ANNEXES : LES SOLUTIONS BIOCLIMATIQUES - BHEE

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A8.5. Les différents types d’échangeurs thermiques enterrés Des résultats précédents découlent deux catégories d'échangeurs air/sol enterrés. La première, par sa propagation dans une importante couche de terre autour des tubes (2 à 3 m), permet d'amortir l'onde annuelle de température extérieure. Elle délivre en toutes saisons une température en sortie de tubes proche de la température annuelle moyenne du lieu 34. La deuxième permet d'amortir l'onde quotidienne de température extérieure par sa propagation dans une couche de terre limitée autour des tubes (environ 20 cm) et délivre une température en sortie de tube proche de la température quotidienne moyenne sous réserve d’un bon dimensionnement du système. L’air sortant du puits canadien peut par ailleurs être soit directement insufflé dans le bâtiment ou encore servir d’entrée à un système de ventilation contrôlée. (Hollmuller et al, 2005) notent que pour éviter d’éventuels problèmes d’infiltration d’eau dans les tubes, une technique apparentée au puits canadien consiste à réaliser le couplage thermique avec le sous-sol via un circuit d’eau également disposé à l’horizontale, et de coupler ce dernier au système de ventilation via un échangeur air / eau. Les mêmes auteurs explicitent les deux principales catégories : A8.5.1. Préchauffage Le puits canadien est intégré en principe 35 dans un système de ventilation contrôlée muni d’un récupérateur de chaleur sur air vicié et constitue donc un appui ou un prolongement amont de ce dernier. (Hollmuller et al, 2005) analysent la redondance partielle de ces deux systèmes : Dans l’exemple présenté sur la Figure A 108 (récupérateur sur air vicié avec efficacité de 66%) : alors que le système couplé préchauffe l’air de -8°C à 16°C, en absence de puits canadien le récupérateur sur air vicié aurait permis de le préchauffer de -8 à 12°C. Des 12 K apparents sur le différentiel entrée-sortie du puits, seul 4 K représente donc un gain net. Pour un récupérateur sur air vicié avec une efficacité η, seule la fraction 1−η du différentiel entrée-sortie du puits représente le gain net dû à ce dernier. Dans ce contexte il peut s’avérer plus utile et rentable de soigner l’efficacité du récupérateur sur air vicié que d’ajouter un puits canadien – si ce n’est un puits de taille réduite, éventuellement constitué d’un seul tube, permettant l’amortissement de l’oscillation journalière et le maintient hors gel du récupérateur. Le récupérateur sur air vicié domine par ailleurs le puits canadien, avec une source de température aux alentours de 20°C (bâtiment) contre une source aux alentours de 10°C (température annuelle moyenne). Le défaut de synergie avec le récupérateur sur air vicié est d’autant plus problématique qu’il peut s’accompagner d’un accroissement des pertes diffusives du bâtiment. En effet, en sus de l’énergie tirée du stockage estival dans le terrain, un puits situé sous un bâtiment chauffé aura tendance à tirer de l’énergie directement à ce dernier. Ce soutirage se fait au détriment du récupérateur sur air vicié (comme si l’amenée d’air neuf passait par le bâtiment avant de passer par le récupérateur), si bien qu’il peut en résulter une perte au lieu d’un gain énergétique! Le préchauffage hivernal passe donc nécessairement par un amortissement de l’oscillation météo annuelle ou par un système dimensionné pour du stockage saisonnier. 34 A condition de dimensionner correctement le système c'est à dire de choisir la bonne surface d'échange, pour un débit et un type de terre donnés, tout en minimisant les pertes de charges. 35 En Suisse. Thèse de doctorat - C. FLORY-CELINI Université Claude Bernard 354
Figure A 108. Principe d’intégration d’un puit canadien dans le système de ventilation et fonctionnement typique sur un jour d’hiver et un jour d’été (Hollmuller et al, 2005) A8.5.2. Rafraîchissement Le rafraîchissement estival peut se contenter d’un amortissement sur 24 heures à quelques jours. Bien que la température de ventilation soit alors relativement élevée, en principe à peine quelques degrés en dessous du seuil de confort, une telle stratégie a les avantages suivants : � La taille et coût de mise en oeuvre sont restreints (écartement et profondeur faibles, avec une couche de sol d’environ 20 cm autour de chaque tube, le cas échéant en multicouches). � La recharge hivernale n’étant pas nécessaire, il est donc possible de court-circuiter le puits en hiver. � Contrairement à la période froide, pendant laquelle la température de sortie des échangeurs terrestres reste contraignante (en dessous du seuil de confort inférieur de 20°C), l’amortissement des pointes estivales diurnes permet par ailleurs d’amener dans le bâtiment de l’air frais (en dessous de 26°C). Thèse de doctorat - C. FLORY-CELINI Université Claude Bernard 355
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Annexes � bloquer les gains solai
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