Le puits canadien, appelé aussi puits provençal, est un système d’échange thermique par géothermique dit de surface.

Ce système servait  surtout de climatisation naturelle mais aujourd’hui il est de plus en plus utilisé  avec une VMC double flux . Système naturel et inépuisable basé sur le simple fait  que la température du sol à 1 mètre 60 de profondeur est plus élevée que la température ambiante en hiver, et plus basse en été.

Principe

On utilise l'inertie thermique du sol pour préchauffer l'air ventilant les maisons . L'air ainsi obtenu est  plus chaud en hiver et plus froid en été. La température du sol à 2 mètres  de profondeur est d'environ 15° en été et 5° l'hiver (ces températures peuvent varier  en fonction de l’altitude).

Mise en œuvre

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 10°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 (+/- vingt centimètres de diamètre).

Ce système est facile à mettre en œuvre pendant la construction ; en effet, il suffit d’enterrer des tuyaux avec un tractopelle !

Une VMC double flux ...

Le dimensionnement d'un puits canadien s’installe avec une vmc double flux car on utilise également l’air chauffé et rejeté de la salle de bain et de la cuisine .

▪   Conseil et Précaution

Ne mettez pas les tuyaux enterrés trop près de la maison ni le long des fondations sous peine d'un "pompage" de la chaleur de la maison... et un effet totalement négatif (c'est la maison qui chauffe - ou rafraîchit - le puits !).

Qualité de l'air

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

Voici donc quelques recommandations :

▪   Dans les régions granitiques, une attention particulière sera faite à la problématique du radon.

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

▪   Protégez au minimum l'entrée à l'aide d'une grille fine, pour éviter que des animaux n'y pénètrent (rongeurs, moustiques, …)

▪   Si vous optez pour un filtre (2-5 mm), pensez à l'entretien régulier de ce dernier tous les 4 mois. La pratique veut que la filtration soit de plus en plus fine depuis l'extérieur vers l'intérieur.

▪   Placez l'entrée à une hauteur suffisante (1,20 m) pour éviter d'aspirer de la poussière, et loin des sources de pollution (route, compost, …)

▪   L'entrée doit être accessible pour le nettoyage.

▪   Ne placez pas l'entrée au milieu de plantes vertes.

▪   Avant la première mise en route, nettoyez le tuyau et ainsi contrôlez l'écoulement et du surplus d'eau.

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Choix des tuyaux

Stratégie :

- recherche d’un tuyau étanche et qui favorise l’échange thermique

Catégorie des tuyaux :

▪   Polychlorure de vinyle (PVC) : le moins cher, pas très écologique. Il peut "éventuellement" dégager des vapeurs nocives dues au mode de fabrication. Pas d'étude connue à ce jour dans le cadre du puits canadien.

▪   Polyéthylène (PE) : le plus écologique à prix équivalent au PVC.

▪   Polypropylène (PP) : légèrement moins conductible au niveau thermique mais beaucoup plus rigide que le PE, la faible épaisseur du tuyau en PP permets un bon échange thermique en gardant une rigidité longitudinale élevé. Ceci évite la création de points bas dans les conduites, évitant toute stagnation d'eau de condensats.

▪   Tuyau annelé de protection de câbles électriques (TPC) : très bon marché pour des petits diamètres. Annelé à l'extérieur, mais lisse à l'intérieur. Ils peuvent être posés en parallèle. Attention toutefois : ce type de tuyau n'est pas prévu à l'origine pour être enterré à forte profondeur, ce qui peut nuire à leur tenue dans le temps. De plus l'annelé, formant une couche d'air entre les deux parois, est plus un isolant thermique qu'un conducteur.

▪   Tuyaux de terre cuite : utilisé pour des diamètres de 150 à 300 mm. Les raccords sont faciles à étanchéifier car avec des joints prévus à cet effet (EPDM). L'échange thermique est plus important (la conductivité de la terre cuite est plus élevée que celle des tuyaux en plastique, relativement isolants). Le principal problème de ce type de tuyau est une mise en œuvre qui doit être particulièrement soignée. La robustesse de ces tubes permet d'enfouir les tubes à 3 mètres de profondeur et donc d'avoir des performances beaucoup plus élevées (delta de 15°C ).Les condensats sont quasi inexistants avec ces tubes donc ils évitent les bactéries pathogènes et les moisissures.Le radon du sol s'il y en a, ne peut pas s'infiltrer dans le tuyau, et aller contaminer ensuite la maison, grâce aux joints performants.

▪   Tuyaux en fonte ductile : sa rigidité, sa résistance mécanique (charges, racines, Etc.) et sa capacité thermique élevée font de ce matériau une solution idéale pour un puits canadien. Il faut veiller à ce que le revêtement extérieur du tuyau résiste à la corrosion (type zingage anti-corrosion classique), ainsi qu'à l'utilisation de joints en élastomère assurant une excellente étanchéité des assemblages. C'est un matériau noble et durable. Un système dédié utilisant ce matériau est aujourd'hui disponible, présentant des garanties sur la qualité de l'air.

Conseils

▪   Le tuyau doit avoir une stabilité suffisante pour supporter l'enfouissement dans la terre. Par exemple, prendre une classe CR8 pour du PVC.

▪   Le PVC est à écarter pour la raison simple que la craie contenue dans le PVC empêche l'échange thermique. Les bricolages avec de la gaine TPC sont également à bannir, car l'intérieur n'est pas parfaitement lisse et constitue un nid pour bactéries (odeurs). En faible épaisseur (bon échange thermique), il n'existe qu'un seul tube conçu spécifiquement pour un puits canadien, c'est un tube en Polypro bleu, avec une couche intérieure bactéricide (aux sulfates d'argent) breveté par la société REHAU (prix de l'innovation 2007 au salon des Énergies de Lyon). Qui dit brevet impose de payer le prix de la recherche pour avoir un vrai résultat. Mais à 2 m de profondeur, la garantie d'un système pro qui ne transforme pas la maison en étable au bout de quelques mois vaut de payer dix fois le bricolage incompétent !

Néanmoins attention aux adjuvants de ce type suspectés de favoriser la résistance bactérienne !!! Tout le contraire de ce qu'il faut dans un puits canadien, destiné à durer !!! (Directive BPD Biocidal Product Directive).

▪   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 élevées (> 30°).

▪   Le tuyau sera de préférence lisse à l'intérieur pour diminuer les pertes de charge et rester en régime laminaire. Pour l'extérieur, privilégier les tuyaux annelés pour augmenter l'échange thermique entre le sol et le tuyau.

Remarque corrective : à moins d'avoir de petits diamètres et de petites vitesses, le régime d'écoulement dans un tuyau n'est pas laminaire. Cela n'est pas souhaité dans le cas des puits canadiens. Le régime n'est donc pas laminaire. Un bon moyen de s'en rendre compte est de calculer le nombre de Reynolds (nombre qui permet de caractériser le régime d'écoulement). Il est important de savoir que les transferts thermiques sont plus élevés avec un écoulement turbulent qu'avec un écoulement laminaire. En outre, les pertes de charge en régime laminaire ne sont pas nécessairement plus faibles qu'en régime turbulent.

D'autre part, à flux égal, pour augmenter la surface d'échange thermique, 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 tranchée. Exemple :

Un tuyau de 20 cm de diamètre a une section de 0,031 m2 et une surface d'échange thermique de 0,63 m2 par mètre linéaire. Pour le même débit, à vitesse de flux égale, il faudrait 5 tuyaux de 9 cm de diamètre. Ces 5 tuyaux présenteront une surface d'échange thermique de 1,41 m2 par mètre linéaire, soit plus du double que le tuyau de 20 cm de diamètre.

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Remarques complémentaires :

▪   Dans les régions sans radon, avec des périodes de gel pas très intenses, ce qui est le cas de la Provence, les tuyaux pourraient être en terre cuite, comme par le passé. Il se produit alors un échange entre le tuyau et l'air circulant qui rééquilibre l'hygrométrie de l'air. Trop sec par période de grand froid, ou de grandes chaleurs, humide en automne quand le sol n'est pas encore chargé d'eau. Il reste à trouver un fournisseur de ces tuyaux à l'ancienne.

▪   nature du sol : L'expérience a montré que les sols rocheux ont une plus grande efficacité thermique, ce qui va compenser les difficultés de mise en œuvre, et ne doit donc pas faire renoncer. Il faut aussi savoir que le sol au-dessus des puits reste froid plus longtemps au printemps, et que la zone ne doit pas être utilisée comme jardin de primeurs.

Évacuation des condensats

En particulier l'été, lorsque l'air se refroidit, de l'eau peut se condenser. Il convient d'évacuer ces condensats. Mais il est rare d'en observer, car l'air se recharge très vite en humidité.

Finalement, le puits canadien est un amortisseur de température et d'humidité.

Source : Wikipédia