Le puits canadien

Présentation et principe de fonctionnement

Le "puits canadien" est un systéme d'échangeur de type Air / Sol qui utilise la température du sol à une certaine profondeur pour rafraichir l'air ambiant de la maison en été et le réchauffer en hiver.

Il est aussi appelé "puits provençal" quand il est installé dans une région plutot chaude, donc seulement pour le rafraichissement.

L'air est capté à l'extérieur dans le jardin, et circule, à travers un tuyau d'environ 50 mètres de long enterré à 2 m de profondeur minimum, jusque dans la maison.

Le principe est de récupérer de l'air à une température appréciable en sous-sol, celle-ci variant peu en profondeur selon les saisons. En effet, 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°C à +35°C dans la plupart des climats français. 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 au contact avec le sol pour en échanger ses calories.

Les travaux de terrassement étant assez importants, il est préférable de prévoir la mise en place d'un puits canadien lors de la construction de la maison.

Le puits canadien doit être relié à une ventilation mécanique contrôlée (VMC), pour alimenter l'air entrant de la maison.

Les élements qui constituent le puits canadien

La borne de prise d'air

L'entrée d'air située dans le jardin est au départ du circuit, elle doit être protégée par une grille et se trouver à 1 m minimum du sol, pour éviter les polluants.

La borne de prise d'air extérieur (photo ci-contre) est en acier inoxydable. Un filtre à poche de classe G3 est intégré dans la borne, évitant la pénétration de volatiles, insectes et impuretés.

D'apres la réglementation, la borne de prise d'air doit être installée à plus de 8 mètres d'une aire de stationnement ou d'une route à grande circulation, pour se protéger des gaz d'échappement des véhicules.

Il est aussi possible de fabriquer sa propre prise d'air, de préférence en maçonnerie avec un petit toit et une grille démontable pour le nettoyage du filtre.

Le tuyau

Afin de faciliter l'échange thermique sol / air le diamètre intérieur du tuyau doit être compris entre 160 mm et 250 mm. L'air doit circuler au moins 20s dans le collecteur pour assurer un échange optimal avec le sol (débit maxi: 2m/s). Le diamètre du tuyau est déterminé en fonction du débit d'air calculé préalablement.
Le tuyau doit posséder une partie lisse intérieure pour faciliter l'élimination des condensats.

Les raccords doivent être parfaitement étanches pour éviter l'infiltration des eaux souterraines et la propagation de bactéries. Ne pas les coller pour éviter le risque de rupture lors du remblai et surtout le risque de dégagement de vapeur nocive dû aux colles.

Un tuyau spécifiquement conçu pour puits canadien, pour une réalisation durable :

• En polypropylène pour une bonne conductibilité thermique, garantie d'un transfert de chaleur optimisé.
• A parois lisses pour faciliter l'élimination des condensats.
• Avec une couche intérieure bactéricide (aux sulfates d'argent) breveté par la société REHAU.
• Rigide, garantissant la rectitude des tubes posés (évitant la stagnation des condensats et donc à terme des odeurs de moisissures)
• Apte au curage à haute pression
• Etanche envers des " agressions " externes (racines, nappe phréatique...)
• Etanche vis-à-vis des gaz présents dans le sol en particulier le radon

Le coût est assez élevé, mais c'est la garantie de profiter d'un système pro qui durera longtemps. Le collecteur est l'élément le plus important du système puits canadien puisque c'est celui qui va échanger des calories avec le sol dans lequel il est enfoui.

Les autres types de tuyaux sont à proscrire : PVC ou câbles électriques (TPC). Ils ne sont pas étudiés pour cet usage (résistance à l'écrasement, étanchéité) et peuvent émettre des polluants.

Si c'est possible, il est préférable d'employer des tuyaux souples qui existent en longueur 25 ou 50 m, afin d'éviter les raccords, les tubes rigides se trouvent généralement en longueur 6 m.

Il faut prévoir une pente de 2% depuis l'entrée d'air jusqu'à l'évacuation, car de la condensation peut se former, surtout en été lorsque l'air se refroidit. Avec une évacuation des eaux de condensation soit par siphon ou directement dans le sol avec drainage sur lit de cailloux.

Une longueur de 50 m ou 2 fois 25 m en tuyau diamètre 200 ext parait être un bon compromis.

Fonctionnement estival d'un puits canadien couplé à une VMC

Le registre motorisé By-pass

Il sert à couper l'arrivée d'air du puits pour permettre une entrée d'air directe selon la température extérieure.

Différents types d'implantation possibles

Le couplage du puits canadien à une VMC

Le puits canadien peut être relié à une VMC simple flux ou double flux.

En simple flux

L'air est renouvelé, cela évite les condensations et les moisissures, la sensation de flux d'air froid est atténuée par rapport à une simple VMC, bon système de rafraichissement l'été.
Avec un chauffage radian (plancher chauffant basse température), on aura moins de déperditions de chaleur qu'avec un chauffage convectif (radiateurs, convecteurs), on gagne 2 à 3°C.
L'hiver, on préchauffe, l'été on rafraîchit, mais en demi-saison, le puits canadien doit être arrêté sinon il refroidit la maison, augmentant la note de chauffage.

En double flux (gestion de l'entrée d'air et de son extraction)

Les ventilations double flux sont pourvues d'un échangeur de chaleur, système qui va récupérer les calories de l'air évacué pour réchauffer l'air rentrant (avec des rendements de 60% pour des échangeurs à courants croisés et 80-90% pour les échangeurs à contre courant et les échangeurs rotatifs).

L'air est renouvelé, évite les condensations et les moisissures, limite la sensation du flux d'air froid, rafraichissement l'été intéressant mais pas si bien qu'en simple flux (moins de possibilité d'augmenter le débit d'air), évite la mise en route de la batterie de préchauffage en dessous de 0°C et le givrage du ventilateur.
Par rapport à un système avec seulement une VMC hygroréglable, le puits canadien en hiver a un impact négligeable surtout dans les régions tempérées.
Toutes les VMC double flux ne sont pas à même de fonctionner avec un puits canadien.
Les avantages que conserve la solution double-flux par rapport à son homologue, c'est le filtrage de l'air, et son insufflation à température quasi-ambiante dans la maison.

Les dangers du radon

Ce gaz est issu de la décomposition naturelle de l'uranium contenu dans l'écorce terrestre, il est présent partout en quantités variables.

Il est donc possible de respirer ce gaz, et les particules ionisantes de radon sont alors emprisonnées dans les poumons qui n'ont aucun moyen de les réduire, cela provoque un cancer.

Si un puits canadien est réalisé dans un sol qui présente des risques de concentrations de radon importantes, il faut veiller à faire réaliser une installation parfaitement étanche (étanchéité des joints type IP68), et ne pas réaliser de puits perdu sur le point de collecte des condensats.

Cartographie du radon en France
© IRSN

Une étude spécifique doit être réalisée pour chaque projet

Le calcul d'un puits canadien est fonction de plusieurs paramètres. Voici les principaux :

• Le volume de la maison
• Le débit nécessaire en hiver et en été
• Le choix de la ventilation de la maison (VMC, aération naturelle, ...)
• La nature du sol (sablonneux, argileux, nappe phréatique, ...)
• La place disponible pour l'enfouissement des tuyaux
• La localisation géographique
• Température de sortie d'air souhaitée

Auteur

• Pascal MAGDELAINE