contre les [[pollen]]s par exemple si l'on souhaite s'en protéger, demandent plus d'entretien et doivent être changés plus souvent sous peine d'être colmaté et de boucher l'arrivée d'air. En fermant l'accès à ces bêtes, l'accumulation de matière organique et végétale est limitée en empêchant les [[excrément]]s, le stockage d'[[aliment]]s, l'amoncèlement de terre ou de matières végétales pour la construction de [[nid]]s. Les filtres empêchent également le tube d'"aspirer" les feuilles et la [[poussière]] volant dans l'air. Sans cela, l'accumulation au cours du temps de tous ces éléments mélangés à de l'eau de condensation peut former un [[Support de culture|substrat]] pour des [[champignon]]s, [[moisissure]]s et/ou [[bactérie]]s. Les mauvaises odeurs suite à la remise en marche d'un ''puits provençal'' après un arrêt prolongé trahissent la présence de matières en [[décomposition]] ou en [[fermentation]]. L'évacuation des [[condensat]]s du puits, si elle se fait dans un réseau d'[[eau usée]], nécessite l'installation d'un [[Siphon hydraulique|siphon]]. Sinon, l'aspiration créée par une [[Ventilation_mécanique_contrôlée|VMC]] ne fera pas la différence entre l'air provenant du puits et celle malsaine des [[égout]]s apportant un risque sanitaire et des [[Pollution olfactive|mauvaises odeurs]] dans tout le bâtiment ventilé. Pour être efficace et ne pas être lui même source de pollution le siphon doit rester plein et l'eau non stagnante. L'entretien et la [[prévention]] demeure toutefois le meilleur moyen d'éviter toute pollution tout au long de la vie de l'installation. L'entretien courant consiste au remplacement et/ou au nettoyage des filtres sous peine de voir augmenter les pertes en charge en même temps que la consommation électrique de la centrale pour les installations mécanisées. La prévention passe par un examen du tube à une fréquence régulière, triennal par exemple, afin d'inspecter sa propreté et son intégrité surtout dans les zones de perte de charge, comme dans les coudés. ==Mise en Å“uvre et ingénierie == ===Le rendement de l'échangeur=== Le rendement de l'échange thermique entre le flux d'air et le sol dépend de : * ''La nature du sous-sol'' : la [[conductivité thermique]] des sols varie fortement en fonction de la présence d'eau et de sa constance. Dans les cas de sources ou de rivières souterraines le rendement est d'avantage fonction de la température et de la pérennité de ces flux, la [[capacité thermique massique]] de l'eau étant nettement supérieure à celle des composants du sol. De fortes précipitations en été peuvent nettement améliorer le rendement du puits après plusieurs semaines de sècheresse par exemple. * Le ''dimensionnement du tube et le débit d'air'' : l'échange thermique est d'autant plus grand que la vitesse d'écoulement du flux d'air est faible et la surface du tube grande. Le débit d'air étant lié directement aux besoins de renouvellement d'air frais pour le bâtiment qui est fixé à minima règlementairement. Par conséquent la vitesse dépendra uniquement du diamètre du tube. La surface d'échange quant à elle est fonction de la longueur et du diamètre du tube. Il est à remarquer que la longueur du tube augmente les charges en ligne et influe directement sur la puissance nécessaire à l'installation. La consommation de la ventilation doit rester à une puissance acceptable, le gain énergétique du puits doit rester supérieur aux charges énergétiques liées à la ventilation pour justifier une telle installation. * La ''profondeur de l'enfouissement du tube'' : plus on descend dans le sous-sol, plus la température est constante. Il faut trouver un compromis entre rendement et coût du terrassement, ce compromis est généralement trouvé entre 1 et 2 mètres de profondeur. * Le ''taux d'hygrométrie'' du flux d'air dans le tube. ===La pose du tube=== * Prévoir l'évacuation des condensats grâce à une pente constante (2% par exemple) de préférence dans le sens du flux d'air. * Prendre garde au ''poinçonnage'' du tube lié à la présence de corps dur enfoui à son contact direct, en utilisant un remblai tamisé, une terre sans cailloux ou un lit de sable par exemple. Il est à remarquer qu'un lit de sable, couramment utilisé pour éviter le poinçonnage des tubes, draine l'eau environnante et ne conserve pas l'humidité, ce qui ne facilite pas les échanges thermiques entre la terre et le tube. * Supprimer les poches d'air sous les renflements du tube lors de son installation afin d'éviter une éventuelle concentration de radon à sa proximité. * En présence d'un terrain inondable afin de lutter contre la [[poussée d'archimède]], arrimer le tube peut éviter sa rupture liée à une forte déformation. * le tube doit être suffisamment éloigné du bâtiment à préchauffer/climatiser ou d'un autre tube monté en parallèle. Servant d'échangeur thermique, le tube utilisera la masse voisine du bâtiment en produisant l'inverse de l'effet attendu. Pour les mêmes motifs, une installation exploitant plusieurs tubes en parallèle devra suffisamment les espacer les uns des autres (de 1 à 2 mètres) afin qu'ils ne rentrent pas en concurrence, augmentant de fait le coût d'une telle installation. ==Voir aussi== === Articles connexes === * [[Développement durable]] * [[Économie d'énergie]] * [[Environnement]] * [[Habitat passif]] * [[Haute qualité environnementale]] * [[Pompe à chaleur]] * [[Renouvellement de l'air intérieur]] ===Liens externes=== <!-- Par ordre alphabétique : --> * ''Le puits canadien'', www.construire-sain.com, 27/05/2007 {{Lire en ligne|lien=http://www.construire-sain.com/puitcanadien.htm}} * ''1er réseau français d'installateurs de puits canadiens'', www.puitscanadien.org, 27/05/2007 {{Lire en ligne|lien=http://www.puitscanadien.org}} * ''Puits canadien'', fr.ekopedia.org, 27/05/2007 {{Lire en ligne|lien=http://fr.ekopedia.org/Puits_proven%c3%a7al}} * Bruno Herzog, ''Construire sa maison bioclimatique'', www.batirbio.org, 27/05/2007 {{Lire en ligne|lien=http://www.batirbio.org}} * ''Le puits canadien (ou puits provençal)'', www.idéemaison.com, 27/05/2007 {{Lire en ligne|lien=http://www.ideesmaison.com/construc/conf/pcanad.htm}} * David Amitrano, ''Elements de dimensionnement d’un échangeur air/sol, dit puits canadien'', Université J. Fourier, Grenoble, 19/04/2006 {{Lire en ligne|lien=http://pulligny38.free.fr/linotte/Dimensionnement_puits_canadien.pdf}} * ''www.puitscanadien.com'', 06/05/2007 {{Lire en ligne|lien=http://www.puitscanadien.com}} * {{en}} ''Earth Cooling Tubes'', www.eere.energy.gov, 27/05/2007 {{Lire en ligne|lien=http://www.eere.energy.gov/consumer/your_home/space_heating_cooling/index.cfm/mytopic=12460}} * ''Le puits canadien'', www.puits-canadien-home.com, 27/09/2007 {{Lire en ligne|lien=http://www.puits-canadien-home.com}} * ''Puits canadien et savoir-faire, www.xpair.com, 9/06/2008 {{Lire en ligne|lien=http://www.xpair.com/helios-puits-canadien-energie.php?pint_CateId=1&pint_SavId=301}} === Bibliographie === * ''Le puits canadien : un climatiseur naturel'', [[La Maison écologique]], {{numéro}}10, août-septembre 2002 * ''Puits canadien, la clim' au frais de la terre'', [[La Maison écologique]], {{numéro}}22, août-septembre 2004 * ''Climatiseurs : on peut très bien s'en passer'', [[Science et vie]], {{numéro}}1042, juillet 2004, p.92 *''Le puits canadien : pour quelques degrés de plus ou de moins'', Habitat naturel, n°16, septembre/octobre 2007, p.50 * Thierry Salomon, Claude Aubert, ''Fraicheur sans clim'', ed. Terre vivante, juin 2004 {{ISBN|2914717091}} * ''Guide raisonné de construction écologique'', Ed. aux Bâtir Sain {{Présentation en ligne|lien=http://www.batirsain.org/pages/doc.htm}} * Pierre Hollmuller, ''Utilisation des échangeurs air/sol pour le chauffage et le rafraîchissement des bâtiments'', [[Université de Genève]] (thèse de doctorat ès sciences), Genève, 2002 {{Lire en ligne|lien=http://www.unige.ch/cyberdocuments/theses2002/HollmullerP/these.html }} * ''Puits canadiens/provençaux - Guide d'information'', Ed. CETIAT le 15/02/2008 {{Lire en ligne|lien=http://www.cetiat.fr/fr/publicationsveille/servezvous/guidesgratuits/index.cfm}} === Notes et Références === <references /> {{Portail|écologie|architecture|énergie}} [[Catégorie:Énergie solaire]] [[Catégorie:Élément d'architecture]] [[Catégorie:Réfrigération]] [[de:Wärmepumpenheizung]] [[en:Earth cooling tubes]] [[ja:地ä¸ç†±]]</text> </revision> </page>