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Enquête

Tirer ressources des profondeurs

François Ploye

FOCUS

Un internat doté de quatre puits canadiens
L'internat du lycée Voltaire, à Orléans (45), est un Bepos tous usages réalisé par l'architecte Vincent Bourgoin. Quatre puits canadiens ont été installés en préchauffage des CTA double flux Aldes pour la ventilation des chambres, des foyers et des salles d'études. Des sondes de température permettent à la GTC de doser entre la prise d'air directe en extérieur et l'air venant du puits. Quatre puits en boucle de Tichelmann ont été installés par l'entreprise de VRD, avec des collecteurs de Ø 500 mm et des tubes Ø 300 mm : un puits au débit de 1 950 m³ /h en 13 x 6 m, deux avec CTA de 3 210 m³/h et 20 x 6 m et un avec débit de 7 500 m³/h et un réseau de 32 x 6 m. « Les tubes sont en fonte ductile Elixair de Saint-Go-bain PAM (Pont-à-Mousson), qui a pris en charge le dimensionnement des réseaux. En effet, le bureau de contrôle exigeait un produit sous Atec pour la durabilité, d'où le choix de ces tubes en fonte », détaille Marc Rumen, directeur du BET ECI.

Tirer ressources des profondeurs

Collecteur d'un réseau organisé en boucle de Tichelmann.

© Helios Ventilateurs

Traditionnellement dénommé puits provençal ou canadien, le puits climatique exploite l'inertie thermique du sous-sol pour réduire la consommation d'énergie et améliorer le confort d'été.

La technique ancestrale du puits climatique (dit « provençal » ou « canadien ») est un système de géothermie à faible profondeur (2 à 3 mètres) et à basse énergie. Elle consiste à faire circuler l'air neuf sous terre dans un réseau de tuyaux de Ø 200 à 300 mm et d'une longueur cumulée de plusieurs dizaines de mètres, soit en méandre ou en boucle de Tichel-mann, avec collecteur pour des débits plus importants. La différence de température de l'air neuf injecté dans le bâtiment peut atteindre 5 à 6 °C par rapport à l'air extérieur, ce qui limite cette technique à un complément au système de chauffage, mais lui permet d'être utilisée comme unique système de rafraîchissement. Sauf exception du fait des importants travaux de terrassement qui sont nécessaires, son usage est réservé aux constructions neuves de type maisons individuelles, tertiaire, Ehpad ou établissements scolaires.

Au lycée Robert Schumann de Charenton (94), construit par l'agence Épicuria, l'air du puits canadien est envoyé à la VMC double flux et assure également un matelas thermique dans la double peau.
Circuit de l'air:
A. Prise d'air dans la cour.
B. Puits canadien.C. Passage calorifugé.
D. Soufflage dans la double-peau.
E. Extraction par convection.
F. CTA double-flux.

Bien connaître les caractéristiques du sol

Le tirage est obtenu soit de manière naturelle par une bonne orientation sous le vent dominant couplée à un effet cheminée (sortie dans une double peau ou un atrium), soit en raccordant la sortie du puits à une ventilation motorisée. Le puits francilien est une version hydraulique à eau glycolée adaptée à des terrains à faible emprise, mais qui consomme davantage, du fait de la pompe de circulation. Pour la mise en œuvre, les professionnels peuvent s'appuyer sur le Guide Rage 2015 Puits climatiques, conception et dimensionnement. Comme pour tous systèmes géothermiques, il est essentiel de bien connaître les caractéristiques du sol (conductivité thermique, taux d'humidité, etc. ). Le réseau peut être en matériau synthétique (polypropylène ou polyéthylène), en fonte ou en grès, et doit être parfaitement étanche, surtout en présence de radon. Il doit être accessible pour nettoyage avec des fosses à chaque extrémité pourvues de trappes de visite. Le terrassement est nécessairement soigné afin d'assurer la stabilité des tubes sur le lit de pose (sable ou géotextile en présence de nappe phréatique) et de conserver une pente d'au moins 2 % afin d'éliminer les condensats.

Un réglage progressif sur une année

L'association Lorraine Qualité Environnement pour la construction a réalisé une étude instructive de retour d'expérience sur quatre projets avec puits canadiens livrés entre 2010 et 2014 et tous connectés à une VMC double flux. Le bilan est positif avec de réelles économies d'énergie et une sensation de confort de la part des usagers. Il est nécessaire de veiller à la qualité de l'air intérieur avec un accès pour le nettoyage et un changement régulier des filtres sur le réseau et sur la CTA. Par ailleurs, le dimensionnement doit être correct, avec une vitesse dans le réseau comprise entre 1 et 3 m/s. et il est impératif d'installer un système de by-pass entre le puits et l'entrée d'air extérieur classique afin de pouvoir doser les deux sources en fonction de leurs températures respectives.

Livré en 2010, le bâtiment passif du Conseil général des Vosges, à Épinal (88), est un des exemples étudiés. « Avec le puits et la géothermie sur dalle active, il faisait même un peu trop froid lors du premier été et il a fallu réguler le débit, confie l'architecte Lucien Colin . Le réglage du fonctionnement d 'un puits nécessite au moins une année. Nous avons aussi installé des puits climatiques sur le chantier du BTP CFA de Pont-à-Mousson, pour le bâtiment neuf Bepos livré mi 2015, et, ce qui est plus rare, pour le bâtiment existant livré à la rentrée 201 6. Alors que, à Épinal, les tubes sont en polypropylène, pour le CFA, les tubes fournis par Saint-Gobain PAM sont en fonte. Ce matériau assure une plus grande conductivité thermique et de meilleures performances sanitaires. »

Un fervent promoteur de la technique est l'architecte Jean-Michel Buron, d'Épicuria, qui a mis en place deux imposants puits climatiques, un au lycée Robert Schumann de Charenton (94), avec un débit de 25 000 m 3 /h, et un au lycée des Mauges « Zéro énergie » de Beaupréau (49), avec un débit de 28 000 m3 /h (43 tubes de 53 m). « Les tubes de Ø 300 à 350 mm sont annelés afin d’augmenter la surface d ’ échanges. Avec des réseaux de tubes de 40 à 50 m de longueur, l’ instrumentation montre un gain de température pouvant aller jusqu’à 10 °C », assure Jean-Michel Buron.

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