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Le
"puits canadien" ou "puits provençal"
Ce
qui est communément désigné par ces deux appellations est
en fait un échangeur thermique souterrain,
représenté en anglais par l'abréviation "EHX"
(pour "earth heat exchanger").
Les technologies qui y sont associées peuvent
être répertoriées comme "géothermie basse
température".
LA
TEMPÉRATURE DU SOL
Toute le monde sait qu'une cave est
relativement "fraîche" en été et relativement
"tiède" en hiver. Ceci provient de "l'inertie
thermique" du sol provenant elle-même de sa
capacité calorifique qui se traduit, de facto,
par un "effet mémoire" des sollicitations
thermiques atmosphériques (en stockant l'énergie
thermique fournie par la température ambiante et
l'ensoleillement ou en la libérant, le sol se "rappelle" de son
histoire "plus ou moins récente" selon la
profondeur). En fait, sous la surface d'un en
terre sableuse (par exemple), on a :
*
un effet d'amortissement des amplitudes de
température :
- dès que l'on atteint 0,20m de profondeur,
l'amplitude de température journalière se
réduit de 80%,
- dès que l'on atteint 3,50m de profondeur,
l'amplitude de température annuelle se
réduit de 80%.
*
un effet de retard au delà de 0,80m de
profondeur :
- les sollicitations thermiques
atmosphériques sont retardées d'1 mois par 1,15m de
profondeur,
On
va donc "chercher" cette température souterraine
avec un échangeur thermique longiligne dans
lequel circule de l'air par convection forcée à
l'aide d'un ventilateur. Finalement, on a une
température de sortie qui subit des variations saisonnières fortement atténuées
(cliquer pour voir un exemple de température
de sortie aux heures où les températures sont
les plus éloignées de 20°C)
ATTENTION !
Un puits canadien se calcule au cas par cas
car la température de sortie dépend de la température d'entrée, du sol, de
la profondeur, de la longueur enfouie, du
diamètre et du débit !
Remarquez, pour ce site
d'amplitude de température moyenne annuelle de
35°C :
1- l'écrasement de l'amplitude de
température (ici de 6°C),
2- le décalage du minimum de l'hiver et du maximum de l'été
(ici environ 2 mois), c'est à grâce à ce
décalage, souvent négligé, que le "puits
canadien" donne souvent de "meilleurs résultats"
qu'attendu (encore moins chaud au pic d'été et
moins froid au pic d'hiver).
Ce cas particulier peut être
exploité directement (voir plus bas) en
chauffage (>20°C) hivernal et
refroidissement (<26°C) estival.
LES PARAMÈTRES
RÉGISSANT SON FONCTIONNEMENT
Sous la contrainte des éléments du site
d'implantation (de la température de l'air
ambiant à l'entrée et de la nature du sol), la
température de sortie dépendra des différents
éléments de conception technique de l'échangeur
souterrain :
- plus l'échangeur sera profond plus on fait
disparaître les amplitudes de température, de
sorte que la température de sortie se rapproche
de la température moyenne annuelle du
site,
- toutefois, l'augmentation de la profondeur est
limitée par la nécessité de ne pas augmenter
inutilement l'investissement initial
(coût des creusements),
ATTENTION !
Un puits canadien se calcule au cas par cas
car la température de sortie dépend de la
température d'entrée, du sol, de la profondeur,
de la longueur enfouie, du diamètre et du débit
!
- plus la longueur est grande plus, plus la
température de sortie sera proche de la
température recherchée à profondeur d'enfouissement,
- toutefois, l'augmentation de la longueur est
limitée par la nécessité de ne pas augmenter
inutilement l'investissement
(coût des conduites),
ATTENTION !
Un puits canadien se calcule au cas par cas
car la température de sortie dépend de la température d'entrée, du sol, de
la profondeur, de la longueur enfouie, du
diamètre et du débit !
- plus le diamètre est petit, plus la
température de sortie sera proche de la
température recherchée à la profondeur
d'enfouissement,
- toutefois, la diminution du diamètre est
limitée par la nécessité de ne pas augmenter
inutilement les charges d'exploitation (le
ventilateur consommerait plus pour créer la
pression nécessaire),
ATTENTION !
Un puits canadien se calcule au cas par cas
car la température de sortie dépend de la température d'entrée, du sol, de
la profondeur, de la longueur enfouie, du
diamètre et du débit !
- plus le débit est petit, plus la température
de sortie sera proche de la température
recherchée à la
profondeur d'enfouissement,
- toutefois, la diminution du débit ne peut se
faire au détriment des besoins du bâtiment en
énergie et, éventuellement, en ventilation (il
s'agit d'une contrainte initiale de tout projet de
"puits canadien").
ATTENTION !
Un puits canadien se calcule au cas par cas
car la température de sortie dépend de la température d'entrée, du sol, de
la profondeur, de la longueur enfouie, du
diamètre et du débit !
LES DIFFÉRENTES CONFIGURATIONS
Selon la surface
disponible, on peut utiliser 4 configurations
pour implanter un puits canadien :
Cette
configuration nécessite un linéaire d'au moins
40 mètres.
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Vue en
perspective cavalière
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Vue de dessus
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Cette
configuration nécessite un bâtiment de 2
façades non mitoyennes, sur une surface
supérieure à 400 m².
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Vue en
perspective cavalière
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Vue de
dessus
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Cette
configuration nécessite un bâtiment de 3
façades non mitoyennes, sur une surface
supérieure à 300m².
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Vue en
perspective cavalière
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Vue de
dessus
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Cette
configuration nécessite absolument d'être
conçue avec le bâtiment et mise en oeuvre
avant lui. Dans la mesure du possible, elle
doit être évitée car une partie des échanges
avec le sol "retournent" vers le bâtiment.
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Vue en
perspective cavalière
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Vue de
dessus
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MODE D'EXPLOITATION SELON SON SITE D'IMPLANTATION
Il
existe 2 modes d'exploiter un "puits canadien" :
* exploitation
indirecte : l'air sortant de l'échangeur
souterrain est envoyé à l'entrée d'un système de
conditionnement d'air (pompe à chaleur pour le
chauffage, climatiseur pour le refroidissement
ou bien système inversible pour les deux). Ce
mode d'exploitation peut être utilisé partout,
quoique toujours au prix d'une consommation
d'électricité additionnelle pour alimenter le
compresseur du système de conditionnement d'air
(le "puits canadien" ne fait alors qu'améliorer
l'efficacité du système).
* exploitation
directe : après avoir été filtré, l'air
sortant de l'échangeur souterrain est injecté
directement dans le bâtiment pour le ventiler, le refroidir
en été et / ou le réchauffer en hiver. Ce mode :
- ne peut pas être utilisé en chauffage dans les
sites où la température ambiante moyenne
annuelle est trop basse (latitude supérieure à
40°),
- ne peut pas être utilisé en refroidissement
dans les sites où la température ambiante
moyenne annuelle est trop élevée (zones
désertiques).
Tandis que la ventilation du
bâtiment est une perte d'énergie dans
l'exploitation indirecte, l'exploitation directe
présente l'avantage d'une énorme économie
d'énergie combinée à l'intégration de la ventilation.
Grâce à ses températures moyennes annuelles
situées entre 18 à 22°C, la région
méditerranéenne se prête particulièrement à
l'exploitation directe du "puits canadien".
SA
RENTABILITÉ
Aux prix de l'électricité communément pratiqués,
on peut montrer qu'un puits canadien s'amortit
entre 25 et 35mois d'utilisation (ce qui peut
être assez court si l'on s'en sert assez souvent,
6 mois par an par exemple).
DES RÉALISATIONS CONCRÈTES
Convaincu ? Avec votre localisation,
plan de masse et volume de bâtiment,
nous pouvons vous envoyer une proposition
optimisée à votre cas (usage direct ou
indirect, profondeur, longueur, diamètre, débit
et configuration). Où que vous soyez, si
une réalisation vous intéresse, alors exposez-nous
votre cas en cliquant
ici.
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