ANNEXES : LES SOLUTIONS BIOCLIMATIQUES - BHEE

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A8.8. Conclusions Le principe d'un puits canadien consiste à faire passer de l'air dans des tuyaux enterrés avant d'être soufflé dans la maison. Les tuyaux sont généralement enterrés à une profondeur entre 1 et 2 m dans le sol. A cette profondeur, la température du sol varie peu au cours de l'année. Deux catégories d'échangeurs air/sol enterrés sont distinguées : La première catégorie a pour fonction d'apporter du confort en été et des économies d'énergie en hiver (par préchauffage d'air neuf). Pour cette deuxième fonction, il faut cependant noter qu'un système de ventilation double flux avec échangeur de chaleur est sûrement moins coûteux et énergétiquement plus efficace si l'on intègre les consommations électriques des ventilateurs. Cette catégorie d'échangeur air/sol enterré n'est pas facile à intégrer du fait des distances à respecter entre les tubes. La deuxième catégorie a pour fonction d'apporter du confort en été en créant, si l'on peut dire, une ventilation nocturne en plein jour! Elle a d'autant plus d'intérêt que la ventilation nocturne classique est peu utilisable, par exemple par manque d'inertie thermique du bâtiment équipé. Elle est plus facile à disposer dans le terrain, autour ou sous les bâtiments, du fait des distances limitées entre les tubes. Elle peut également être utilisée en hiver avec certaines précautions si l'on ne veut pas refroidir le bâtiment à certaines périodes de la journée! Il faut néanmoins penser à garder une distance suffisante entre les différents tuyaux (minimum 0,8 m) pour qu'ils ne s'influencent pas entre eux. En réhabilitation, pour faire transiter l’air avant l’introduction dans l’espace de vie, l’utilisation des caves ou autres cavités existantes apporte de bons résultats pour un coût souvent limité. Une application de ce principe a consisté à utiliser l’inertie du sous-sol pour une maison individuelle et a donné lieu à une communication qui montre que cette solution peut être intéressante à Lille si le bâtiment est isolé (Flory-Celini et al, 2007). En revanche, au niveau sanitaire il faudra veiller à ne pas apporter de l’air chargé en humidité ou en radon (Courgey et al, 2006). L’échangeur air/sol peut diminuer d'environ 5 °C la température intérieure aux heures les plus chaudes, et l’augmenter avant chauffage, d'environ 15 °C par temps froid (de -5 °C à l'extérieur à 10 °C à l'intérieur) tout en éliminant l'apport de poussières et de pollens. Les échangeurs air/sol doivent être vus et pensés comme partie intégrale du bâtiment et non pas comme un système à rajouter à celui-ci. Le concept énergétique doit donc impérativement inclure le bâtiment (inertie, protections solaires) et la gestion des gains internes (éclairage, appareils,..), ainsi qu’une estimation soignée de la consommation électrique des auxiliaires (Hollmuller et al, 2005). En hiver, le préchauffage de l'air peut être complété par le passage de l'air dans la serre. Le ventilateur à vitesse variable permet d'adapter les débits d'air neuf en fonction du besoin, ce qui réduit les déperditions thermiques et les consommations électriques du ventilateur. Les réseaux de neurones permettent de voir l’importance des paramètres d’entrée tels que la température du sol (Kumar, 2006). Toutefois, pour les systèmes à faible profondeur et faible espacement entre les tubes (à air ou eau), l'effet du rayonnement solaire en surface est difficilement pris en compte par des modèles simples de pré dimensionnement. Pour une application de confort d'été, il est recommandé de s'en protéger (par exemple en logeant les tubes sous le bâtiment et en veillant dans ce cas à bien isoler le sol du bâtiment pour éviter son couplage thermique avec les tubes!). Le dimensionnement d'un puits canadien peut être en fonction des paramètres principaux suivants: � Le débit nécessaire est déterminé en fonction du volume à ventiler ainsi que des débits minimums à respecter selon la réglementation. Il peut aussi être en fonction du choix de la ventilation, ou encore de l'architecture du bâtiment. Thèse de doctorat - C. FLORY-CELINI Université Claude Bernard 364
� Plus la longueur de l’échangeur est importante, plus la température de l'air sera proche de celle de la terre, une longueur privilégiée se situe entre 40 et 50 m. Au delà d'une certaine longueur, son augmentation n’apporte que des gains très faibles. � Un diamètre de 20 cm semble bien adapté. En effet, plus le rayon est grand, plus le coefficient d'échange convectif entre le tube et l'air est faible. Une section plus importante créera un flux au centre du tuyau qui ne touchera pas les parois, le réchauffement ou le rafraîchissement de l'air dans la conduite est alors inégal, d'où un mauvais échange. � La vitesse de l'air qui traverse le puits canadien doit être modérée afin de favoriser les échanges entre l'air et le sol. En principe, cette vitesse ne doit pas dépasser 3 m/s. � Le prix d'un système complet pour un local de 100 m² / 250 m 3 se situe, en fonction de la qualité du matériel, autour de 3.000 et 5.000 € HT, étude incluse (Chen, 2006). � Les coûts d'installation et raccordement dépendent largement des conditions du chantier et du matériel choisi (construction neuve ou existante, dimensions, distances, équipement technique). � Le coût du terrassement vient en sus (négligeable pour les constructions neuves). Pour finir, l’échangeur air / sol enterré présente de nombreux avantages par rapport au système thermodynamique actif que nous reprenons dans le Tableau A 37. Tableau A 37. Comparaison du puits Canadien / Système de climatisation thermodynamique (Onpeutlefaire, 2007) Possibilité d'installation Performance Maintenance Coût de fonctionnement Confort Climatisation thermodynamique Puits Canadien Tous type de bâtiment sauf si le bruit engendré par le système peut gêner l'environnement Possibilité de descendre à des températures très froides Nombreuses pièces mécaniques, recharges en gaz Uniquement si des espaces verts sont à proximité Limité à des températures inférieures de 6°C aux températures extérieures Limité à la VMC si présente Relativement important 6 à 10 fois moins cher qu'une climatisation Bruit du système, brassage important de l'air Qualité de l'air Air trop sec et souvent en circuit fermé Santé Impact environnemental Une grande attention doit être portée vis à vis des germes aérothermes Gros consommateur d'énergie Pas de bruit de compresseur, éventuel léger bruit du à la VMC (si installation mal conçue) Air hygrométriquement proche de celui extérieur, renouvellement permanent de l'air Absence d'aérothermes, risque de moisissures dans les conduits si mal conçus Faible consommation électrique pouvant être limitée si panneaux photovoltaïques Le parti a été pris de présenter ici les aspects énergétiques et thermiques de l’échangeur air/sol enterré. Pour des aspects techniques (évacuation des condensats par exemple), pléthore d’ouvrages et de sites Internet existent. Le lecteur pourra notamment se référer à (Courgey et al, 2006), (Idéesmaison, 2007), (Onpeutlefaire, 2007) en première lecture. Dans les applications, l’échangeur air sol a été modélisé par l’interface Puicana sur la maison individuelle à Marseille. Les résultats montrent qu’il contribue à améliorer le confort d’été. Thèse de doctorat - C. FLORY-CELINI Université Claude Bernard 365
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Annexes � bloquer les gains solai
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