Quelque soit son appellation, puits canadien, puits provençal, puits climatique, qu’il soit classique, à circulation d’air, qu’il puise ou évacue des calories via une circulation de liquide caloporteur, il est parfois vivement conseillé.
Certains vont même jusqu’à penser qu’un puits canadien ou provençal suffirait, à lui seul, à permettre le renouvellement d’air d’un habitat.
Son concept semble tellement simple, évident que rares sont ceux qui sont contre.
De nombreux systèmes sont proposés par divers fabricants, en diverses matières, preuve que, à tout le moins, un marché existe.
Nous allons, dans cet article, l’observer, le décortiquer, l’analyser … à quelles conclusions aboutirons-nous ?
Histoire du puits climatique
Etymologiquement et pour ce qui nous concerne ici, un puits est un percement dans le sol en vue d’atteindre quelque chose. Il est décrit comme étant généralement vertical ou à forte déclivité.
Le puits auquel nous allons nous intéresser au fil de cet article fait exception aux 2 points principaux de son descriptif.
Objectif
Il ne s’agit pas, pour lui, d’atteindre quelque chose mais de bénéficier de quelque chose : tempérer l’air extérieur avant de l’introduire dans l’habitat, le rafraîchir l’été, le préchauffer l’hiver.
Ceci sera développé plus en détail ci-avant mais sommairement, il s’agit de bénéficier de la température relativement stable du sol à partir d’une profondeur suffisante et d’en espérer un transfert de calories vers un fluide qu’on y fait circuler.
Forme
Il est le plus souvent quasi horizontal, suivant au plus proche la pente du terrain. Il est impossible, pour la version basée sur la circulation d’air, de l’envisager vertical et, lorsqu’il est fait appel à un liquide caloporteur, si l’exploitation est verticale, on ira alors jusqu’à la géothermie, ce qui est un tout autre principe.
Provençal ou canadien ?
Entre la Provence et le Canada, les points communs en terme de construction sont assez rares, le puits en est un. Chacun le revendique pour ses raisons propres, la Provence avec des visées pour l’été, le Canada avec des visées pour l’hiver.
Chacun son climat, chacun ses contraintes, chacun ses traditions et pratiques.
Il ne viendrait à personne (les autres locuteurs de la langue française) l’idée de trancher lequel de leur accent particulier est le plus beau, le plus vrai …
Ne souhaitant nous mettre à dos ni les provençaux ni les canadiens, nous ne trancherons pas non plus sur la pérennité du puits, provençal ou canadien, nous le nommerons puits climatique, tout le monde étant d’accord qu’il a été initié pour limiter les effets extrêmes et indésirables du climat.
Le puits climatique à air
C’est le principe originel : de l’air est puisé à l’extérieur, lequel, après circulation dans le sol, sera diffusé à l’intérieur de la maison.
Captation
L’air est capté à l’extérieur via une bouche qui aura pour rôle d’empêcher la pénétration des animaux divers, allant des rongeurs, aux animaux domestiques en passant par les insectes.
Accessoirement, elle devra empêcher les enfants de le remplir de cailloux ou autres divers objets.
Elle débouchera suffisamment haut pour que la végétation ne s’y développe pas non plus et, enfin, elle comportera une “casquette” ou mini toit pour empêcher la pluie, la neige ou la grêle de s’y infiltrer.
Il apparaît évident que cette bouche devra être installée en un lieu qui ne risque pas de subir des “désagréments” : non inondable, loin de toute source de mauvaise odeur, loin également de toute source de pollution tel que émission de CO2 ou de COV (donc suffisamment éloignée, entre autres, de l’extraction de l’air vicié).
Conduite de l’air
Une fois l’air capté, il faut le faire circuler à une profondeur suffisante et sur une distance suffisamment longue afin qu’il s’approche le plus possible de la température du sol environnant.
De nombreuses solutions sont possibles. Elles vont de tuyaux en ciment en passant par du PVC, de la terre cuite, des conduits plastiques divers, souvent habillés à l’intérieur de polyéthylène de qualité alimentaire.
Chacune présente des avantages et des inconvénients
Profondeur d’installation
Plus la conduite est installée en profondeur, plus la température sera stable. Le bon conseil semble être de s’implanter entre 1,5 et 2 mètres de profondeur. Réaliser une installation plus profondément dans le sol ne semble plus amortissable en terme de gain de performance à opposer au surcoût d’installation.
Implantation
Tout terrain meuble est propice à l’installation de la conduite. Cependant, selon la nature du sol, le niveau de rendement peut varier.
Attention également, dans les zones où la nappe phréatique est peu profonde, à bien en étanchéifier la pénétration dans la maison.
Diamètre et longueur de la conduite
Plus le diamètre en est élevé, plus l’air circule lentement plus l’échange est facilité et plus il est possible de limiter la longueur.
L’ensemble doit être dimensionné en fonction du volume d’air renouvelé, donc de la taille de la maison.
Pour faire simple, il est admis que le diamètre va de 16 à 25 cm le plus courant est de 20 cm.
La longueur courante se situe entre 20 et 50 mètres. Ell sera dépendante du volume de la maison et de la surface de terrain disponible. La conduite peut comporter des coudes, elle peut se subdiviser.
Cependant elle devra toujours comporter une pente afin de favoriser l’évacuation des condensats. Celle-ci pourra être dans un sens ou dans l’autre, le choix devant être fait selon la présence ou non d’un sous-sol, l’altitude du fil d’évacuation des eaux pluviales, la nature du sol, le niveau haut de la nappe phréatique … il ne s’agirait pas de noyer la conduite ! La seule chose importante étant d’évacuer les condensats en tous temps et en toute sécurité.
Condensats
Du fait que l’air extérieur capté peut être chaud et largement chargé en vapeur d’eau, du fait que cet air peut être refroidi au fil de sa circulation dans la conduite enterrée, l’eau qu’il contient sous forme de vapeur peut se condenser. C’est ce qu’on appelle “les condensats”.
De l’eau en volume non négligeable peut ainsi se condenser chaque jour. Il faut la capter et l’évacuer, d’où la nécessaire pente de la conduite enterrée et de prévoir un système d’évacuation de cette eau via un puisard ou dans les eaux pluviales.
Pollution de la conduite
Au moins en certaines périodes et lorsque les conditions requises sont réunies, la peau intérieure de la conduite enterrée est humide sur toute sa surface.
Une ambiance légèrement chaude et très humide est propice au développement de divers organismes, y compris des éléments pathogènes, entre autres certaines bactéries, dont des salmonelles.
Soyons honnêtes, les conditions de température dans les conduites correctement dimensionnées et installées ne sont pas aussi propices à leur prolifération qu’on le lit ou l’entend parfois, affirmations pouvant aller jusqu’au péremptoire.
En effet, ces bactéries se développent à des températures que l’on rencontre rarement dans les conduites, l’idéal étant, pour ce qui les concerne, entre 30 et 40°.
Il faut proscrire toute conduite qui serait annelée à l’intérieur car alors les sources de pollution seraient beaucoup plus grandes, pouvant aller jusqu’au développement de mauvaises odeurs.
Le puits climatique hydraulique
Pour diverses raisons, à commencer par les contraintes liées à la gestion des condensats, augmentée de la crainte, justifiée ou non, de la présence et du développement de bactéries avec les systèmes à base de circulation d’air, des systèmes basés sur les transferts de calories via un liquide caloporteur se sont développés.
Contrairement aux puits à air qui, eux, chauffent ou rafraîchissent l’air qui sera directement diffusé dans la maison, ils nécessitent un échangeur et un circulateur, donc 2 appareillages supplémentaires.
Le principe est le suivant : l’air qui sera injecté ou introduit dans la maison traverse un échangeur.
Cet échangeur est lui-même traversé par un liquide caloporteur qui capte ou diffuse les calories dans le sol via son déplacement dans un tuyau enterré aux mêmes profondeurs que la conduite des systèmes présentés ci-avant, entre 1,5 et 2 mètres.
L’été, les calories de l’air extérieur puisé seront en partie évacuées via cet échangeur. Dans ce cas, le liquide caloporteur les capte et les libère dans le sol. L’hiver, c’est le contraire qui se produit.
Avec des échangeurs aux rendements d’environ 90%, les résultats sont quasi les mêmes qu’avec les systèmes directs à air, inconvénients des condensats et risques bactériens en moins.
Les condensats ne sont pas pour autant inexistants, mais localisés à l’échangeur, donc plus faciles à gérer.
Il semble qu’il soit nécessaire de multiplier par 4 le linéaire de tuyaux enterrés par rapport à la longueur d’une conduite à air. Il n’est pas possible, pour autant, d’annoncer de façon simple et immuable les longueurs nécessaires, la distance entre les boucles du tuyau ayant une influence certaine.
Les coûts des fournitures sont assez proches de celles pour un système basé sur la circulation de l’air.
L’utilisation du puits climatique
Il apparaît évident que préchauffer l’air entrant l’hiver fera économiser une partie de la dépense engendrée par le chauffage de l’air extérieur qui viendra compenser le volume extrait du fait du renouvellement d’air.
Un spécialiste des puits canadiens, auteur d’un ouvrage les concernant, nous annonce, dans un site fort bien documenté, qu’ils pourraient permettre d’atteindre 50% d’économie sur le chauffage de cet air, ce n’est pas rien.
Extrait du site (précision : cette affirmation concerne la version hydraulique qui, comme écrit ci-dessus, a un rendement quasi similaire à la version à air) : “… Le système est utilisable partout, et devra être privilégié dans toutes les configurations où le puits à air est difficilement réalisable. Couplé à une VMC hygroréglable, le rendement global du système permet une économie d’environ 50% sur les pertes de chaleur dues à la ventilation …”
Nous verrons plus avant de quoi on parle.
Avantages
Préchauffage de l’air entrant l’hiver
Ceci est vrai l’hiver, lorsqu’il fait nettement plus froid dehors que dedans. Nous venons de le citer, possibilité d’économiser jusqu’à 50% de la dépense de chauffage de l’air entrant en compensation de l’air extrait.
Ce préchauffage limite également les sensations d’air entrant froid. Cet inconvénient est surtout vrai dans des conditions climatiques extrêmes, généralement circonscrites à des zones géographiques très limitées.
Rafraîchissement de l’air entrant l’été
L’été, lorsqu’il fait 38, 40° à l’extérieur, voir plus, que l’air y est fortement chargé en eau, il est évident que faire baisser l’air entrant de quelques degrés présente un intérêt indéniable.
A noter que l’intérêt est encore plus grand en ce qui concerne le fait que, possiblement, lorsque l’air extérieur chaud et fortement chargé en eau aura parcouru son circuit dans la gaine, il aura perdu de son eau par condensation. Il entrera donc plus sec dans la maison.
Ce faisant, en se mélangeant avec l’air de la maison, il en fera baisser la teneur moyenne en eau et favorisera le retour de cet air à un taux d’humidité relative plus bas et donc plus confortable. Cette contribution au sentiment de confort est peu connue mais fort importante. Nous avons abordé ce sujet ici dans un autre article.
Autre effet intéressant : la condensation de la vapeur d’eau est exothermique, c’est à dire qu’elle relâche de l’énergie dans le milieu ambiant où se produit la réaction. Elle libère alors de la chaleur qui est immédiatement transférée au sol enrobant la conduite, laquelle pourra y être ainsi stockée l’été et repuisée l’hiver.
L’air entrant dans l’habitat étant plus sec, il devient possible d’y provoquer de l’évaporation d’eau (via un linge humide par exemple), ce qui, pour le coup, est endothermique et donc puise des calories dans l’air ambiant, le faisant refroidir…
Nous pensons même qu’il s’agit là de l’un des moyens les plus sûrs d’atteindre un niveau de confort correct dans des zones géographiques dans lesquelles, climat local oblige, la température et l’hygrométrie de l’air extérieur sont très élevées.
Inconvénients
Le radon
Le risque de présence de ce gaz radioactif dans le sol est avéré sur un bon tiers du territoire français.
Ses origines et ses effets sont parfaitement décrits dans un article qui, par ailleurs, est plutôt orienté dans le sens de promouvoir les puits climatiques.
Extrait de cet article :”Ce gaz est issu de la décomposition naturelle de certains isotopes radioactifs, au départ il y a dans l’écorce terrestre de l’uranium, il est présent partout en quantités variables. L’Uranium 238 se transforme via désintégration radioactive en Radium 226, qui lui se transforme en Radon 222, puis polonium 218, plomb 214, bismuth 214, polonium 214 et enfin plomb stable. Tous ces composants sont donc radioactifs puisqu’ils se désintègrent progressivement en un autre composé. Seul le plomb stable final n’est plus radioactif.”
Dans les zones où il est présent, il faut s’imposer des réalisations les plus parfaites possibles, une des solutions à préconiser étant le choix d’une conduite d’une seule longueur dans le cadre d’un système basé sur l’air, sinon un puits hydraulique.
Intersaison
Lorsque l’air extérieur est chauffé par le soleil à une température aux environs de celle ciblée dans l’habitat, disons vers 19°, température légale, faire transiter l’air par un puits climatique et lui faire perdre quelques degrés est un net désavantage. Il faudra le réchauffer. Soyons honnêtes, chauffer de l’air ne coûte pas cher, nous le rappelons ci-après. Il n’en demeure pas moins que c’est un inconvénient.
Heureusement la plupart des installations sont dotées d’un bypass qui permet de puiser l’air directement à l’extérieur en évitant son passage par le puits climatique.
Amortissement économique
Nous avons développé ici le coût du chauffage de l’air pour une maison de 100 m2 habitable : 131,67 €, valeur 2018, assuré avec de l’énergie électrique, donc la plus chère du marché (dans la conclusion de l’article mis en lien).
Dans le calcul ayant abouti à ces 131,67 € annuels, nous partions d’une température moyenne de l’air entrant de 0° et qu’on le chauffait à 19°.
Si nous prenons comme potentat, tel qu’annoncé ci-dessus, on a un gain de 50%, c’est à dire que l’air entrera dans la maison non plus à 0° mais à 9,5°, le gain sera de : (voir article selon lien pour les détails sur les calculs) :
180 000 x 0,35 x 9,5 = 588 500 Wh, soit 598,5 kWh.
598,5 kWh x 0,11 € (prix moyen du kWh de chauffage, bois, fioul, électricité …) = 65,83 €/an
Comment s’amortit la dépense ?
Etant entendu que :
- si nous sommes en présence d’un puits à air, la longueur supplémentaire de circulation de l’air dans la conduite engendrera une perte de charge, donc, a minima, une surconsommation de la machine installée et son vieillissement prématuré,
- si nous sommes en présence d’une installation à circulation de liquide caloporteur, nous avons une machine en sus, le circulateur, qui consomme de l’électricité; et nous avons aussi un échangeur qui nécessite un entretien.
Sans nous lancer dans des calculs fort longs et complexes, nous pensons honnête de considérer que l’économie calculée ci-dessus peut être minorée de 15%, ce qui la ramène à 65,83 – 15% = 55,95 € par année.
Avec un coût proche, valeur 2018, de 2000€ de fournitures, en y ajoutant le coût du terrassement et de l’installation que nous évaluons a minima à 1500 €, nous arrivons à 3500 € l’ensemble fourni, mis en œuvre (achat direct et mise en œuvre seule confiée à une entreprise, sinon plutôt de 4500 à 5000 €).
Ceci nous donne : 3500 / 55,95 = 62,55 années; 4500 / 55,95 = 80,42 années !
En rappelant qu’il s’agit là de valeurs optimisées, il nous semble pour le moins opportun de nous interroger sur la pertinence économique de tels équipements.
Et l’été ?
Disons le clairement, de tels systèmes ne suffiront pas, à eux seuls, à assurer l’économie d’une climatisation. Au mieux ils en réduiront l’utilisation. C’est plus dans la conception, dans l’exploitation des lieux et dans les matériaux utilisés que se trouvent des solutions qu’il faudrait privilégier …
Il serait encore plus pertinent de faire évoluer les volumes et les heures de renouvellement d’air, mais ceci n’est pas de notre ressort car, non seulement non préconisé mais interdit par la législation, à ce jour, 2018, tel que nous l’avons déjà développé ici.
Amortissement environnemental et en terme de ressources utilisées/économisées
Les matières premières utilisées pour les conduites et/ou les tuyaux ne sont pas et ne seront jamais neutres.
En effet, même avec la version la plus écologique, celle faisant appel à des tuyaux en terre cuite, il faut de l’énergie pour les produire.
Dans tous les cas Il faut aussi de l’énergie pour installer ces systèmes (consommation de carburant des engins de chantier, matériels et matériaux nécessaires à leur fabrication et leur entretien …).
Si l’installation d’un puits climatique devait se faire à la main, terrassement compris, gageons qu’il y aurait moins de candidats ! A l’identique de bien d’autres installations, à commencer par les sous-sols !
Système de renouvellement d’air couplé
A ceux qui pensent qu’un puits climatique évite l’installation d’un système de renouvellement d’air mécanique, nous disons péremptoirement (ce qui est rare de notre part) : non, un puits climatique ne permet pas l’économie d’un système de renouvellement d’air mécanique.
Sauf à choisir de sur-dimensionner un système de VMC simple flux et y associer des gaines de distribution de l’air entrant, ce que précisément elle permet d’économiser, il y a quasi absolue nécessité de coupler ces systèmes avec une VMC Double Flux.
Dans les 2 cas, le coût d’amortissement sera encore plus problématique …
Conclusion
Faut-il mettre directement les puits climatiques, canadiens, provençaux dans la catégorie des fausses bonnes idées ?
C’est clairement un pas que nous ne franchissons pas, mais il faut se poser les bonnes questions :
- suis-je dans une région où le radon n’est pas présent ?
- les conditions climatiques sont-elles extrêmes (été ou hiver) dans ma région (ce qui rend plus opportun le choix de cet équipement) ?
- la dépense directe pour l’installation de cet équipement (a minima 3500 € en achetant soi-même le matériel, de l’ordre de 4500 à 5000 € en confiant le tout à une entreprise) ne serait-elle pas plus efficace en la destinant à un autre poste ?
De nombreux postes pourraient bénéficier de cette manne, citons en vrac : des matériaux plus performants, une isolation renforcée, une meilleure conception architecturale, une serre bioclimatique …
La lettre d'information de Claude Lefrançois, alias Papy Claude
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