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Installation géothermique intégrée aux fondations

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Installation géothermique intégrée aux fondations

© (Doc. SAS Patrick Ceschin.)

Enfouis à 1,5 mètre de profondeur, les 60 mètres linéaires de fondations de cet Ehpad sont utilisés comme puits canadien assurant préchauffage ou refroidissement géothermique de la centrale de traitement d’air double flux.

L’Ehpad d’Ancy-le-Franc est l’un des premiers chantiers de fondation géothermique réalisé par l’entreprise Patrick Ceschin (89). L’établissement, situé dans l’Yonne, a été remis aux normes et agrandi. Un bâtiment maçonné de plain-pied, aménagé en unité d’accueil pour personnes souffrant de la maladie d’Alzheimer, prolonge désormais en rez-de-jardin la maison de retraite.

Reconnaissable à son bandeau en béton blanc et sa façade habillée de panneaux et volets en bois bakélisé, « l’agrandissement de 941 m 2 , bien que rattaché à l’ouvrage existant, a été conçu comme un bâtiment autonome », explique Jean-François Susini, l’architecte du projet. La ventilation, notamment, est traitée indépendamment de l’existant. L’air neuf est renouvelé par une centrale de VMC double flux à récupération de chaleur (HR Global de P. Lemmens d’un débit de 2 000 m 3 /h pour 1 600 m 3 /h demandé en débit nominal). « Nous avions d’abord envisagé de coupler cette centrale avec un puits canadien. L’Ehpad est construit sur un grand terrain qui s’y prêtait bien. Nous avons finalement abandonné cette idée pour des raisons budgétaires », ajoute celui-ci. C’est lors de l’appel d’offres pour le lot gros œuvre, remporté par l’entreprise Patrick Ceschin, que ce projet a ressurgi sur une autre forme. L’entreprise venait de breveter une nouvelle technologie de puits canadien intégrée aux fondations. Elle a proposé au maître d’œuvre de l’installer à titre expérimental et de prendre les travaux à sa charge.

Échangeurs en U

Les travaux ont commencé début 2011 et le bâtiment, construit selon la RT 2005 au niveau THPE, a été mis en service en mai 2012. Ce procédé baptisé « Fondatherm » utilise des échangeurs thermiques en béton préfabriqués. De section 60 x 60 cm, ils se déclinent en plusieurs longueurs (240 à 720 cm) et peuvent peser plusieurs tonnes. Ils sont assemblés pour constituer un conduit dans lequel circule l’air pour alimenter la CTA, comme dans un puits canadien traditionnel. « La mise en œuvre est très simple : les éléments sont assemblés bout à bout et raccordés à chaque extrémité », explique Anthony Bardat, ingénieur R&D chez Patrick Ceschin. Les échangeurs, ici d’une longueur de 480 cm, prennent appui sur un béton de propreté de 10 cm d’épaisseur. En forme de U, ils sont recouverts d’une petite tablette en béton qui sert de coffrage perdu. Une semelle en béton armé de 20 cm d’épaisseur a ensuite été coulée, comme pour une semelle filante traditionnelle.
Le puits canadien totalise une longueur de 60 ml (deux murs, l’un de 15 m, l’autre de 45 m, à angle droit), à une profondeur de 1,5 m. « La longueur de 60 m est optimale compte tenu de la profondeur et du débit d’air neuf », indique l’ingénieur. L’air neuf pénètre par une entrée équipée d’un filtre F5, située à 10 m de la nouvelle construction. Cette longueur est réalisée en tuyau PEHD de qualité alimentaire, avec une pente de 3 %. Les 8 premiers mètres permettent d’évacuer 70 à 80 % de l’eau de condensation. Un regard de visite en PEHD avec un collecteur géothermique est placé avant l’entrée de l’air dans les fondations. Le reste de condensation est régulé naturellement par le béton. En sortie de fondations, le puits canadien est raccordé à la CTA par une gaine en inox (diamètre 300 mm). Il permet, ainsi, de préchauffer l’air neuf en hiver, évitant ainsi le givrage de l’échangeur de chaleur, et de le rafraîchir en été.

Gain annuel : 1 500 euros

Le puits canadien est utilisé toute l’année. Son fonctionnement est très simple, associant un by-pass et une sonde de température extérieure. La CTA prend 100 % d’air neuf géothermique en hiver, lorsque les températures sont inférieures à 14 °C, et en été, lorsqu’elles sont supérieures à 24 °C. À la mi-saison (températures entre 14 et 24 °C), l’apport d’air neuf géothermique est réduit à 30 % ; les 70 % restants sont pris directement à l’extérieur, sans passer par les fondations. « Ce pourcentage a été déterminé grâce à l’instrumentation du système mise en place dès mai 2012, afin de suivre les performances thermiques. En été, le puits climatique apporte de l’air rafraîchi à la CTA. Pour la journée du 19 août 2012 avec plus de 38 °C extérieurs, il a délivré de l’air frais à 22 °C. C’est l’inverse en hiver : on passe par exemple de - 7,5 °C à 7,5 °C », confie Anthony Bardat. Pendant la première année, la CTA a fonctionné 5 800 heures avec 100 % d’air neuf géothermique. Les gains énergétiques ont représenté 8 500 kWh/an pour le chauffage et 4 385 kWh/an pour le rafraîchissement, soit un gain d’environ 1 500 euros.
« Pour une fondation géothermique telle que celle d’Ancy-le-Franc, il faut compter environ 38 000 EHT, contre 22 000 EHT pour une fondation classique », précise l’ingénieur. Soit un retour sur investissement inférieur à 10 ans, sachant que cette technologie est conçue pour une durée de vie égale à celle du bâtiment et que sa performance reste inchangée pendant cette période. Et côté entretien, c’est très simple. Les regards de visite permettent à tout moment de surveiller et d’examiner les conduits en béton, nettoyables mécaniquement comme tout conduit de ventilation classique.

N°331

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