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Maison passive

2005-01-16T16:11:40Z

Bruno :

La notion de '''maison de passive''' décrit une norme énergétique d'un bâtiment. Une maison de passive est une maison à très faible consommation [[énergie|énergétique]]. Elle offre toute l'année - contrairement à une maison dans une méthode de construction traditionnelle - une température ambiante agréable sans l'application conventionnelle d'un chauffage.

La maison passive est une conséquence du développement des maisons à basse [[énergie]] (low-energy-house), qui par rapport à ces dernières possède une [[isolation]] thermique encore plus poussée (jusqu'à 40 cm d'épaisseur de matériaux isolants), des fenêtres encore mieux isolées (avec triple vitrage) ainsi qu'une utilisation privilégiée de l'[[énergie solaire]] grâce à une orientation vers le sud. L'appellation « maison passive » (selon le Passivhaus Institut de Darmstadt) certifie un besoin calorifique inférieur à 15 kWh/m²a (soit environ l'équivalent de 1,5 litres de fioul par m² et an) ainsi qu'à un besoin en [[énergie]] primaire (c'est à dire en considérant le chauffage de l'[[eau]] chaude et les pertes de chaleur de la chaudière) maximal égal à 50 kWh/m²a.

Le besoin calorifique est si faible que ce type d'habitation ne nécessite du chauffage que quelques jours par an.

== Qu'est qu'une maison de passive? ==
=== Norme énergétique ===
En comparaison, les logements des années 1960 et 1970 nécessitent en moyenne, kwh/m²/an.

La faible consommation d'une maison de passive se situe au niveau de:
* le bâtiment avec sa construction, ses matériaux et ses éléments;
* la technique d'installation;
* les utilisateurs ou les habitants avec leurs comportements.

=== Principe de fonction ===
==== Principe I: réduire les pertes de chaleur au minimum ====
# '''Diminuer les déperditions thermiques par transmission''': pour ce faire, le coefficient de transmission thermique des parois extérieures de la construction doit être inférieur à 0,15 W/m2K, voire 0,10 W/m2K pour des maisons de type unifamilial. Le coefficient de transmission thermique de la fenêtre, constituée du vitrage, de son intercalaire et du châssis doit être inférieur à 0,8 W/m2K. Le facteur [[énergie solaire|solaire]] du vitrage doit, lui, être supérieur à 50% afin de pouvoir encore bénéficier des gains d'[[énergie solaire]] en hiver.

# '''Diminuer les déperditions thermiques par ventilation''': L'approvisionnement en [[air]] frais est assuré par une ventilation à double flux. L'alimentation et l'extraction mécanique permettent d'optimiser la ventilation suivant les besoins et ce, indépendamment des conditions climatiques extérieures. Pour réduire les déperditions liées à la ventilation, la « maison passive » sera obligatoirement équipée d'un ventilateur avec récupérateur de chaleur. Le taux de récupération doit être au moins égal à 75%. Dans ce même souci de réduction de la consommation d'[[énergie]], il est précisé que le ventilateur ne peut consommer plus que 0,4 Wh par mètre cube de volume d'[[air]] acheminé. L'efficacité thermique du système de ventilation peut être aisément améliorée par l'usage d'un [[puits canadien]].

Les pertes de chaleur par transmission sont très réduites grâce à une [[isolation]] thermique renforcée si bien que les pertes calorifiques par « infiltration » d'[[air]] deviennent prépondérantes et constituent la principale source de perte de chaleur. C'est pourquoi, une attention toute particulière doit être portée à la réalisation de l'étanchéité du bâtiment (celle-ci est mesurée par le procédé Blow-Door). Un système de ventilation mécanique avec récupération de chaleur (au moins de 80%) est utilisé afin de fournir de l'[[air]] frais aux habitants et d'extraire les mauvaises odeurs de cuisine ou les polluants (vapeur toxique de vernis de meuble par exemple).

Le besoin en chaleur est si faible (inférieur à 10W/m²) que la ventilation mécanique peut l'assumer en totalité. Un système de répartition calorifique supplémentaire (par exemple radiateur ou chauffage par le sol) n'est pas nécessaire. L'air extérieur est au préalable préchauffé dans un échangeur à chaleur souterrain. Dans le récupérateur de chaleur, cette [[air]] est réchauffé par la chaleur cédée par l'[[air]] extrait et est amené à température souhaitée par un registre de post-chauffage.

==== Principe II: Maximiser les gains de chaleur ====
Le réchauffement général a lieu passivement:
* l'utilisation du chauffage [[énergie solaire|solaire]] passif au travers des fenêtres ou des façades de verre;
* la chaleur perdue des appareils électriques et l'habitant.

Sur la base des faibles besoins en [[énergie]] de chauffage, une maison de passive devrait pouvoir fonctionner sans un chauffage conventionnel, mais avec un simple chauffage d'appoint.

== Avantages ==
* Conservation de la valeur à long terme.
* Moins de problèmes d'humidité.
* Plus de confort grâce à un meilleur équilibre de la température et de l'humidité.
* Une meilleure qualité de l'[[air]].
* Une réalisation au moyen de matériaux traditionnels et de principes de la construction bien connus.
* Economiquement attrayant à cause de frais de chauffage minimaux.
* [[écologie|Ecologique]]: protection des ressources, émission réduite de [[CO2]].

== Les quatre piliers du standard « maison passive » ==
Par rapport à un bâtiment traditionnel, une « maison passive » présente bien des avantages. Elle nécessite jusqu'à 90% d'[[énergie]] en moins, offre un meilleur confort thermique et garantit une excellente qualité de l'[[air]]. L'idée principale est très simple : les déperditions de chaleur sont réduites à un point tel qu'un système de chauffage conventionnel ne s'avère plus nécessaire. Ce type de bâtiment est nommé « maison passive » en référence à l'absence d'un chauffage actif et au recours à des mesures constructives principalement passives.

Ainsi, alors que le besoin d'[[énergie]] de chauffage d'une maison classique s'élève à environ 220 kWh par mètre carré de surface chauffée par année, celui d'une maison passive est réduit à 15 kWh par mètre carré par an. Comment parvenir à une telle performance ? Il suffit de prendre en compte les quatre principes suivants, que nous appelons les quatre piliers de la « maison passive ».

=== Premier pilier: L'isolation thermique ===
Emballée chaudement dans une épaisseur importante d'[[isolation]] thermique, la « maison passive » subit une perte de chaleur très limitée. Les besoins en chauffage encore nécessaires sont presque réduits à néant. Ici, des « radiateurs » qui passent habituellement inaperçus - la chaleur humaine, les appareils électroménagers et l'éclairage - commencent à prendre toute leur importance. Cette chaleur gratuite était généralement négligeable dans les bâtiments traditionnels étant donné que ces bâtiments étaient peu, voire pas du tout, isolés.

Là où l'[[isolation]] thermique est traditionnellement épaisse de huit à dix centimètres, elle peut dépasser les trente centimètres dans « une maison passive ». L'absence d'investissement dans un système de chauffage traditionnel entraîne une diminution considérable des coûts énergétiques annuels.

=== Deuxième pilier: L'aération ===
Le deuxième pilier du concept de « maison passive » est la ventilation en fonction des besoins. Elle assure continuellement une parfaite qualité de l'[[air]] interne et cela indépendamment des conditions climatiques externes. C'est, en quelque sorte, le cœur de la « maison passive ».

Un ventilateur mécanique à double flux avec récupération de chaleur insuffle de l'[[air]] frais dans les espaces de vie et extrait l'[[air]] vicié des espaces utilitaires. Moyennant un échangeur de chaleur efficace, l'[[air]] frais est préchauffé par la chaleur de l'[[air]] vicié évacué sans mélanger les flux.

[[Image:VMC2flux.jpg]]

Avec un tel système de ventilation, la crainte de ne plus pouvoir ouvrir les fenêtres est injustifiée. On peut sans problèmes les ouvrir, mais contrairement aux bâtiments traditionnels, on ne le fait plus pour ventiler mais pour entendre ce qui se passe dehors !

L'avantage d'un tel système de ventilation est l'augmentation considérable de la qualité de l'[[air]] et du confort thermique, ce qui est tout particulièrement favorable pour les personnes allergiques aux pollens et aux poussières car, grâce à des filtres efficaces, l'[[air]] extérieur et débarrassé de ces agents allergènes.

=== Troisième pilier: La fenêtre ===
La fenêtre est, d'un point de vue thermique, le maillon faible de la paroi extérieure. C'est à travers elle que se perd la plus grande partie de la chaleur. Mais, dans le même temps, elle laisse pénétrer le rayonnement [[énergie solaire|solaire]] qui participe à chauffer le bâtiment.

Dans la « maison passive », la déperdition de chaleur d'un double vitrage traditionnel est encore diminuée de moitié par l'utilisation d'un triple vitrage à basse émissivité. Le point faible n'est désormais plus la surface vitrée, mais bien le châssis de fenêtre, ce qui mène à favoriser un nombre restreint de grandes surfaces vitrées plutôt qu'une multitude de petites fenêtres.

L'utilisation d'un triple vitrage augmente le confort thermique par l'absence d'un rayonnement froid à sa proximité. Par ailleurs, l'utilisation de fenêtres de grande taille laisse pénétrer plus de chaleur et de lumière naturelles.

=== Quatrième pilier: Les ponts thermiques et l'étanchéité à l'air ===
Des ponts thermiques peuvent provenir, d'une part, d'une mauvaise conception des détails et, d'autre part, d'une exécution non appropriée sur chantier. C'est pourquoi une « maison passive » doit être conçue et construite d'une manière méticuleuse. La suppression des ponts thermiques permet de diminuer les pertes de chaleur mais aussi d'éviter les pathologies dues à la condensation sur les parois froides de l'humidité contenue dans l'[[air]] intérieur

Par ailleurs, une bonne étanchéité à l'[[air]] augmente le confort, diminue les pertes et évite tout problème de condensation dans la paroi, ce qui peut provoquer la ruine du bâtiment. D'autre part, c'est cette bonne étanchéité à l'[[air]] qui garantit le bon fonctionnement de la ventilation mécanique.

Avec le standard de la « maison passive », l'habitant dispose d'un bâtiment garantissant un grand confort thermique et une qualité constructive supérieure, ceci grâce à une conception intelligente et non grâce à une infrastructure technique démesurée.

== Histoire ==
Le concept de « maison passive » a été élaboré en 1988 par l'institut « Wohnen und Umwelt » (habitat et environnement) de Darmstadt, en Allemagne, avec la collaboration de l'université de Lund, en Suède. Le premier prototype de maison passive fut réalisé à Darmstadt-Kranichstein, en 1991. Il fait, depuis lors, l'objet d'un monitoring approfondi. Depuis, plus de mille « maisons passives » ont été construites à travers l'Europe et de nombreux composants constructifs et techniques répondant spécifiquement aux exigences de ce type de bâtiment sont commercialisés

== Voir aussi ==
* Le [[puits provençal]] ou [[puits canadien]]
* [[Construire son habitat]]
* [[Utilisation de l'énergie]]
* Les [[énergies renouvelables]]
* L'[[isolation]]
* La [[laine pour l'isolation]]
* Les [[toits végétaux]]

== Webographie ==
* [http://www.novethic.fr/novethic/site/article/index.jsp?id=86676 Novethic: Allemagne : succès croissant des maisons écologiques]
* [http://de.wikipedia.org/wiki/Passivhaus de.wikipedia.org: maison passive] (de)
* http://www.passivhaus-institut.de/ (de,en)
* http://www.passiefhuisplatform.be/ (nl)
* http://de.wikipedia.org/wiki/Blow-door-Test (de)

== Bibliographie ==

[[Catégorie:Bio-constructions]]

Maison passive

2005-01-16T16:07:56Z

Bruno : /* Deuxième pilier: L'aération */

La notion de '''maison de passive''' décrit une norme énergétique d'un bâtiment. Une maison de passive est une maison à très faible consommation [[énergie|énergétique]]. Elle offre toute l'année - contrairement à une maison dans une méthode de construction traditionnelle - une température ambiante agréable sans l'application conventionnelle d'un chauffage.

La maison passive est une conséquence du développement des maisons à basse [[énergie]] (low-energy-house), qui par rapport à ces dernières possède une [[isolation]] thermique encore plus poussée (jusqu'à 40 cm d'épaisseur de matériaux isolants), des fenêtres encore mieux isolées (avec triple vitrage) ainsi qu'une utilisation privilégiée de l'[[énergie solaire]] grâce à une orientation vers le sud. L'appellation « maison passive » (selon le Passivhaus Institut de Darmstadt) certifie un besoin calorifique inférieur à 15 kWh/m²a (soit environ 1,5 litres de fioul par m² et an) ainsi qu'à un besoin en [[énergie]] primaire (c'est à dire en considérant le chauffage de l'[[eau]] chaude et les pertes de chaleur de la chaudière) maximal égal à 50 kWh/m²a.

Le besoin calorifique est si faible que ce type d'habitation ne nécessite du chauffage que quelques jours par an.

== Qu'est qu'une maison de passive? ==
=== Norme énergétique ===
En comparaison, les logements des années 1960 et 1970 nécessitent en moyenne, kwh/m²/an.

La faible consommation d'une maison de passive se situe au niveau de:
* le bâtiment avec sa construction, ses matériaux et ses éléments;
* la technique d'installation;
* les utilisateurs ou les habitants avec leurs comportements.

=== Principe de fonction ===
==== Principe I: réduire les pertes de chaleur au minimum ====
# '''Diminuer les déperditions thermiques par transmission''': pour ce faire, le coefficient de transmission thermique des parois extérieures de la construction doit être inférieur à 0,15 W/m2K, voire 0,10 W/m2K pour des maisons de type unifamilial. Le coefficient de transmission thermique de la fenêtre, constituée du vitrage, de son intercalaire et du châssis doit être inférieur à 0,8 W/m2K. Le facteur [[énergie solaire|solaire]] du vitrage doit, lui, être supérieur à 50% afin de pouvoir encore bénéficier des gains d'[[énergie solaire]] en hiver.

# '''Diminuer les déperditions thermiques par ventilation''': L'approvisionnement en [[air]] frais est assuré par une ventilation à double flux. L'alimentation et l'extraction mécanique permettent d'optimiser la ventilation suivant les besoins et ce, indépendamment des conditions climatiques extérieures. Pour réduire les déperditions liées à la ventilation, la « maison passive » sera obligatoirement équipée d'un ventilateur avec récupérateur de chaleur. Le taux de récupération doit être au moins égal à 75%. Dans ce même souci de réduction de la consommation d'[[énergie]], il est précisé que le ventilateur ne peut consommer plus que 0,4 Wh par mètre cube de volume d'[[air]] acheminé. L'efficacité thermique du système de ventilation peut être aisément améliorée par l'usage d'un [[puits canadien]].

Les pertes de chaleur par transmission sont très réduites grâce à une [[isolation]] thermique renforcée si bien que les pertes calorifiques par « infiltration » d'[[air]] deviennent prépondérantes et constituent la principale source de perte de chaleur. C'est pourquoi, une attention toute particulière doit être portée à la réalisation de l'étanchéité du bâtiment (celle-ci est mesurée par le procédé Blow-Door). Un système de ventilation mécanique avec récupération de chaleur (au moins de 80%) est utilisé afin de fournir de l'[[air]] frais aux habitants et d'extraire les mauvaises odeurs de cuisine ou les polluants (vapeur toxique de vernis de meuble par exemple).

Le besoin en chaleur est si faible (inférieur à 10W/m²) que la ventilation mécanique peut l'assumer en totalité. Un système de répartition calorifique supplémentaire (par exemple radiateur ou chauffage par le sol) n'est pas nécessaire. L'air extérieur est au préalable préchauffé dans un échangeur à chaleur souterrain. Dans le récupérateur de chaleur, cette [[air]] est réchauffé par la chaleur cédée par l'[[air]] extrait et est amené à température souhaitée par un registre de post-chauffage.

==== Principe II: Maximiser les gains de chaleur ====
Le réchauffement général a lieu passivement:
* l'utilisation du chauffage [[énergie solaire|solaire]] passif au travers des fenêtres ou des façades de verre;
* la chaleur perdue des appareils électriques et l'habitant.

Sur la base des faibles besoins en [[énergie]] de chauffage, une maison de passive devrait pouvoir fonctionner sans un chauffage conventionnel, mais avec un simple chauffage d'appoint.

== Avantages ==
* Conservation de la valeur à long terme.
* Moins de problèmes d'humidité.
* Plus de confort grâce à un meilleur équilibre de la température et de l'humidité.
* Une meilleure qualité de l'[[air]].
* Une réalisation au moyen de matériaux traditionnels et de principes de la construction bien connus.
* Economiquement attrayant à cause de frais de chauffage minimaux.
* [[écologie|Ecologique]]: protection des ressources, émission réduite de [[CO2]].

== Les quatre piliers du standard « maison passive » ==
Par rapport à un bâtiment traditionnel, une « maison passive » présente bien des avantages. Elle nécessite jusqu'à 90% d'[[énergie]] en moins, offre un meilleur confort thermique et garantit une excellente qualité de l'[[air]]. L'idée principale est très simple : les déperditions de chaleur sont réduites à un point tel qu'un système de chauffage conventionnel ne s'avère plus nécessaire. Ce type de bâtiment est nommé « maison passive » en référence à l'absence d'un chauffage actif et au recours à des mesures constructives principalement passives.

Ainsi, alors que le besoin d'[[énergie]] de chauffage d'une maison classique s'élève à environ 220 kWh par mètre carré de surface chauffée par année, celui d'une maison passive est réduit à 15 kWh par mètre carré par an. Comment parvenir à une telle performance ? Il suffit de prendre en compte les quatre principes suivants, que nous appelons les quatre piliers de la « maison passive ».

=== Premier pilier: L'isolation thermique ===
Emballée chaudement dans une épaisseur importante d'[[isolation]] thermique, la « maison passive » subit une perte de chaleur très limitée. Les besoins en chauffage encore nécessaires sont presque réduits à néant. Ici, des « radiateurs » qui passent habituellement inaperçus - la chaleur humaine, les appareils électroménagers et l'éclairage - commencent à prendre toute leur importance. Cette chaleur gratuite était généralement négligeable dans les bâtiments traditionnels étant donné que ces bâtiments étaient peu, voire pas du tout, isolés.

Là où l'[[isolation]] thermique est traditionnellement épaisse de huit à dix centimètres, elle peut dépasser les trente centimètres dans « une maison passive ». L'absence d'investissement dans un système de chauffage traditionnel entraîne une diminution considérable des coûts énergétiques annuels.

=== Deuxième pilier: L'aération ===
Le deuxième pilier du concept de « maison passive » est la ventilation en fonction des besoins. Elle assure continuellement une parfaite qualité de l'[[air]] interne et cela indépendamment des conditions climatiques externes. C'est, en quelque sorte, le cœur de la « maison passive ».

Un ventilateur mécanique à double flux avec récupération de chaleur insuffle de l'[[air]] frais dans les espaces de vie et extrait l'[[air]] vicié des espaces utilitaires. Moyennant un échangeur de chaleur efficace, l'[[air]] frais est préchauffé par la chaleur de l'[[air]] vicié évacué sans mélanger les flux.

[[Image:VMC2flux.jpg]]

Avec un tel système de ventilation, la crainte de ne plus pouvoir ouvrir les fenêtres est injustifiée. On peut sans problèmes les ouvrir, mais contrairement aux bâtiments traditionnels, on ne le fait plus pour ventiler mais pour entendre ce qui se passe dehors !

L'avantage d'un tel système de ventilation est l'augmentation considérable de la qualité de l'[[air]] et du confort thermique, ce qui est tout particulièrement favorable pour les personnes allergiques aux pollens et aux poussières car, grâce à des filtres efficaces, l'[[air]] extérieur et débarrassé de ces agents allergènes.

=== Troisième pilier: La fenêtre ===
La fenêtre est, d'un point de vue thermique, le maillon faible de la paroi extérieure. C'est à travers elle que se perd la plus grande partie de la chaleur. Mais, dans le même temps, elle laisse pénétrer le rayonnement [[énergie solaire|solaire]] qui participe à chauffer le bâtiment.

Dans la « maison passive », la déperdition de chaleur d'un double vitrage traditionnel est encore diminuée de moitié par l'utilisation d'un triple vitrage à basse émissivité. Le point faible n'est désormais plus la surface vitrée, mais bien le châssis de fenêtre, ce qui mène à favoriser un nombre restreint de grandes surfaces vitrées plutôt qu'une multitude de petites fenêtres.

L'utilisation d'un triple vitrage augmente le confort thermique par l'absence d'un rayonnement froid à sa proximité. Par ailleurs, l'utilisation de fenêtres de grande taille laisse pénétrer plus de chaleur et de lumière naturelles.

=== Quatrième pilier: Les ponts thermiques et l'étanchéité à l'air ===
Des ponts thermiques peuvent provenir, d'une part, d'une mauvaise conception des détails et, d'autre part, d'une exécution non appropriée sur chantier. C'est pourquoi une « maison passive » doit être conçue et construite d'une manière méticuleuse. La suppression des ponts thermiques permet de diminuer les pertes de chaleur mais aussi d'éviter les pathologies dues à la condensation sur les parois froides de l'humidité contenue dans l'[[air]] intérieur

Par ailleurs, une bonne étanchéité à l'[[air]] augmente le confort, diminue les pertes et évite tout problème de condensation dans la paroi, ce qui peut provoquer la ruine du bâtiment. D'autre part, c'est cette bonne étanchéité à l'[[air]] qui garantit le bon fonctionnement de la ventilation mécanique.

Avec le standard de la « maison passive », l'habitant dispose d'un bâtiment garantissant un grand confort thermique et une qualité constructive supérieure, ceci grâce à une conception intelligente et non grâce à une infrastructure technique démesurée.

== Histoire ==
Le concept de « maison passive » a été élaboré en 1988 par l'institut « Wohnen und Umwelt » (habitat et environnement) de Darmstadt, en Allemagne, avec la collaboration de l'université de Lund, en Suède. Le premier prototype de maison passive fut réalisé à Darmstadt-Kranichstein, en 1991. Il fait, depuis lors, l'objet d'un monitoring approfondi. Depuis, plus de mille « maisons passives » ont été construites à travers l'Europe et de nombreux composants constructifs et techniques répondant spécifiquement aux exigences de ce type de bâtiment sont commercialisés

== Voir aussi ==
* Le [[puits provençal]] ou [[puits canadien]]
* [[Construire son habitat]]
* [[Utilisation de l'énergie]]
* Les [[énergies renouvelables]]
* L'[[isolation]]
* La [[laine pour l'isolation]]
* Les [[toits végétaux]]

== Webographie ==
* [http://www.novethic.fr/novethic/site/article/index.jsp?id=86676 Novethic: Allemagne : succès croissant des maisons écologiques]
* [http://de.wikipedia.org/wiki/Passivhaus de.wikipedia.org: maison passive] (de)
* http://www.passivhaus-institut.de/ (de,en)
* http://www.passiefhuisplatform.be/ (nl)
* http://de.wikipedia.org/wiki/Blow-door-Test (de)

== Bibliographie ==

[[Catégorie:Bio-constructions]]

Puits provençal

2005-01-12T13:51:10Z

Bruno : /* Technique de fabrication */

{{Ebauche}}

Le '''puits provençal''', appelé aussi '''puits canadien''', est un système [[énergie géothermique|géothermique]] dit de surface.

Ce système sert surtout de climatisation naturelle. Il est basé sur le simple constat que la température à 2 mètres de profondeur est à peu près constante, environ 17°C (64°F) en été et 4°C (40°F) l'hiver.

== Principe ==
Le principe est simple: faire passer entre 1,5 et 2 m de profondeur un tuyau d'une quinzaine de centimètres de diamètre et de 30 mètres de long. Un simple ventilateur assure ensuite l'échange thermique et permet à l'air extérieur de traverser le tuyau pour par la suite arriver dans l'habitation.

Son utilisation dans le bâtiment est double:
* L'été pour la [[climatisation]]: l'air chaud est pompé et refroidit par le sol (à 17°C) puis arrive frais dans l'habitation.
* L'hiver pour le maintien hors-gel (notamment pour les résidences secondaires): l'air froid est pompé et réchaufé par le sol (à 4°C) puis arrive chaud (par rapport à l'extérieur) dans l'habitation.

En appliquant ce même principe, on a climatisé en Suisse des maisons de retraite d'universités. Mais ce système est encore très insuffisamment utilisé alors que son coût d'installation serait marginal s'il était prévu lors de la construction.

== Technique de fabrication ==
Le puits canadien (ou puits provençal)

• La température du sol à 2 m de profondeur est d'environ 13° en été et 5° l’hiver [1]

http://www.herzog.nom.fr/html/userimages/Temp_moy_sol.jpg

• l'air chaud stocke plus d'humidité que le même volume d'air froid et vice versa.
• Le puits canadien est un système qui se sert de l'inertie thermique du sol

Mise en œuvre

Le dimensionnement d’un puits Canadien ne peut se faire sans une approche globale de la ventilation de la maison.

Mise en œuvre technique.
Schéma de principe [2] du Puits canadien combiné avec une ventilation mécanique contrôlée à récupération de chaleur double flux

http://www.herzog.nom.fr/html/userimages/puits%20canadien%20ensemble.jpg

Qualité de l’air :

L’objectif premier est d’avoir de l’air d’une qualité au moins équivalent à l’air extérieur ou meilleur. Une étude détaillée bactériologique [3] a été réalisée pour déterminer la qualité de l’air à la sortie de la bouche d’aération des pièces de la maison et non à la sortie directe du puits canadien. En effet, le puits canadien fait toujours partie d’un ensemble pour l’aération de la maison. Il faut également remarquer que les VMC doubles flux comportent des filtres et la qualité de l’air est donc fonction de la qualité des filtres. L’entretien des filtres est primordial pour pouvoir maintenir un air sain dans la maison. Certaines grandes installations (> 2000m3/h) ont totalement supprimé la filtration par peur de pollution de l’air due aux filtres encrassés.

Voici les recommandations :

• Utiliser un matériau faiblement émissif (vapeur, odeur, …) pour l’entrée du puits canadien (ex alu, tôle, …).

• Protégez au minimum l’entrée à l’aide d’une grille fine pour éviter que des animaux y pénètrent (rongeurs, moustiques, …)

• Si vous optez pour un filtre (2-5 ?m) pensez à l’entretien régulier de ce dernier tous les 4 mois. La pratique veut que la filtration soit de plus en plus fine depuis l’extérieur vers l’intérieur.

• Placez l’entrée à une hauteur suffisante (1,20 min) pour éviter d’aspirer de la poussière et loin des sources de pollution (route, composte, …)

• L’entrée doit être accessible pour le nettoyage.

• Ne pas placer l’entrée au milieu de plantes vertes.

• Avant la première mise en route nettoyez le tuyau et vous pourrez ainsi contrôler l’écoulement du surplus d’eau.

Choix du tuyau

Le tuyau doit avoir une stabilité suffisante pour supporter l’enfouissement dans la terre. L’étanchéité est également importante pour éviter l’infiltration des eaux souterraines et la propagation de bactéries. Veillez particulièrement aux raccords entre les différents tuyaux et privilégié des raccords à joints à lèvres types assainissement. Ne pas coller les raccords pour éviter le risque de rupture lors du remblai et surtout le risque de dégagement de vapeur nocive due aux colles.
Le matériau utilisé ne doit pas dégager de vapeur nocive comme cela peut être le cas du PVC par exemple lorsqu’il est soumis à des températures élevées (>30°).
Le tuyau sera de préférence lisse à l’intérieur pour augmenter l’échange thermique entre le sol et l’air le traversant.

Type de tuyaux
• PVC
Le moins cher, pas très écologique. Peux 'éventuellement' dégager des vapeurs nocives dues au mode de fabrication. Pas d’étude connue à ce jour dans le cadre du puits canadien.
• Polyéthylène (PE)
Le plus écolo, mais assez cher
• Tuyaux annelés de protection de câbles électriques (TPC).
Très bon marché pour des petits diamètres. Annelé à l’extérieur mais lisse à l’intérieur
• Tuyaux de béton / grès émaillé:
Utilisé pour des diamètres supérieurs à 300cm. Les raccords sont difficiles à étanchéifier.

Evacuation des condensats

En Particulier l’été, des condensats peuvent se former et il convient de les évacuer.

http://www.herzog.nom.fr/html/userimages/siphon.jpg
'''Quelques possibilités :'''
1)Ce système permet une étanchéité parfaite depuis l’entrée de l’air jusqu’au système de ventilation. Cette solution est à privilégier dans les régions à fortes concentrations de gaz Radon dans le sol (voir chapitre Radon) ou si votre sol est très humide (sources, nappes souterraines,...).
2)Dans le cas d’une maison sans cave, les condensats peuvent être récoltés dans un regard placé au niveau du point bas. Ce regard permettra également de visiter visuellement le tuyau pour y déceler d’éventuelles problèmes.

3)Une autre solution pour une maison sans cave et de placer un tuyau plus profond sur un lit de cailloux pour permettre l’infiltration des condensas dans le sol.

'''Détail du siphon :'''

Le passage de l’air va avoir tendance à assécher le siphon. Un système simple consiste à placer un tuyau dans un récipient rempli d’eau. Une contenance suffisante en fonction du débit va éviter que le siphon ne se dessèche. L’excédent peut être évacué dans un écoulement des eaux usées. Attention à placer un deuxième siphon dans ce cas pour éviter d’aspirer des mauvaises odeurs.

Concernant le Radon :

Le radon est un gaz radioactif d'origine naturelle.
Il provient de la désintégration de l'uranium et du radium présents dans la croûte terrestre. Il est présent partout à la surface de la planète et provient surtout des sous-sols granitiques et volcaniques ainsi que de certains matériaux de construction.
Le radon peut s'accumuler dans les espaces clos, et notamment dans les maisons.
Les moyens pour diminuer les concentrations de radon dans les maisons sont simples:
- aérer et ventiler les maisons, les sous-sols et les vides sanitaires;
- améliorer l'étanchéité des murs et des planchers.
Dans les 31 départements les plus concernés , les autorités locales doivent faire procéder à un dépistage de ce gaz radioactif dans certains lieux ouverts au public pour des séjours prolongés (en particulier, les établissements d'enseignement et les établissements sanitaires et sociaux).
Allier, Ariège, Hautes-Alpes, Ardèche, Aveyron, Calvados, Cantal, Corrèze, Corse du Sud, Haute-Corse, Côtes-d'Armor, Creuse, Doubs, Finistère, Indre, Loire, Haute-Loire, Lozère, Haute-Marne, Morbihan, Nièvre, Puy-de-Dôme, Hautes-Pyrénées, Rhône, Saône-et-Loire, Savoie, Haute-Saône, Deux-Sèvres, Haute-Vienne, Vosges, Territoire de Belfort
Le Radon peut être insufflé dans la maison à l’aide du puits canadien si le tuyau, apportant l’air depuis l’extérieur, n’est pas étanche.

Recommandations :

Utilisez plusieurs longueurs de gaine de protection pour câbles électriques (lisse à l'intérieur) diam 160 ou 110 en longueurs de 25m pour éviter les raccords. Une attention particulière doit être porter à l’enrobage du tuyau avec de la terre pour éviter les cavités ou le Radon pourrait se loger.

http://www.herzog.nom.fr/html/userimages/Radon_pose_conduit.jpg

Par mesure de précaution, effectuez une mesure de Radon sur plusieurs semaines dans la maison à l’aide d’un dosimètre qui sera analysé par un labo (20-40 €) [3].
Différentes possibilités de pose des tuyaux
Toutes les configurations sont envisageables, mais il faut garder à l’esprit que moins il y aura de coudes, moins grande seront les pertes de charge et de ce fait la puissance du ventilateur sera également réduite. La pose du tuyau sera principalement posée en fonction de la configuration du terrain.
Recommandations :
1)Lors de la conception évitez coudes et angles.
2)Une pente de min 2% dans le sens de l’aspiration pour l’évacuation des condensats.
3)En cas de présence d’une forte concentration de Radon dans le sol, seule une solution étanche sera envisageable.
4)Gardez une distance suffisante entre les différents tuyaux. (min 0.8 m)

Dimensionnement du puits canadien

Calculs :
Le calcul d’un puits canadien est fonction de plusieurs paramètres. Voici les principaux :
1)Le volume de la maison
2)Le débit nécessaire en hiver et en été
3)Le choix de la ventilation de la maison (VMC, aération naturelle, …)
4)L’architecture (bioclimatique, matériaux, isolation, serre, …)
5)La nature du sol (Sablonneux, argileux, nappe phréatique,…)
6)La place disponible pour l’enfouissement du tuyau
7)La localisation géographique
8)Budget

Hypothèses :
L’idée de cet article est de vous donner les clefs pour pouvoir déduire la solution idéale pour votre configuration à partir de l’exemple décrit ci-dessous.
Il s’agit d’une construction : ossature bois bioclimatique avec des matériaux sains. L’isolation est de 18 cm en granulés de liège pour les murs et de 24 cm de laine de lin pour les combles. La maison a été conçue pour profiter au maximum des apports passif du soleil. Un capteur solaire de 20 m2 accouplé à un ballon de 2000l pour l’hydro-accumulation prend en charge le chauffage de la maison ainsi que l’eau chaude sanitaire. L’appoint est une chaudière à plaquettes. La respiration des murs est garantie par le choix des matériaux respirant tel que Fermacell, pare-vapeur, liège, OSB et bardage Mélèze. Un soin particulier a été apporter pour l’étanchéité de l’ensemble pour éviter les pertes d’énergies. De ce fait, le choix s’est porté sur une ventilation double flux pour assurer un échange d’air, d’humidité réguliers et permanents de l’ensemble de la maison en récupérant l’énergie refoulée par la ventilation. Le volume de la maison est de 800 m3 environ et l’air sera renouvelé toutes les 3 à 4 heures soit 240 m3/h de besoin d’apport d’air de l’extérieur.
Trois modes de fonctionnement :
En hivers :
L’objectif est de réchauffer l’air avant qu’il n’entre dans la maison. Pour avoir le maximum d’échange thermique l’air devra circuler à une vitesse de 1 m/s environ.
En été :
L’objectif est de rafraîchir au maximum la maison en cas de forte chaleur. La maison bioclimatique a été conçue pour gérer au maximum l’apport passif du soleil par les baies vitrées et donc de créer des zones ombragées pour éviter un apport calorifique important en journée (store extérieur, plantation au sud, …). Le puits canadien ne vient qu’en complément à toutes ces mesures. Pour obtenir le maximum d’efficacité, le débit de l’air devra être plus important pour renouveler l’ensemble de l’air de la maison toutes les 2 heures.
En inter-saisons :
La température de confort est entre 18 et 22° et le système sera déconnecté en cas de besoin par un by-pass pour ne pas obtenir l’effet inverse pour cette période.

Calculs :
Le logiciel GAEA [4] a été utiliser pour optimiser l’installation, en voici certains résultats :
Constantes :
1) Volume de la maison 800 m3
2) Température consigne 20°
3) Température du By-pass 18° et 25°
4) 1 tuyau de 50 m diam 184mm (int) à 1.9m de profondeur
5) Pour obtenir la somme des pertes de charge, il faut additionner la perte de charge pour chaque élément du circuit (voir abaques du fournisseur en fonction du débit)

Débit (m3/h) Renouvellement de l’air (1/h) Pertes de charge Pa(seulement pour puits canadien) Puissance ventilateur (Watt)
240 0.3 75.80 8.42

320 0.4 93.13 13.80

400 0.5 114.27 21.16

560 0.7 167.38 43.40

800 1 272.50 100.93

Le tableau ci-dessus permet de vérifier que pour un tuyau de 50 m de long avec un diamètre de 184, pour un débit de 240 m3/h la perte de charge est de seulement 75.80 Pa. La puissance du ventilateur est d’autant plus élevée que le débit est important. Comme vous pouvez le constater, on passe de 8,42 Watt à 100 Watt avec un débit seulement 3 fois supérieur.

Débit (m3/h) Réchauffement de l’air (Kwh/a) Rafraîchissement de l’air (Kwh/a) Heures de fonctionnement (heures par an) T sortie min (hiver) pour Tentrée (-12.7) T sortie max (été) pour T entrée (31.7)

240 1830 258 4607 1.7 17.9
320 2226 340.9 4648 0.3 19.2
400 2560 401.8 4683 -0.9 20.3
560 3119 484.1 4754 -2.6 22
800 3848 548.3 4930 -4.4 24

En fonction du débit, le réchauffement ou le refroidissement de l’air permettra de dégager un apport énergétique plus ou moins important. Mais cet apport se fera au détriment de la puissance du ventilateur comme le souligne le tableau précédent. Il va falloir trouver le juste-milieu entre un investissement plus important et un apport énergétique un peu inférieur. Etant donné que le ventilateur dispose souvent de 2 vitesses, pour ma part, je fais le choix d’un débit de 240 m3/h pour l’hiver et un débit de 400 m3/h l’été.

Le logiciel permet également de simuler différentes autres solutions pour le choix des échangeurs ainsi que de simuler les aspects économiques de votre installation.
Une fois de plus la nature nous apprend que tous les éléments dont nous avons besoin pour notre bien-être sont à porté de main.
Bruno

[1] Albers
„ Untersuchungen zur Auslegung von Erdwärmeübertragern für die Konditionierung der Zuluft für Wohngebäude“ Dissertation, Universität Dortmund 1991
[2] www.paul-lueftung.de

[3] Flückiger, Wanner, Lüthy

”Mikrobielle Untersuchungen von Luftansaug-Erdregistern”
Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, Febr. 1997

[3] http://www.criirad.com/criirad/LABORATOIRE/Radon/Appareil.mesure.html ou http://pro.wanadoo.fr/dosirad/radon.htm
[4] GAEA Logiciel de simulation
Division of Building Physics & Solar Energy
Prof. Dr.-Ing. F.D. Heidt
University of Siegen
D-57068 Siegen
http://nesa1.uni-siegen.de/

== Webographie ==
* http://www.herzog.nom.fr/html/modules.php?name=News&file=article&sid=32

== Bibliographie ==

[[Catégorie:Énergies renouvelables]]
[[Catégorie:Se loger]]