ANNEXES : LES SOLUTIONS BIOCLIMATIQUES - BHEE

La prestation du puits canadien ne se limite plus à une économie d’énergie, mais permet au
contraire un rafraîchissement à part entière : le débit d’air peut alors être élevé à des taux
de ventilation plus importants (à condition de dimensionner le système en conséquence), et
par conséquent ventiler le bâtiment avec de l'air frais et d'en extraire les excédents
thermiques (si ces derniers ne sont pas excessifs).
L’utilisation de débits de ventilation accrus devrait s’accompagner d’une étude soignée des
pertes de charges additionnelles (donc de l’électricité supplémentaire nécessaire à la
ventilation). A cet égard ce ne sont généralement pas les systèmes de tubes, mais les
nourrices et les gaines de distribution dans le bâtiment qui engendrent des goulets
d’étranglement.
Par comparaison avec un renouvellement d’air en direct, un décompte énergétique attentif
montre que l’apport de fraîcheur total se sépare en deux composantes (Hollmuller, 2002) :
La première, portée par le débit d’aération nécessaire au renouvellement d’air, est
proportionnelle au différentiel de température entrée-sortie. La seconde, portée par le
surplus de débit , est donnée par le différentiel de température entre la sortie de
l’échangeur et le bâtiment :
Équation A 65
Le dimensionnement d’un puits canadien à des fins de rafraîchissement dépend donc non
seulement du puits lui-même, mais également de la réponse inertielle du bâtiment.
A8.5.3. Dimensionnement
Le dimensionnement d'un puits canadien ne peut être dissocié d’une approche globale de
la ventilation du bâtiment en considérant le volume et de la localisation géographique du
bâtiment, le débit d'air nécessaire en hiver et en été, la nature du sol, la place disponible
pour l'enfouissement des tubes et enfin le système de ventilation choisi (VMC simple ou
double flux, aération naturelle, ...). Peu de règles de dimensionnement simples existent
pour un puits canadien. Il existe une méthode graphique utilisant une méthode de NUT
(nombre d'unités de transfert) (De Paepe et al, 2003). Une autre méthode consiste à
considérer des « règles du pouce » qui sont simples et faciles à comprendre, tirées de
(Hollmuller, 2003) basées sur une solution analytique développée à partir des équations de
la chaleur. Les paramètres nécessaires sont : le débit d’air (m 3/h), la surface d’échange (m²),
la fréquence journalière ou annuelle. Ces « règles du pouce », valables pour un échangeur
cylindrique, sont présentées dans le Tableau A 35 tiré de (Hollmuller et al, 2005) en fonction
des vitesses d'air en entrée : le rapport entre la surface d'échange et le débit d'air indiqué
doit être appliqué, pour l’amortissement « complet » de l’oscillation météo (amplitude
résiduelle de e -2~ 15%). Le tableau se lit de la façon suivante : si l’on s’intéresse par exemple
uniquement à l’oscillation journalière, il faudra 1 m 2 de tube pour chaque 5 m 3/h d’air
circulant à une vitesse de 1 m/s. Cette valeur passera en moyenne à 8 ou 12 m 3/h si l’air
circule à 2 ou 4 m/s (grâce à l’amélioration de l’échange convectif, mais au détriment des
pertes de charge). Il est alors inutile de passer à une géométrie en tubes profonds/écartés,
qui n’amènent à cet égard rien de plus qu’une nappe de tubes superficiels/serrés. Si
nécessaire celle-ci pourra être réalisée en multicouches.
Thèse de doctorat - C. FLORY-CELINI Université Claude Bernard
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