Conseils de pose pour Puits Canadiens (Puits Géothermiques ou Puits Provençaux)

Comment choisir votre Kit personnalisé de Puits canadien, (puits géothermiques, provençaux), selon la configuration de votre habitation et du terrain

Principe et Composition du Puits canadien

Principe du Puits Canadien

Le puits canadien est un procédé géothermique pour apporter une ventilation naturelle (air neuf) à votre logement : le principe est d’utiliser la température quasi constante du sol pour réchauffer ou refroidir cet air extérieur avant de l'insuffler dans la maison.

En effet, la température du sol se maintient entre 10 et 15°C environ quelle que soit la saison.

L'hiver : le sous-sol est plus chaud que l'air extérieur ; l'air se réchauffe et permet un préchauffage de l'habitation .
L'été : Le sous-sol est plus froid que l'air extérieur ; l'air est refroidi et permet de rafraichir.

Plus l'écart des températures est important entre l’été et l’hiver, plus l'utilisation d'un puits canadien est intéressante.

Préchauffer avec le puits canadien : La ventilation d'une maison, bien qu'indispensable, entraîne une hausse de votre consommation de chauffage : en effet, les aérateurs situés sur les fenêtres laissent entrer de l'air froid. Pour compenser, vous augmentez la température du chauffage.
L'utilisation d'un puits canadien supprime ces aérateurs et ventile votre habitation avec de l'air préchauffé. Ce n’est pas un appareil de chauffage mais permet un préchauffage efficace (avec des économies d'énergies pouvant aller jusqu'à 20 %) !
Climatiser sa maison : En été, pour une température extérieure de 30°C, l'air venant du puits sort refroidi à environ 20°C. Il permet d’éviter l'usage d'une climatisation.
Système de ventilation passive : contrairement à une climatisation, il n'assèche pas l'air. Dans des pièces bien isolées, il abaisse la température de 5 à 6°C

Un puits canadien (ou puit provençal) consomme en moyenne 10 fois moins d'électricité qu'une climatisation !

La Composition standard du Puits canadien

Les composants sont schématisés sur la Figure 1 ci-dessous :

n°1 (sur Fig. 1) : Une borne de prise d'air dans le jardin - qui aspire l'air extérieur.
n°2 (sur Fig. 1) : Selon les cas de figure et le sens de la pente du terrain, un regard sera nécessaire.
n°3 (sur Fig. 1) : L'air passe dans des conduits extérieurs (collecteurs) enterrés à 1,5 m de profondeur minimum ; l'air se refroidit ou se réchauffe : phénomène d'échange thermique.
n°4. (sur Fig. 1) : L'air arrivant à l'intérieur de votre logement à travers un fourreau de passage mural est, soit directement soufflé par un ventilateur, soit associé à une VMC
n°5 (sur Fig. 1) : Un système by-pass (soit par le Puits, soit en passage mural) permet de choisir la température d'air la plus adéquate selon la période de l'année.
n°6 de la Figure 1 : VMC.
Un réseau de conduits intérieurs (gaines) permet de répartir cet air renouvelé dans les différentes pièces à travers des bouches d'aération.
Des bouches d'extraction rejettent l'air vicié à l'extérieur.

Les composants principaux du puits canadien

Figure 1 : Les composants principaux du puits canadien

Les Avantages du Puits canadien

Un air renouvelé par un air neuf qui est filtré;
Un entretien facile :
- changement du filtre environ 3 fois par an ;
- nettoyage du réseau tous les 5 ans ;
Une économie d'énergie jusqu'à 20% ;
Une consommation minimale d'électricité.

L’Installation et Fonctionnement du Puits Canadien : les Eléments constitutifs

Au préalable, pour optimiser l'utilisation du futur puits , la réalisation d’un Plan Initial est fortement conseillée, en tenant compte des éléments ci-dessous:

la nécessité d’une assez grande surface et dégagée pour l'enfouissement du/des conduits extérieurs ;
l’adéquation avec votre habitation et son environnement : conditions climatiques, conductivité thermique et capacité calorifique du sol.

Disposé en ligne droite, en méandres ou en boucle, le réseau peut être constitué d'un seul ou de plusieurs conduit(s).
Il peut aussi être constitué de plusieurs antennes parallèles pour assurer un plus gros débit d'air ou compenser une distance trop courte.

Le terrain utilisé ne doit pas être protégé des conditions climatiques (soleil, froid, eau) : un puits canadien ne peut pas être mis sous un bâtiment ou sous un revêtement étanche (bitume, dalle).
L'installation doit être la plus simple possible et réalisée parfaitement, pour éviter de difficiles réparations.

La borne de prise d'air

Premier élément du circuit de votre puits canadien, c’est une bouche située à l'extérieur qui insuffle l'air dans les conduits.
Son emplacement : loin des sources de pollution ( garages, cheminées de la maison, végétation à pollens allergisants, …)

Les caractéristiques et éléments de la borne de prise d'air :

Hauteur optimale de la borne de prise d'air doit être d'au moins 1.20 m.
Un chapeau de protection (la pluie ne rentre pas dans le circuit).
Une grille ( pas de petits rongeurs ni d’insectes).
Des filtres (ni poussière ni saleté) : à vérifier régulièrement, à changer tous les 3-4 mois
Le raccordement avec les conduits extérieurs doit être parfaitement étanche
La borne doit être bien fixée dans le sol afin de résister aux vents ou aux fortes intempéries.

Les conduits (ou collecteurs) du puits canadien

Les règles de pose des canalisations :

Une pente minimale de 1 % et au maximum égale à la pente du terrain pour entretenir le puits. En effet, s'il y a trop de pente sur un terrain plat, la profondeur d'enfouissement s'en voit réduite, et le rendement est donc moins conséquent.
Les conduits sont à poser sur un lit de pose incompressible, stable et non « glissant » : le sable peut être « chassé » du dessous des conduits et les tubes ne sont plus correctement supportés. Le mieux est un support concassé type « grains de riz ».
Le rebouchage se fait avec le matériau d'excavation. Dans certains cas, le matériau disponible ne convient pas (par exemple le sable est un excellent drainant, il permet donc d'assécher le sous-sol ; et l'eau peut améliorer l'échange thermique, il faut donc apporter une terre plus lourde, grasse et collante de type argile, glaise, tourbe ou végétale).
Distance entre deux conduits (cote E sur figure 2) : doit être supérieur à 3 x le diamètre du conduit (par exemple 60 cm pour un tube de 200 mm)
Le rayon de courbure minimum à respecter est de 5xDN, soit 100 cm.
Distance minimale de l'habitation lorsque le conduit longe l'habitation (cote D sur figure 2) : 2 m

Figure 2 : Quelques règles de pose

La Profondeur du puits canadien :

Le principe: plus la profondeur est grande, plus la température du sol est constante. Cependant, pas besoin de descendre à 10 m de profondeur ! En effet, les gains thermiques seraient faibles par rapport au coût de l'enfouissement.
Pour un rendement optimal d'échange thermique, les conduits extérieurs sont à enterrer à une profondeur minimum de 1,10 m.
À cette distance, la température du sol est à peu près constante toute l'année. En allant jusqu'à 2 m de profondeur on obtient une conductivité thermique encore meilleure.
Les conduits de puits canadiens doivent être enfouis au minimum à 2 mètres, voire beaucoup plus : 6 mètres pour certaines applications (exemple : montagne).
La profondeur idéale est d'environ 3 mètres car c'est le compromis entre un résultat efficace et un terrassement à la limite du très complexe (liée aux normes de travail en tranchées).

Le choix des conduits extérieurs entre en compte dans le calcul du dimensionnement.
Différents critères sont à calculer :

leur longueur : entre 20 et 50 m ;
leur diamètre : entre 16 et 25 cm ;
leur emplacement : par rapport à la maison et profondeur ;
leur nombre : un ou plusieurs selon la configuration de votre espace extérieur ;
le matériau : possibilité de déperditions énergétiques.

Avec un terrain assez grand, l'installation de plusieurs tuyaux de moindre longueur est réalisable, plutôt que pour celle d'un seul très long :

tuyaux installés en parallèle ;
tranchée d'enfouissement moins longue ;
diamètre des tuyaux réduits : meilleur échange thermique.

Le diamètre des conduits

Le diamètre du conduit est déterminé par la quantité d'air à faire circuler en m³/h.
Pour une habitation, les diamètres les plus couramment utilisés sont le 150 mm et 200 mm.

Trop grand, il ne permet pas d'optimiser les transferts thermiques sol/air.
Trop petit, la circulation d'air est insuffisante, avec pertes de charges : le ventilateur surconsommera.

La vitesse de l'air entre 2 et 4 mètres/seconde dans le puits canadien permet ainsi un échange optimal:

si la vitesse est trop élevée, le temps d'échange thermique n'est plus respecté.
si elle est trop lente, l'échange thermique est diminué car l'air ne « frotte » pas assez fort les parois du conduit (manque de pression).

La longueur des conduits

En standard, il faut une longueur d'échanges de 30 à 60 mètres pour limiter les pertes thermiques et permettre aux matériaux d'échanger leurs calories (toujours le chaud qui va vers le froid).
Pour des cas particuliers, notamment en altitude, au-delà de 500 m, il faut rallonger les longueurs, pour compenser les longues périodes de froid, 60, 70 ou 80 mètres.

Critères de choix des matériaux pour les conduits de puits canadien

Le choix des matériaux est également primordial pour la durée de vie de votre puits canadien. Voici les caractéristiques optimales conseillées :

une paroi intérieure lisse (évite les dépôts de saletés et de bactéries) ;
un matériau résistant aux chaleurs (évite le dégagement de vapeurs toxiques) ;
un matériau résistant (permet d’assurer une bonne étanchéité).

Attention à ne pas utiliser de colle pour les raccords éventuels, auquel cas il y aurait des risques de dégagements toxiques lors de fortes chaleurs.

Le polypropylène est une solution pour les conduits d'un puits canadien, grâce à ses nombreuses caractéristiques ;
Le polyéthylène haute densité PEHD est une solution optimale pour les conduits ;
Le polyéthylène est également une solution favorable.
La fonte , le béton, le PVC… quelque peu délaissés à l’heure actuelle.

Le by-pass pour l'été et la pénétration du puits dans la maison

Le by-pass est un mécanisme relié au puits canadien disposant d'une prise d'air directe à l'extérieur afin de délivrer la température d'air la plus adéquate selon la période de l'année.

Il choisit de façon automatique entre l'air extérieur et l'air du puits canadien en fonction de la température extérieure :

En été, le by-pass optera pour la température la plus fraîche.
En hiver, pour la température la plus chaude.

Le by-pass est en général piloté par un servomoteur piloté par un thermostat prennant en compte l'évolution de la température extérieure.
Le by-pass est particulièrement recommandé en cas d'installation d'un puits canadien avec une VMC double flux.

Voici les deux cas de figure les plus courants:

Figure 10 : Pénétration du puits canadien dans une habitation sans sous-sol ou vide sanitaire et by-pass
Figure 11 : Pénétration du puits canadien dans une habitation avec sous-sol ou vide sanitaire, évacuation de condensats et by-pass