PUITS CANADIEN PRINCIPE ET MATERIEL (écrit par HELIOS)
I. APPROCHE TECHNIQUE
1. Préserver l’énergie, un engagement citoyen
2. Qu’est ce qu’un puits canadien, un puits provençal ?
3. Principe du puits canadien
3.1
Principe de fonctionnement
3.2
Principe d’installation
3.3
Puits canadien et VMC double-flux
4.
Un habitat frais sans climatisation
II. ASPECTS REGLEMENTAIRES
Energies
renouvelables et réglementation thermique RT2005
Ventilation
et qualité d’air intérieure
III. REGLES ET OUTILS DE CONCEPTION ET DE REALISATION
1.
Règles de conception d'un puits canadien
1.1
Installation en bâtiment avec ou sans sous-sol
1.2
Collecteur géothermique
1.3
Borne de prise d’air avec filtre
I. APPROCHE TECHNIQUE
1. Préserver l’énergie, un engagement citoyen
Les logements et les bâtiments tertiaires sont à l’origine de
19% des émissions nationales de CO2 et consomment 46% de l’énergie finale.
(Cf Plan Climat 2004)
L'objectif du Plan
Climat
est de permettre à la France de remplir ses engagements découlant du protocole
de Kyoto. Ce plan est un accord international de réduction des émissions de gaz
à effet de serre, produites par les activités humaines et à l’origine de la
modification actuelle du réchauffement climatique.
Dans le secteur du bâtiment, il s'agit de renforcer de 15% les économies d'énergie
des constructions neuves (réglementation thermique RT2005), qui intègreront pour la
première fois une consommation maximale par m² et une obligation en terme
d’énergie renouvelable.
Economies d’énergie, réduction des gaz à effet de serre,
entraînent désormais de multiples solutions
d’amélioration de la performance énergétique.
L’utilisation d’un échangeur air/sol est une bonne alternative d’une
application géothermique : les calories du sol sont captées en hiver pour
le préchauffage direct de l’air de ventilation et le sol est également utilisé
en été pour sa fraîcheur qui est captée par l’air de ventilation.
Le puits canadien se présente comme une solution intelligente et citoyenne de
récupération d’énergie sur le poste ventilation (dans l’habitat, la ventilation
représente entre 20 et 30 % des déperditions, dans le tertiaire, ce chiffre
peut être plus important) et de plus, en été, il permet un rafraîchissement
naturel.
Réduire l’énergie pour notre chauffage en hiver, et apporter également un
confort d’été naturellement est désormais un comportement moderne qui participe
au développement durable.
2. Qu’est ce qu’un puits canadien, un puits provençal ?
Coupe
longitudinale sur l'installation d'un puits canadien
Source CETE
Le puits canadien est un système géothermique avant tout. Il
consiste à utiliser l’inertie thermique du sol pour pré traiter l’air neuf de
renouvellement d’air de la maison, des bureaux, de la construction.
L’air extérieur en France de –20° à +35°C tout au long de l’année comparativement à la température du sol qui elle est d’une stabilité remarquable en moyenne
autour de 12°C à quelques mètres de profondeur.
L’air extérieur circule via des canalisations enterrées, posées la plupart du
temps lors de la construction, se réchauffe en hiver pour atteindre même par
–15° une température de 2 à 5°C.
Les besoins de chauffage liés à la ventilation sont ainsi réduits et le
maintien hors gel peut ainsi être naturellement assuré.
En été, de la même manière l’air passant dans les tubes enterrés récupère la
fraîcheur du sol et l’introduit dans la maison ou l’immeuble de bureaux
(applications tertiaires). Même par +30°C extérieur, l’air peut être ainsi introduit entre 15 et 20°C ! Dans ce cas, le puits canadien est appelé puits
provençal.
Plusieurs paramètres sont à prendre en compte pour garantir un bon
fonctionnement du puits canadien. (Se reporter au chapitre IV "Règles et
outils de conception et de réalisation")
3. Principe du puits canadien
3.1 Principe de fonctionnement :
En saison froide :
Préchauffage de l'air frais extérieur jusqu'à 14°C. L'air extérieur est introduit à une température supérieure à 0°C, le risque de dégivrage est pratiquement nul.
Afin de produire encore plus d'économies d'énergie, il est introduit via un
caisson de ventilation double flux à récupération sur l'air extrait. Il en
résulte un meilleur rendement de l'échangeur et une plus haute température de
soufflage. Le réchauffage de l'air neuf est limité aux périodes de très basses
températures.
En saison chaude :
L'échangeur d'air géothermique rafraîchit l'air extérieur, entraînant ainsi une
sensation de fraîcheur dans la pièce.
En périodes
intermédiaires :
L'amenée d'air neuf passe soit par le collecteur enterré soit par la prise
d'air directe, en fonction de la température extérieure. La commande est
automatique par thermostat ou manuelle.
3.2 Principe d’installation
Afin d'obtenir un bon rendement d'échange thermique, le
collecteur doit être enterré à une profondeur minimum de 1,20 mètres. A cette profondeur, la température du sous-sol reste à peu près constante toute l'année.
Pour bénéficier d'une température de sous-sol plus importante et gagner en
constance, il faut enfouir le collecteur plus profondément.
Lors de l'enfouissement, respecter une pente pour l'évacuation des condensas
d'au moins 2%.
Pour favoriser l'échange thermique, la vitesse de passage de l'air dans le tube
ne doit pas dépasser 2,5m/s. Respecter une distance minimum de 1 mètre entre les collecteurs si le réseau est divisé en tronçons parallèles.
Afin de réduire les pertes de charges, il est recommandé d'avoir un rayon de
courbure d'au moins 50 cm.
3.3 Puits canadien et VMC double-flux
|
EN HIVER |
EN ETE |
||
|
En
hiver, l'air est pré-chauffé naturellement en captant la chaleur du sol et
est introduit à une température supérieure à 0°C; sur le schéma à + 4°C. |
En été, l'air est rafraîchit naturellement en captant les frigories du sol et rentre dans la maison ou l'immeuble à 20°C (dans l'exemple ci-dessous). Il est nécessaire de bipasser le récupérateur d'échange sur le caisson VMC afin d'introduire en direct l'air frais. |
||
|
rT=+24° |
|
4. Un habitat frais sans climatisation
Le puits canadien appelé puis provençal en été,
particulièrement bien adapté dans les régions de fortes chaleurs
dès que la température est voisine de 30°C.
Le graphique ci-dessous permet de mesurer à quel niveau de température l’air
est introduit en plein été nuit comme jour autour de 21°C.
Variations de
température de l'air à l'entrée et à la sortie d'un puits provençal sur 7 jours
en juillet à Toulouse
Temps écoulé (en jours) depuis le début de la période
Source du graphique
"Fraîcheur sans clim" Thierry Salomon
Les avantages, eu égard à la nouvelle réglementation thermique RT2005, des énergies renouvelables et la valorisation du rafraîchissement naturel sont certains :
- Economiques : faible consommation électrique.
- Ecologiques : elle n’utilise pas de
fluides frigorigènes, ni de compresseur et consomme peu d’électricité.
- La performance : les coefficients de
performance peuvent atteindre des valeurs entre 10 et 20 (contre 2 à 4 pour des
climatisations classiques.
- La maintenance est restreinte.
- L’investissement est en fait reporté sur
l’enfouissement des puits dans le sol.
- Coût énergétique : très faible par rapport à
une climatisation classique.
- Coût de maintenance
: très
faible par rapport à une climatisation classique.
- Intégration possible avec d’autres systèmes de
climatisation.
- Association avec une machine frigorifique
de puissance réduite pour écrêter les pointes.
II. ASPECTS REGLEMENTAIRES
Energies renouvelables et réglementation thermique RT2005
La RT 2005 est située dans le
cadre de la directive européenne « performance énergétique des bâtiments » de
janvier 2003. Bien que son architecture générale ne s'éloigne pas de celle la RT 2000, la RT 2005 s'inscrit dans une démarche plus globale que celle-ci. Elle franchit un
nouveau pas vers les objectifs à long terme, consistant à réduire de 75% les
consommations énergétiques à l'horizon 2050. La RT 2005 s'insère donc dans un contexte de renforcement général des performances, avec un objectif d'amélioration de 15% des
performances des constructions neuves : par exemple, disparition progressive des
droits à déperdition pour les ponts thermiques.
Le coefficient Cep du bâtiment, exprimé en kWh
d'énergie primaire par m² de SHON, devra être inférieur à un Cep de référence,
mais aussi à un Cep max, coefficient maximal déterminé selon les modalités de
l'arrêté. La nouveauté la plus importante est sans doute la prise en compte les consommations de
climatisation, l'idée étant de limiter le recours à la climatisation par un renforcement des exigences sur le
confort d'été.
Dans ce contexte, une redéfinition des zones climatiques permettra une
meilleure prise en compte des apports solaires et des consommations de
climatisation.
Les textes conduiront également à une meilleure valorisation du recours aux énergies renouvelables et de la conception bioclimatique.
A noter que le puits canadien fait parti des systèmes avancés qui seront sans
doute introduit dans la prochaine réglementation RT2010.
29/05/06 : Amélioration de la performance énergétique des bâtiments : une nouvelle réglementation pour tous les bâtiments neufs, la RT2005
1. Maîtrise de l'énergie dans les bâtiments : enjeux et contexte
réglementaire
2. Les priorités et les principes de la RT2005
3. L'impact économique de la RT2005
4. La pratique de la RT 2005 a déjà commencé à être diffusée
5. Dès maintenant il faut préparer les étapes futures
Les textes réglementaires
1. Maîtrise de l'énergie dans les bâtiments : enjeux et contexte
réglementaire
Face au défi majeur du changement climatique, la France a pris des engagements ambitieux en signant le protocole de Kyoto entré en application
depuis le mois de février 2005 : le gouvernement s'est engagé à ramener les
émissions de gaz carbonique, marqueur des gaz à effet de serre, de 2010 au niveau
de celles de 1990.
Le secteur du bâtiment est, parmi les secteurs économiques, le plus gros
consommateur en énergie (1). Il représente
plus de 40% des consommations énergétiques nationales, soit 660 TWh, et près de
20% des émissions de CO². Cela correspond à une tonne d'équivalent pétrole
consommée, à une demi-tonne de carbone et près de 2 tonnes de CO² émises dans
l'atmosphère par an et par habitant.
Actuellement la consommation moyenne annuelle d'énergie du secteur du bâtiment
est de l'ordre de 400 kWh d'énergie primaire par m² par an (environ 330 pour le
résidentiel et environ 550 pour le tertiaire, électricité spécifique comprise).
La contrainte de réduction par 4 des émissions de CO² du secteur du bâtiment à
2050, qui est inscrite dans les objectifs de la loi n° 2005-781 de programme
fixant les objectifs de la politique énergétique du 13 juillet 2005, se
traduira par l'obligation d'une diminution par 6 des émissions ramenées au m²,
compte tenu de l'augmentation du parc de bâtiments.
En supposant que la relation entre les quantités de CO² émises et les quantités
d'énergie primaire reste identique, ces objectifs nécessiteraient de parvenir
en moyenne sur le parc à une consommation moyenne d'énergie primaire par an et
par m² chauffé ou climatisé de moins de 70 kWh, dont environ 35 kWh pour le
chauffage ou la climatisation et la production d'eau chaude sanitaire.
Le chapitre bâtiment et écohabitat du Plan climat 2004, qui concerne plus
particulièrement les intervenants dans le domaine de la construction, décrit
entre autres les mesures transposant la directive européenne du 16 décembre
2002 qui traite de la performance énergétique des bâtiments aussi bien neufs
qu'existants.
L'objectif de la réglementation thermique des constructions neuves y est
clairement spécifié, à savoir une amélioration de la performance de la
construction neuve d'au moins 15% pour atteindre moins 40% en 2020, une
limitation du recours à la climatisation et la maîtrise de la demande en
électricité.
Diverses mesures législatives et réglementaires s'inscrivent dans le cadre de
cet objectif d'amélioration de la performance énergétique des bâtiments :
la loi de simplification du droit du 9 décembre 2004, qui a
introduit l'obligation d'un diagnostic de performance énergétique à la
construction, à la vente et à la location ;
la loi du 13 juillet 2005 de programme fixant les
orientations de la politique énergétique, qui a introduit l'obligation, dans
des conditions qui seront fixées par décret, de fourniture d'une étude
technique et économique évaluant les diverses possibilités d'approvisionnement
énergétique et notamment les sources par énergie renouvelable. Elle introduit
aussi des exigences de caractéristiques thermiques minimales en ce qui concerne
les réhabilitations des bâtiments.
2. Les priorités et les principes de la RT2005
La RT2005, à l'instar de la RT2000, s'applique aux bâtiments neufs des
secteurs résidentiels et non-résidentiel. Elle sera applicable aux permis de
construire déposés à partir du 1er septembre 2006.
Le Plan climat a fixé les objectifs de la RT2005 : une amélioration de la performance de la construction neuve d'au moins 15%, avec une perspective de
progrès tous les cinq ans pour atteindre moins 40% en 2020.
La RT2005 prend pour principe d'inciter les maîtres d'ouvrage et maîtres
d'œuvre à prendre en compte toutes les possibilités d'amélioration de la
performance énergétique du bâtiment dans un cadre technique précisé par les
textes.
Le décret et l'arrêté définissant les niveaux de performance à atteindre
viennent d'être publiés. Un arrêté complémentaire sur les méthodes de calcul
interviendra dans quelques jours. Un arrêté à publier en juin définira les
niveaux des labels « Haute performance énergétique ».
La RT2005 s'inscrit dans la continuité de la RT2000. Elle en reprend la structure réglementaire ainsi que les principes qui permettent au maître d'ouvrage
de choisir la solution la plus économique pour atteindre la performance exigée
:
le projet constructif est comparé à un projet de référence ;
les possibilités de compensation entre les différents postes
de déperdition d'énergie (isolation thermique du bâti, équipements de
chauffage, de climatisation et de production d'eau chaude sanitaire) sont
conservées ;
il existe des exigences minimales sur certains matériaux et
équipements, que d'aucuns appellent des « garde-fous » ;
les méthodes de calcul global de la consommation
conventionnelle d'énergie pour le chauffage, le refroidissement, la
ventilation, la production d'eau chaude sanitaire, l'éclairage et la température
intérieure conservent une structure identique ;
la possibilité de recours à une solution technique développée
par la profession est conservée.
Les exigences sont renforcées :
pour ce qui est de l'isolation thermique, de l'ordre de 10%
sur les déperditions par les parois et les baies et de l'ordre de 20% sur les
déperditions par les ponts thermiques ;
la référence des chaudières à combustibles fossiles devient
la chaudière basse température et celle du chauffage électrique devient le
panneau rayonnant ;
une meilleure isolation des réseaux de distribution et un
gain énergétique plus important sur les déperditions de ventilation sont
demandés ;
une référence particulière a été introduite pour les pompes à
chaleur ainsi que pour les équipements de refroidissement.
La RT2005 s'attache à permettre le calcul et la valorisation des
outils de la construction bioclimatique aussi bien pour diminuer les
besoins de chauffage que pour assurer un meilleur confort d'été.
C'est ainsi, qu'en maison individuelle les baies au sud et les volets sont
placés en référence. En prenant en compte l'inertie réelle du bâtiment on peut
mieux valoriser certains matériaux à forte inertie thermique. Pouvoir intégrer
les avantages des dispositifs architecturaux tels que des casquettes au sud
ainsi que des masques plus lointains donne la possibilité de valoriser les
efforts de conception sur l'environnement climatique du bâtiment. Les toitures
végétalisées sont aussi calculables et leur intérêt est complètement valorisé.
Parallèlement, la RT2005 améliore la prise en compte des énergies
renouvelables, notamment en les introduisant en référence. Ainsi, les
calculs pour les chaudières bois ont été affinés et la référence calée aux
bonnes pratiques du marché.
Concernant l'énergie solaire, pour certains bâtiments, une part de production
d'eau chaude sanitaire est calculée en référence. Concrètement, une maison
individuelle (utilisant aussi bien l'électricité que les combustibles fossiles)
devra être équipée de 2 m² de capteurs solaires et un logement collectif
utilisant l'électricité devra être équipé de 1 m² de capteurs solaires (ou à défaut économiser l'énergie équivalente grâce à un surcroît
d'isolation ou des systèmes de chauffage plus performants).
Pour ce qui est des consommations de refroidissement, elles sont intégrées dans
les méthodes de calcul. La plupart des bâtiments ne disposeront pas de
consommations de refroidissement en référence. Ainsi, sauf cas particuliers
où la climatisation est absolument indispensable (zones de bruit,
établissements sanitaires...), un bâtiment climatisé n'aura pas le droit de
consommer plus qu'un bâtiment identique non climatisé. Le bâtiment climatisé
devra comporter des équipements et matériaux permettant de diminuer les
consommations de chauffage et d'éclairage à due concurrence des consommations
de climatisation.
En complément, est introduite, pour les bâtiments d'habitation, une limite
de consommation maximale exprimée en énergie primaire (2)
pour les consommations conventionnelles de chauffage, de refroidissement et de
production d'eau chaude sanitaire. Cette limitation est la même pour
l'individuel et le collectif et est déclinée par zones climatiques et par
énergies de chauffage.
Le tableau, ci-dessous, extrait du texte réglementaire, sera vraisemblablement
étendu aux bâtiments tertiaires dans la future réglementation RT2010.
|
Type de chauffage |
Zone climatique (*) |
Consommation conventionnelle pour le chauffage, le refroidissement et la production d'ECS en kWh primaire /m²/an |
|
Combustibles fossiles |
H1 |
130 |
|
H2 |
110 |
|
|
H3 |
80 |
|
|
Chauffage électrique (y compris les pompes à chaleur) |
H1 |
250 |
|
H2 |
190 |
|
|
H3 |
130 |
*) Les zones climatiques sont définies dans l'arrêté (H1 : Nord, à H3 : zone
méditerranéenne)
Des évolutions des dispositions de l'arrêté pourront être introduites avant
2010, date de la prochaine réglementation, pour tenir compte de l'évolution des
marchés et des résultats des études engagées, notamment sur des consommations
maximales pour les bâtiments tertiaires.
Le principe de labels haute performance énergétique est reconduit.
De premières études permettent de valider le principe des niveaux suivants :
des labels « HPE » et « THPE », pour les constructions dont
les consommations conventionnelles sont respectivement inférieures de 10% et
20% aux consommations de référence,
des labels « HPE Energies renouvelables » et « THPE Energies
renouvelables » pour les constructions dont les consommations conventionnelles
sont respectivement inférieures de 10% et 20% aux consommations de référence et
dont les consommations de chauffage ou d'eau chaude sanitaire ECS sont assurées
par une production par énergie renouvelable (le niveau de contribution est en
cours de définition à ce jour),
un label « Basse consommation » pour les constructions dont
la consommation conventionnelle est inférieure à un seuil entre 30 et 50
kWh/m²/an.
Ces labels permettent de tester les solutions techniques qui seront
nécessaires lors de la prochaine réglementation (RT 2010). De nouveaux labels
sont créés pour identifier les constructions qui recourent aux énergies
renouvelables et pour les constructions qui préparent les solutions techniques
du futur (constructions à basse consommation).
3. L'impact économique de la RT2005
Cette réglementation étant basée sur un renforcement de la performance
énergétique globale du bâtiment, les concepteurs et les maîtres d'ouvrage ont
la possibilité de choisir entre plusieurs composants intervenant dans la
performance thermique globale.
De plus, le travail sur la conception est mieux pris en compte dans les
méthodes de calcul RT2005. Ainsi, un concepteur qui implante les ouvertures
principales au sud sera de facto valorisé, ce qui n'était pas le cas dans la RT2000.
Ainsi, si le concepteur travaille en amont la conception de son bâtiment, le
"surcoût" sera vraiment réduit : il sera en moyenne de l'ordre de 2%,
pourcentage qu'il faut comparer aux économies d'énergie qui seront d'au moins
15% par rapport à un bâtiment construit selon la RT2000.
Les bâtiments pour lesquels les surcoûts seront vraisemblablement les plus
importants, tout en restant inférieurs à 5%, sont les bâtiments pour lesquels il
faudra recourir à une nouvelle technologie. Ce sera le cas par exemple pour
certaines maisons individuelles qui devront être équipées, dans les
départements les plus froids, de planchers rayonnants électriques ou qui
devront traiter les ponts thermiques des planchers intermédiaires.
Par rapport à des constructions RT2000, les économies sur la facture
énergétique sont assez disparates selon l'énergie de chauffage et la
localisation.
Pour une maison individuelle de 100 m² :
chauffée à l'électricité : économie de 120 à 210 €, pour des
factures, hors usages spécifiques, dans une fourchette de 540 à 1230 €
chauffée au gaz : économie de 40 à 100 €, pour des factures,
hors usages spécifiques, dans une fourchette de 370 à 800 €
Pour un logement collectif de 100 m² :
chauffé à l'électricité, économie de 60 à 140 € pour des
factures, hors usages spécifiques, dans une fourchette de 630 à 1260 €
chauffé au gaz, économie de 60 à 120 € pour des factures,
hors usages spécifiques, dans une fourchette de 410 à 810 €.
Pour les renforcements prévus en 2010, puis 2015, la filière devra préparer des
solutions acceptables architecturalement et économiquement dans la perspective
d'un renforcement de 40% en 2020, voire plus, renforcement d'ores et déjà
inscrit dans la loi de programmation et d'orientation sur la politique
énergétique.
4. La pratique de la RT 2005 a déjà commencé à être diffusée
Plusieurs acteurs ont engagé des actions d'information et de formation des
professionnels sur la RT2005 : des distributeurs d'énergie, des organisations
professionnelles du bâtiment, la filiale Cerqual de l'association Qualitel. Le
ministère de l'emploi, de la cohésion sociale et du logement, avec l'appui de
l'ADEME, organise à partir du mois de mai, par l'intermédiaire des services
déconcentrés mis à sa disposition (DRE, DDE, CETE), des dizaines de réunions en
régions et en départements vers les professionnels locaux.
5. Dès maintenant il faut préparer les étapes
futures
Au-delà de ces éléments, permettant d'améliorer la performance énergétique de
la construction courante et de préparer la prochaine étape réglementaire (RT
2010), les professionnels doivent préparer les solutions techniques qui
permettront la réalisation de bâtiments à basse consommation. C'est pourquoi le
gouvernement a mis en place un grand programme de recherche sur les économies
d'énergie dans le bâtiment.
Le protocole instituant ce programme de recherche dénommé PREBAT a été signé
le 25 avril 2006. Il prévoit de mobiliser des financements à hauteur de 62
millions d'euros sur 3 ans. Les recherches viseront à développer des solutions
techniques permettant :
la réalisation de bâtiments neufs consommant moins de
50KWh/m²,
la rénovation banalisée de bâtiments avec une performance
énergétique aussi proche que possible de celle des bâtiments neufs,
la réalisation de bâtiments à énergie positive.
D'ores et déjà, des projets de recherche sont engagés : ainsi par exemple, la Fondation Bâtiment Énergie - cofinancée par l'État (CSTB et ADEME) - a lancé un appel à
projets sur le thème des solutions de rénovation dans la maison individuelle
existante.
Les textes
réglementaires:
Décret
n° 2006-592 du 24 mai 2006 relatif aux caractéristiques thermiques et à la
performance énergétique des constructions (J.O du 25 mai 2006)
Arrêté du
24 mai 2006 relatif aux caractéristiques thermiques des bâtiments nouveaux
et des parties nouvelles de bâtiments (J.O du 25 mai 2006)
Présentation des textes
réglementaires et de la méthode de calcul Th-C-E(document pdf 51 ko)
(1) Il
y a en France 29,7 millions de logements. Les résidences principales totalisent
24,5 millions de ces logements et représentent une surface d'environ 2,1
milliards de m². Le secteur tertiaire, quant à lui, représente environ 814
millions de m² chauffés ou climatisés.
(2)
Pour apporter une quantité d'énergie à un consommateur, il faut mobiliser une
quantité totale d'énergie supérieure, qui inclut les pertes (production,
transformation, transport, distribution, stockage) lors de la chaîne énergétique,
et qui est appelée énergie primaire. La conversion entre l'énergie utilisable
par le consommateur et cette énergie primaire est différente selon que
l'énergie utilisée est d'origine électrique ou combustibles fossiles. Pour
disposer d'une certaine quantité d'électricité utilisable dans un logement, il
faut produire au total 2,58 fois cette quantité à l'origine. La différence,
soit 1,58 fois la quantité utilisable, est dissipée sous forme de pertes avant
le compteur d'électricité du particulier. Ces pertes se situent par exemple :
dans la centrale de production électrique,
dans les câbles du réseau d'acheminement et dans les
transformateurs, sous forme de chaleur. On considère donc qu'il faut 2,58 kWh
d'énergie primaire pour produire 1 kWh d'énergie finale électrique non issue du
photovoltaïque décentralisé. En ce qui concerne les énergies fossiles, ces
pertes, par exemple lors de la production et du transport, sont négligées. On
considère donc qu'il faut un peu plus d'1 kWh d'énergie primaire pour produire
1 kWh d'énergie finale d'origine fossile. La quantité d'énergie primaire est
actuellement arrondie à 1 kWh.
Ventilation et qualité d’air intérieure
La
décision au niveau mondial de réduire les émissions de dioxyde de carbone de
25% par rapport au niveau de 1990, a eu comme principal effet le renforcement de l'isolation et de l'étanchéité des structures, portes et
fenêtres des bâtiments.
En février 2002, l'Allemagne a mis en place les prescriptions sur les économies d'énergie (EnEV) qui ont permis de
corriger les conséquences négatives de ces techniques en insistant sur la
nécessité de compenser la sur-isolation par un système de ventilation
performant.
En complément d'une bonne isolation des bâtiments, l'utilisation des centrales
double-flux VMC permet de réaliser d'importantes économies d'énergie.
|
|
|
Les centrales renouvelant l'air avec la récupération de la
chaleur sur l'air extrait provoque économies d'énergie et contribuent au bien être des habitants grâce à une atmosphère saine, sans bruit et sans poussières.
Pour le bien être des habitants et préserver le bâti, une ventilation mécanique
contrôlée est indispensable.
Plus important encore, les centrales double-flux permettent de créer une
atmosphère saine et agréable dans les logements modernes sur-isolés et étanches
ainsi que dans les appartements pollués des villes.
Des études ont montré que les personnes vivant dans des espaces clos et mal
ventilés souffrent fréquemment de maux de tête et d'allergies diverses. Sachant
que nous passons 90% de notre temps dans des lieux fermés, il est indispensable
de préserver la qualité de l'air que nous respirons.
Principe de
fonctionnement d'une centrale VMC double-flux avec échangeur
III. REGLES ET OUTILS DE CONCEPTION ET DE REALISATION
- Règles de conception d'un puits canadien
1.1 Installation en bâtiment avec ou sans sous-sol
RAPPEL DU PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT
Plan de principe
pour installation en bâtiments avec sous-sol
Le collecteur enterré débouche en pente douce dans le sous-sol du bâtiment en
traversant le mur extérieur.
Plan de principe pour installation en bâtiments sans sous-sol
La traversée de mur est hors-sol. Pour la maintenance, prévoir un regard
étanche avec pompe de relevage des condensas (fourniture client).
En saison froide :
Préchauffage de l'air frais extérieur jusqu'à 14°C. L'air extérieur est introduit à une température supérieure à 0°C, le risque de dégivrage est pratiquement nul.
Afin de produire encore plus d'économies d'énergie, il est introduit via un
caisson de ventilation double flux à récupération sur l'air extrait. Il en
résulte un meilleur rendement de l'échangeur et une plus haute température de
soufflage. Le réchauffage de l'air neuf est limité aux périodes de très basses
températures.
En saison chaude :
L'échangeur d'air géothermique rafraîchit l'air extérieur, entraînant ainsi une
sensation de fraîcheur dans la pièce.
En périodes
intermédiaires :
L'amenée d'air neuf passe soit par le collecteur enterré soit par la prise
d'air directe, en fonction de la température extérieure. La commande est
automatique par thermostat ou manuelle.
1.2 Collecteur géothermique
MATERIAUX
ET UTILISATION
Le collecteur doit être en polyéthylène coextrudé de qualité alimentaire.
La traversée de mur également en polypropylène, avec revêtement extérieur
granuleux.
Les joints d’étanchéité de la traversée de mur et de la borne de prise d’air
sont en élastomère. Le collecteur est flexible, annelé à l’extérieur et lisse à
l’intérieur, livré en 2 couronnes de 25 mètres (Avantages: faible résistance au passage de l’air, dépôts de poussières moins importants, nettoyage facilité). Le
collecteur géothermique est spécialement étudié pour être enterré (SN 6 selon
EN ISO 9969).
Cette notice s’applique aux installations enterrées et se base sur la norme
DIN-EN 50086-2-4, Systèmes de conduits pour installations électriques, parties
2-4: „Règles particulières pour les systèmes de conduits enterrés dans le sol“.
CALCUL STATIQUE POUR
LE COLLECTEUR GEOTHERMIQUE
La pose des échangeurs géothermiques EWT ne nécessite pas de calcul statique
sous réserve des conditions suivantes:
– Hauteur de remblayage minimum de 1,20 m sous chaussée ou charge mobile SLW 60 selon DIN 1072;
– Hauteur de remblayage maximum: 6,00 m. Pour des recouvrements plus
importants, il est nécessaire de calculer les coefficients de déformation et de
tension du tuyau. Le remblayage des tranchées doit être réalisé dans les règles
de l’art.
– Matériau de remblayage: sable 0/4 mm;
– Conditions de remblayage: B1 ou B4 ainsi que A1 et A4 suivant ATV A 127
paragraphes 6.2 et 5.2. Si ces conditions ne sont pas remplies, prévoir un calcul
statique (par ex. ATV-Arbeitsblatt A 127 E, édition 1998).
ATTENTION:
Avant l’installation du collecteur, prendre les mesures nécessaires sur le
chantier pour éviter les eaux stagnantes. De plus, il est conseillé de rendre
les raccords étanches afin d’éviter les infiltrations d’eau.
SUPPORTAGE ET
REMBLAYAGE DU COLLECTEUR
Le supportage et le remblayage du collecteur EWT doivent être réalisés avec le
plus grand soin afin de limiter le risque d’affaissement du conduit flexible et
de garantir une efficacité et une longue durée de vie de l’échangeur. Le
respect de la norme DIN EN 1610: 1997 (voir également la norme DIN 4033)
définissant la mise en oeuvre et l’essai des branchements et collecteurs
d'assainissement s’impose. Conformément à cette norme, paragraphe 7, le
collecteur devra être posé sur un lit de sable épaisseur minimum 10 cm (ou plus si nécessaire).
Le lit de sable devra être compacté à une densité Proctor normale de 95 %. En
cas de présence d’eau souterraine ou de nappe phréatique, il faudra veiller à
la stabilité du remblai et surtout éviter son délitement.
POSE
Vérifier avant la pose si les tuyaux n’ont pas été abîmés pendant le transport.
L’installation des tuyaux doit se faire selon DIN EN 1610 paragraphe 8. Le
collecteur géothermique Helios est flexible sur sa longueur. Un lit de sable
propre, compacté et ayant une pente régulière est la base nécessaire pour un
fonctionnement optimal. Le ou les collecteurs devront être positionnés sur ce
support et reposer de toute leur longueur en évitant tout risque de poinçonnage
Le remblaiement de la zone d’échange (depuis le fond de la tranchée jusqu’à 30 cm au-dessus du tube
1.3 Borne de prise d’air avec filtre
DOMAINE
D’UTILISATION
L’aspiration de l’air extérieur se fait par une borne de prise d’air avec
filtre à poche intégré classe G3. La borne de prise d’air extérieur est en
acier inoxydable. Un filtre à poche de classe G3 est intégré dans la borne de
prise d’air, évitant la pénétration de volatiles, insectes et impuretés.
MONTAGE
Le diamètre intérieur du tube est prévu pour l’emboîtement du collecteur
géothermique avec les joints d’étanchéité. Sceller le tube à encastrer à
environ 20 – 25 cm de profondeur. Selon la nature du sol, la borne peut être
fixée sur une dalle béton ou maintenue en place par des pavés posés sur la
bride. Emboîter le collecteur géothermique (avec joint d’étanchéité) et le
faire dépasser d’environ 10 – 15 cm au-dessus du sol dans le tube à encastrer.
Le capuchon à lamelles et la borne de prise d’air sont emboîtés. Le capuchon à
lamelles peut être retiré de la borne de prise d’air sans outil, par ex. pour
changer le filtre à poche.
PERTES DE CHARGE
Selon la pollution de l’air, le filtre s’encrasse plus ou moins vite. Les
filtres produisent une résistance au passage de l’air, qui augmente avec
l’encrassement, réduisant les performances du ventilateur.
La perte de charge "filtre propre" est donnée sur le diagramme
ci-contre en fonction du débit d’air. Lors de la sélection du ventilateur, il
faut tenir compte de cette valeur et ajouter une majoration pour l’encrassement
du filtre.
NETTOYAGE
Retirer le capuchon à lamelles (sans outil), ôter le filtre à poche. Enlever le
joint de fixation et sortir le filtre à poche. Epousseter le filtre ou le laver
à l’eau savonneuse. Remettre le filtre en position et le replacer dans la
borne. Remboîter le capuchon à lamelles sur la borne de prise d’air; Veiller à
l’étanchéité à l’air. Si le filtre est abîmé après plusieurs nettoyages, il est
nécessaire de le changer.