Accueil > Pour des alternatives > Éco-Habitat > "Maisons passives avec puits canadien ou puits provençal ; pompe à chaleur (…)

"Maisons passives avec puits canadien ou puits provençal ; pompe à chaleur (PAC) géothermique (géothermie de surface) ; stockage saisonnier d’énergie thermique relancé ? (chauffage et refroidissement à faible teneur en carbone)" par Jacques Hallard

vendredi 23 décembre 2022, par Hallard Jacques


ISIAS Série Bâtiments Constructions Habitations Ecologie Partie 2

Maisons passives avec puits canadien ou puits provençal ; pompe à chaleur (PAC) géothermique (géothermie de surface) ; stockage saisonnier d’énergie thermique relancé  ? (chauffage et refroidissement à faible teneur en carbone) 

Jacques Hallard , Ingénieur CNAM, site ISIAS – 22/12/2022

Plan du document : Présentation Introduction Sommaire Auteur

Présentation

Plan Puits provencal

Fonctionnement d’un ‘puits canadien’ ou ‘puits provençal’ ou encore ‘puits climatique’, (en bleu). Photo Creative Commons par Institut du bâtiment passif, Passivhaus Institut  http://www.passiv.fr/spip/index.php - Voir les détails dans ce dossier

A -

https://www.martin-charpentes.com/sites/default/files/styles/burr_638/public/images/article/geothermie_2.jpg?itok=d3Dm06zH{{B >

A – (à gauche) : la pompe à chaleur (PAC) géothermique à capteurs horizontaux, « une source d’énergie négligée » – 1er octobre 2021 – Source : https://www.martin-charpentes.com/actualites-bois/la-geothermie-une-source-denergie-negligee - Voir dans ce dossier

B – Schéma de droite : la pompe à chaleur géothermique sur corbeilles ou ’échangeurs compacts’ – Voir dans ce dossier

ECH20049080_1.jpg

Publié le 19 novembre 2007 ; voir dans ce dossier  : Vers un chauffage et un refroidissement à faible teneur en carbone ?

Retour au début de la Présentation


Introduction

Ce dossier est la 2ème partie de la Série Bâtiments Constructions Habitations Ecologie

Accès à la 1ère partie >

’Les divers types d’habitats passifs à hautes performances environnementales : avec notamment les usages particuliers du chanvre, des panneaux en bois massif et des briques en terre cuite ‘Monomur’’ par Jacques Hallard - 19 décembre 2022 - ISIAS Bâtiments Constructions Habitations Ecologie Partie 1

Tout d’abord un rappel du référentiel ‘Bâtiments durables méditerranéens’, avant de passer en revue quelques articles choisis et consacrés à un ensemble d’installations, de techniques et de matériels qui servent aux puits canadiens ou puits provençaux ou encore puits climatiques : une forme de climatisation écologique mise en œuvre pour les bâtiments, les constructions et les habitations.

L’un des dispositifs est plus précisément la Pompe à chaleur géothermique avec des échangeurs horizontaux  ; un autre système est dénommé Pompe à chaleur géothermique sur corbeilles ou ’échangeurs compacts’ : il est très utilisée en Allemagne notamment.

Un document de Damien Do Couto (Maître de conférences à l’ISTEP, Sorbonne Université Paris), diffusé par ‘The Conversation’, traite des différents types de géothermie : « Comment marchent-ils, et quels sont les risques ? »

Un document diffusé par le BRGM (voir BRGM : Service géologique national),sous le titre « Les technologies de géothermie de surface », fait état du Plan d’action du Haut-Commissariat au Plan français (14 octobre 2022).

Pour mémoire, « le Haut-commissaire au Plan a été nommé lors du conseil des ministres du 3 septembre 2020 : « François Bayrou est chargé d’animer et de coordonner les travaux de planification et de réflexion prospective conduits pour le compte de l’État, ainsi que d’éclairer les choix des pouvoirs publics au regard des enjeux démographiques, économiques, sociaux, environnementaux, sanitaires, technologiques et culturels. Le Haut-commissaire dispose du concours de France Stratégie et des administrations et services de l’État susceptibles de contribuer à l’accomplissement de sa mission ».

En savoir plus : Décret instituant un Haut-commissaire au Plan - Décret de nomination de François Bayrou - Lettre de mission du Président de la République – Source : https://www.strategie.gouv.fr/projets/commissaire-plan »

Selon ce Plan : « La géothermie de surface, énergie renouvelable et décarbonée, issue de la chaleur de la Terre… Plus d’économies, plus d’indépendance, une énergie plus verte : comment la géothermie de surface peut-elle révolutionner le quotidien des Français ? »

Concrètement, un guide de l’ADEME (mars 2019) « donne les clés pour engager et mener à bien l’installation d’une pompe à chaleur géothermique… » - Sont indiquées notamment des exemples d’opérations conduites la région Provence-Alpes-Côte d’Azur (« Région Sud ») et des accès sont accessibles pour les autres Régions en France – De son côté, l’Association Française des Professionnels de la Géothermie (AFPG) met à disposition une brochure très utile intitulée « La géothermie de surface : l’énergie de demain dès aujourd’hui ! »

Ensuite, est rappelé un article de Matthieu Quiret publié par ‘Les Echos’ … en 2007 (sic) : il s’agissait du stockage saisonnier de chaleur, pour chauffer et climatiser (rafraîchir) à partir de nappes phréatiques, par exemple dans les cultures sous abris …

« Le stockage inter-saisonnier de chaleur consiste à stocker de l’énergie thermique excédentaire, résiduelle, renouvelable ou de récupération, afin d’utiliser ce stock lors de la saison suivante… » - Voir en particulier : le stockage inter-saisonnier - L’académie des technologies

Autres sources d’information : _ Comment ça marche ? Le stockage de chaleur à long termehttps://www.planete-energies.com › medias › decryptages -3 février 2020 — Stocker sous forme de chaleur de l’énergie produite pendant l’été puis la réutiliser pendant l’hiver pour le chauffage de bâtiments ...

Stockage thermique et réseaux de chaleurhttps://reseaux-chaleur.cerema.fr › files › 2022/01 –PDF 20 pages - Ce système est plutôt dédié au stockage à long-terme, hebdomadaire, voire inter-saisonnier. Avantages : efficacité, pertes thermiques minimales, bonne densité ...

Note introductive sur « le stockage saisonnier d’énergie thermique, stockage thermique inter-saisonnier (ou STES pour seasonal thermal energy storage) : c’est le stockage de chaleur ou de froid pour des périodes pouvant aller jusqu’à quelques mois. L’énergie thermique peut être recueillie partout où elle est disponible et être utilisée quand on en a besoin. Ainsi, la chaleur des capteurs solaires, la chaleur perdue des équipements d’air conditionné ou des processus industriels peut être collectée pendant la saison chaude et utilisée pour le chauffage quand elle est nécessaire, y compris pendant les mois d’hiver. Inversement, le froid hivernal peut être stocké pour le conditionnement d’air estival… » - « Les systèmes de stockage STES peuvent desservir aussi bien des réseaux de chaleur que des habitations ou des complexes isolés. Les stockages saisonniers utilisés pour le chauffage affichent des températures annuelles maximales allant de 27 à 80 degrés Celsius, et la différence de température dans le stockage au cours de l’année peut atteindre plusieurs dizaines de degrés. Certains systèmes font appel à des pompes à chaleur qui aident à charger et décharger le stockage pendant tout ou partie du cycle. Pour le refroidissement, seules des pompes à circulation sont utilisées. Des exemples de réseau de chaleur sont fournis par la communauté solaire de Drake Landing où le stockage dans le sol fournit 97 % de la consommation annuelle sans aucun recours aux pompes à chaleur5, et le stockage danois avec assistance.

… » - Lire l’article complet sur ce site : https://fr.wikipedia.org/wiki/Stockage_intersaisonnier_de_chaleur .

Il semble qu’enfin, « Le stockage géothermique refasse surface en France : c’est le but du projet en cours dénommé ‘HeatStore’ qui tente d’accélérer le transfert des technologies de stockage souterrain de chaleur (février 2019). Pour finir, sont indiquées les contributions de certains pays européens et des Etats-Unis dans le cadre de ce Projet européen de stockage de l’énergie thermique ‘Heatstore’.

Les documents sélectionnés pour construire de dossier sont indiqués avec leurs accès dans le sommaire ci-après.

Retour au début de l’introduction

Retour au début de la Présentation

Retour au début du dossier


Sommaire

Retour au début de l’introduction

Retour au début de la Présentation

Retour au début du dossier

§§§


  • Le référentiel ‘Bâtiments durables méditerranéens’ d’après Wikipédia
    Le terme Bâtiments durables méditerranéens (BDM) est un référentiel de qualité environnementale français, créé en 2008, qui a pour objectif d’évaluer les projets de construction et de réhabilitation des bâtiments dans une démarche d’amélioration continue, via un système de garantie participatif.

Le référentiel Bâtiments durables méditerranéens est porté en région Provence-Alpes-Côte d’Azur par l’association EnvirobatBDM, en partenariat avec l’ADEME (Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie) et le Conseil régional Provence-Alpes-Côte d’Azur1.

Depuis 2013, la démarche Bâtiments durables méditerranéens est également portée dans d’autres régions2. En septembre 2013, l’association ECOBATPLR l’a transposée en région Languedoc-Roussillon, devenue région Occitanie3. En 2015, l’association Ekopolis a également engagé des travaux pour transposer le référentiel Bâtiments durables méditerranéens en région Île-de-France4,5. Il se dénomme Bâtiments durables franciliens6 ,7.

En janvier 2017 est née la démarche Quartiers durables méditerranéens (QDM), qui reprend les principes de la démarche BDM, appliqués à l’échelle du quartier8,9.

Histoire

La création de la démarche Bâtiments durables méditerranéens, en 2008, fait suite au travail engagé entre 2005 et 2007 par le Comité régional de concertation sur la qualité environnementale des bâtiments de PACA (CoDébâquE), qui a abouti à la signature d’une ’Charte pour la qualité environnementale des opérations de construction et de réhabilitation en régions méditerranéennes’10.

De 2008 à 2014, la démarche est portée par le Pôle régional d’innovation et de développement économique (PRIDES) Bâtiments durables méditerranéens, qui fusionne en 2015 avec l’association Envirobat-Méditerranée, sous le nom d’EnvirobatBDM11.

Principes

La grille d’évaluation de la démarche BDM s’adapte à différents types de bâtiments construits ou réhabilités en milieux méditerranéens ou montagnards.

Objectifs

La démarche Bâtiments durables méditerranéens vise à favoriser, dans le domaine du bâtiment :

  • l’amélioration continue alimentée par des retours d’expérience (amélioration des bâtiments et des pratiques de gestion de projet),
  • la valorisation des bâtiments durables,
  • l’innovation dans les domaines techniques, financiers, sociologiques…,
  • la montée en compétence des acteurs de terrain, l’émulation entre professionnels, la stimulation de l’intelligence collective,
  • la qualité de vie dans les bâtiments,
  • l’intégration de la dynamique RSE,
  • la prise en compte des bénéfices durables, en prenant en compte le coût global et pas seulement le coût de construction.
    [Addenda - La responsabilité sociétale des entreprises ou responsabilité sociale des entreprises (RSE, en anglais corporate social responsibility) désigne la prise en compte par les entreprises, sur une base volontaire, et parfois juridique1, des enjeux environnementaux, sociaux, économiques et éthiques dans leurs activités. Les activités des entreprises sont ici entendues au sens large : activités économiques, interactions internes (salariés, dirigeants, actionnaires) et externes (fournisseurs, clients, autres)2

L’enjeu de la RSE résulte au départ de demandes de la société civile (associations religieuses, écologiques, humanitaires ou de solidarité) d’une meilleure prise en compte des impacts environnementaux et sociaux des activités des entreprises, qui est née, notamment, des problèmes d’environnement planétaire rencontrés depuis les années 1970. Une récente étude a montré que les engagements pris par les entreprises influencent de plus en plus la prise de décision des consommateurs et des collaborateurs : 80 % et 94 % d’entre eux ont respectivement déclaré qu’ils étaient davantage susceptibles d’acheter des produits ou de travailler pour une entreprise engagée en faveur de la préservation de l’environnement3. La RSE trouve aussi une inspiration dans la philosophie « agir local, penser global » (René Dubos). Il s’agit alors d’intégrer le contexte mondial et local dans la réflexion stratégique.

Même si le couplage entre le RSE et le développement durable fait encore l’objet de débats, la RSE est souvent comprise en Europe comme la mise en œuvre dans l’entreprise des exigences de développement durable, qui intègrent les trois piliers environnemental, social, et économique. Ce couplage a été illustré par la participation de multinationales au sommet de la Terre de Rio en 19924, puis au sommet de la Terre de Johannesburg en 2002.

La RSE tend aussi à redéfinir les responsabilités des entreprises, c’est-à-dire la prise en compte par les entreprises des attentes de ses parties prenantes internes ou externes : au-delà des controverses sur cette notion de « partie prenante », l’enjeu, très présent dans la norme ISO 26000, est notamment d’organiser les devoirs de l’entreprise vis-à-vis de personnes ou groupes qui ne peuvent pas faire valoir de contrats (salarial, commercial…) ni de réglementation pour faire valoir leur demande auprès d’une entreprise.

Selon une récente étude intitulée « Money Machines 2022 » en France et dans le monde, 93 % des personnes interrogées estiment que le développement durable et l’engagement sociétal sont plus « importants que jamais »5. La RSE et le développement durable font l’objet de multiples controverses… - Source de l‘article complet : https://fr.wikipedia.org/wiki/Responsabilit%C3%A9_soci%C3%A9tale_des_entreprises ]

Sept thèmes de la démarche ‘Bâtiments durables méditerranéens’

Les critères d’évaluation de la démarche Bâtiments durables méditerranéens s’organisent en sept thèmes : Gestion de projets - Territoire et site – Matériaux – Énergie – Eau - Confort et santé - Social et économie

Commission d’évaluation - Les projets sont évalués devant une commission interprofessionnelle lors de trois étapes : conception, réalisation des travaux et fonctionnement avec les usagers. Les commissions d’évaluation s’organisent selon un système de garantie participatif12.

Applications régionales

En région Provence-Alpes-Côte d’Azur - Le Conseil régional de Provence-Alpes-Côte d’Azur a inscrit 22 opérations de construction ou de réhabilitation de ses lycées en démarche BDM, en 201413.

En région Occitanie - Le Conseil régional de la région Occitanie, avec l’appui de l’ADEME et avec le soutien de l’Europe (dans le cadre des programmes opérationnels du FEDER), a mis en place une bonification d’aides14,15 pour les bâtiments exemplaires du territoire engagés en démarche BDM. Ce dispositif d’aides a pour objectif de développer des projets de construction et de rénovation ambitieux et exemplaires en accompagnant le développement de nouvelles solutions constructives, recourant à des matériaux à faible impact environnemental issus de ressources locales et qui répondent aux exigences de confort des usagers, le tout à coût maitrisé.

En région Ile de France - Portée par l’association Ekopolis [archive], la démarche BDF - Bâtiment durable francilien - se développe en Île-de-France depuis septembre 2017, avec le soutien de ses partenaires : l’Ademe [archive], les services déconcentrés de l’état la DRIEA [archive], la DRIHL [archive] et la DRIEE [archive] , l’ordre des architectes d’Île-de-France [archive] et l’Union régionale des CAUE [archive] Déclinaison francilienne de la démarche BDM et sur le même principe de Système de Garanties Participatif, la démarche BDF est un cadre de travail pour piloter les aspects sociaux, environnementaux et économiques d’une opération de bâtiment. Dans chaque moment clé (conception, chantier, exploitation), il réunit l’équipe projet pour améliorer le projet, par la connaissance, le retour d’expériences d’autres professionnels et l’intelligence collective. Comme les autres démarches BD, la démarche Bdf est adaptée au contexte francilien, en particulier le cadre règlementaire, les modes constructifs, les questions plus spécifiques à ce territoire telles que l’îlot de chaleur urbain, gestion de l’eau, ré-emploi. Début 2020 50 opérations sont en démarche BDF sur le territoire francilien dont 5 visent le niveau Or.

Article complet avec Notes et références à lire sur ce site : https://fr.wikipedia.org/wiki/B%C3%A2timents_durables_m%C3%A9diterran%C3%A9ens

Retour au début du sommaire


  • Le puits canadien ou puits provençal : en été comme en hiver ! - Article publié le 26 mai 2022 – Par Antoine Bosse-Platière - Document ‘terrevivante.org’ – Voir les schémas et photos mentionnés à la source
    Le puits canadien (ou puits provençal) est une forme de climatisation écologique. Il utilise l’inertie thermique du sol pour réchauffer ou rafraîchir l’air avant de l’introduire dans la maison. Il est possible d’améliorer le confort thermique à l’aide d’un puits canadien. W. van Poortvliet |

Avec les canicules de ces dernières années, cette très ancienne technique de rafraîchissement des bâtiments a refait parler d’elle, en contrepoint du discours dominant sur la climatisation. Le principe est simple : prélever de l’air à l’extérieur, le faire circuler dans des tuyaux enterrés pour le rafraîchir et le distribuer dans la maison grâce à un ventilateur.

Schéma du dispositif. D. Klecka |

Sans ce dernier accessoire, le principe fut utilisé il y a très longtemps au Moyen-Orient, puis en Provence sous le nom de puits provençal. Au Canada, le même principe sert essentiellement à préchauffer l’air entrant pendant la saison froide. Sous nos climats, c’est le terme de “puits canadien” qui s’est imposé. Mais, il sert aussi bien à rafraîchir l’air en été qu’à le préchauffer en hiver.

Étude thermique indispensable

Photo - Prise d’air extérieure. A. Bosse-Platière |

Plus on creuse profond, moins la température du sol varie avec les saisons. L’idée est donc de profiter de la présence des engins de terrassement au début du chantier de construction pour enterrer un ou plusieurs tuyaux d’environ 20 cm de diamètre (en polyéthylène ou polypropylène, mais évitez le PVC). La longueur des tuyaux et la profondeur des tranchées (entre 80 cm et 2 mètres) varient selon le type de sous-sol, la zone climatique et le volume d’habitation à rafraîchir ou à préchauffer. Une étude thermique préalable, réalisée par des professionnels expérimentés permet de trouver les bons compromis.

Bien entendu, depuis le 01 janvier 2013, toute construction neuve est soumise à des normes énergétiques de manière à limiter la consommation d’énergie. Cette réglementation thermique était définie par la RT 2012, devenue RE2020. Un calcul de coefficient « Bbiomax » est de ce fait nécessaire avant toute construction pour vérifier la conformité du chantier.

Assurément, le puits canadien s’inscrit dans une démarche d’économie d’énergie en accord avec le plan climat de la France.

Précautions et régulation

Schéma de fonctionnement en été. D. Klecka |

Certaines précautions sont indispensables :

  • Assurer l’étanchéité du conduit, notamment au radon dans les régions à sous-sol cristallin.
  • Prévoir une pente minimum de 2 % et un siphon pour permettre l’écoulement d’éventuels condensats.
  • Des grilles et des filtres pour assurer une bonne qualité de l’air entrant. La mise en œuvre doit être très soignée.
    Schéma de fonctionnement en hiver. D. Klecka |

Enfin, le puits canadien doit être conçu en liaison avec le système de ventilation de la maison, avec une régulation performante. Elle doit permettre des réglages saisonniers automatiques (hiver, été, mi-saison), une surventilation nocturne en été et un contrôle par sondes de température et clapets motorisés. Ainsi, dans une maison à hautes performances énergétiques, le puits canadien sera couplé à la ventilation double flux.

Rentable ?

Le rapport efficacité/coût d’un tel dispositif dépend de très nombreux facteurs. Le prix ‘plancher’ du matériel et de l’étude thermique est de l’ordre de 2.000 € HT. Mais le coût du terrassement est souvent plus élevé. En neuf, dans les régions qui connaissent de fortes amplitudes de température, le jeu en vaut la chandelle puisque le puits canadien permet de réduire d’environ 20 % la facture annuelle de chauffage ou de climatisation. Dans certains cas : rénovation d’une maison qui a une bonne inertie, sous-sol très dur… mieux vaut investir dans d’autres améliorations bioclimatiques. L’étude préalable par des professionnels expérimentés est indispensable pour bien mesurer l’intérêt de cet équipement, et choisir le dimensionnement adapté à votre maison.

Source :

https://www.terrevivante.org/contenu/le-puits-canadien-fonctionne-ete-comme-hiver/

Retour au début du sommaire


  • Toutes les informations sur le puits canadien d’après ‘fr.wikiversity.org’ – Référence Pastech : 243-3 puits canadien
    Note - À propos de Wikiversité – C’est une communauté scolaire et universitaire en ligne, hébergée par la Wikimedia Foundation. Elle vise à fournir une alternative libre aux sites tels que Kartable, Maxicours ou Schoolmouv, c’est-à-dire à la fois une bibliothèque de ressources éducatives librement redistribuables et modifiables, et une communauté de soutien pédagogique et d’aide aux devoirs. Wikiversité offre aussi la possibilité d’héberger des MOOCs et des travaux de recherche. Comme tous les projets hébergés par la Wikimedia Foundation, Wikiversité est soumis à des conditions d’utilisation et un ensemble de règles et conventions adoptées par la communauté d’utilisateurs.

Sommaire

Nous nous sommes intéressés au système du puits canadien car nous voulions découvrir ce système technique. Article de base émanant de ‘fr.wikiversity.org’

Nous étions curieux de savoir pourquoi ce système est si peu connu et si peu utilisé, notamment s’il existait des limites précises. Nous cherchons également à déterminer si le puits canadien pourrait être une solution pour l’avenir.

Le puits climatique, plus communément appelé puits canadien ou encore puits provençal, est un système qui repose sur le principe de géothermie de surface. Il permet de préchauffer ou pré-refroidir l’air extérieur grâce à l’inertie thermique du sol pour ensuite l’envoyer dans un bâtiment.

[Addenda - La géothermie de surface (ou superficielle) utilise l’énergie présente dans le sous-sol à des profondeurs variant de quelques mètres jusqu’à 200 mètres. À ces profondeurs, la température du sol est relativement constante toute l’année : autour de 10 à 20 °C. 14 octobre 2022]

Fonctionnement du puits canadien en hiver

Fonctionnement du puits canadien en été

Schéma technique et principe de fonctionnement

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/73/Sch%C3%A9ma_fonctionnel_d%27un_puits_climatique.png/522px-Sch%C3%A9ma_fonctionnel_d%27un_puits_climatique.png

Ce schéma explique comment fonctionne un puits climatique.

Différents éléments indispensables au bon fonctionnement d’un puits climatique
Elément Fonction
Bouche d’aspiration de l’air + grille fine + filtre G3/G4 Protège l’entrée de rongeurs/insectes ainsi que de pollens. Placée à 1m40 de hauteur pour éviter d’aspirer les poussières du sol.
Un ou plusieurs tuyaux La pente permet d’évacuer les condensats et donc d’éviter les risques de moisissure et d’humidité résiduelle.
Regard de visite Pour inspecter l’installation et y placer une pompe pour évacuer l’eau lors du nettoyage ainsi que les condensats. Il peut être à l’extérieur de la maison ou à l’intérieur s’il y a une cave.
By-pass Permet de court-circuiter le puits quand les températures extérieures se situent aux alentours des températures de confort 18-24°C (en automne et au printemps). L’air qui arrive du puits est de température inférieure à la température extérieure (12-13°C) et donc rafraîchirait la maison alors que l’on voudrait garder la température extérieure. Prise d’air supplémentaire + le clapet motorisé qui choisit la température la plus favorable (la plus fraîche en été, la plus chaude en hiver). On laisse quand même un léger flux d’air passer dans le puits qui est nécessaire pour éviter le développement d’odeurs, bactéries, champignons.
Ventilateur Pour forcer et réguler le débit de l’air à distribuer dans la maison.
Système de ventilation simple ou double flux Selon les besoins énergétiques de la maison.

Trame chronologique du puits canadien

Les ’ancêtres’ du puits canadien

Des systèmes similaires au puits canadien existent depuis presque 15000 ans avant J.C. utilisant ou non la géothermie de surface. Au Moyen-Orient, on peut tout d’abord parler des Natoufiens, un peuple vivant entre 15000 et 12000 av J.C. La fin de la dernière période glaciaire eu comme conséquence une augmentation rapide de plusieurs degrés de la température moyenne à la surface du globe. Pour supporter ces changements, les Natoufiens ont changé leurs habitations en les construisant en partie sous terre ( ̴ 1,40 m). Certaines habitations possédaient même des trous encore plus profonds pour récupérer la fraîcheur du sol.

Photo - Maison troglodyte en Cappadoce (Turquie), mai 1992

D’autres populations ont, plus tard, utilisé la même technique en profitant de grottes naturelles ou en construisant directement dans la roche (par exemple dans la région de la Cappadoce en Turquie).

Photo - Tour à vent (ou Bagdir) dans le village de Cham (Iran, province de Yazd)

En Afrique, des écritures sur papyrus confirment l’usage d’eaux thermales dans l’Egypte antique, les familles les plus riches installaient des piscines dans leur maison pour nager et traiter certaines maladies. On sait aussi que dans le sud de la Tunisie des sources d’eau chaude ont été utilisées pendant des centaines d’années par les locaux pour se baigner, en leur donnant même le nom de ’Hammam’. Par ailleurs, dans l’Afrique du Sud antique, l’eau des sources chaudes de Die EIaind et Soutini servaient à faire du sel, pratique qui est encore présente dans le nord de la région de Limpopo à des fins religieuses et médicales.

En Europe et sur le bassin méditerranéen, les romains ont, quant à eux, réfléchi sur l’optimisation de l’architecture des Domus pour récupérer l’air frais mais sans utiliser la géothermie de surface : ils utilisaient tout de même le phénomène d’inertie thermique des pierres de construction. Ils construisaient notamment des habitations centrées sur une pièce à grande inertie thermique, à base de pierres principalement, où les flux d’air frais nocturne et l’eau de pluie récoltée [1] servaient à rafraîchir la maison. On entend souvent parler du fait que le puits canadien a été inventé par les romains, mais il semblerait que ce ne soit pas vraiment le cas. Il y aurait eu, de nos jours, une confusion avec le système d’hypocauste, qui est un système de chauffage au sol mais qui tire sa chaleur d’un chauffage central à bois, donc qui n’utilise nullement la géothermie de faible profondeur. (Voir Un système existant depuis les romains ? en annexe).

En Iran, c’est la tour à vent[ 2]->https://fr.wikiversity.org/wiki/Recherche:Pastech/243-3_puits_canadien#cite_note-2] (ou tour de refroidissement) qui se développe. Elle est le plus souvent construite dans des régions chaudes voire arides. On ajoute une tour à un bâtiment avec une ou plusieurs ouvertures selon les directions des vents locaux. Le vent est capté par les ouvertures et l’air est rafraîchi grâce à la présence de bacs d’eau dans le conduit et d’un bassin en bas de la tour. Pour améliorer le processus, on pouvait ajouter une grille au-dessus du bassin sur laquelle on plaçait du charbon de bois qui permettait de filtrer l’air et de ne pas laisser passer les particules de poussière.

Photo - Schéma explicatif des flux de chaleur dans une termitière

En absence de vent, les tours à vent font office de cheminée : la tour est chauffée par le soleil ce qui chauffe l’air présent dans la tour : celui ci remonte sous l’effet de la convection et ventile la pièce en évacuant l’air chaud.

En Amérique, il est connu que la géothermie de basse profondeur a été utilisée pendant les périodes pré-incaïques et incaïques dans les territoires du Pérou actuel sous la forme de balnéologie, pour des raisons curatives et récréatives. ’Los Baños del Inca’ (Cajamarca) est le lieu le plus vieux et le plus reconnu pour ces pratiques. Il a été construit par la culture pré-incaïque de Caxamarca et il servait de maison pour leurs chefs.

En Asie et en Afrique, les termites se servent également de la géothermie pour aérer leur termitière. En effet, ces petits insectes très fragiles ne peuvent supporter des variations de température trop brutales. Or, dans les régions arides, les températures varient parfois de 20°C entre le jour et la nuit. Pour se protéger de ces conditions climatiques mortelles, les termites construisent donc des chefs d’œuvre architecturaux pouvant atteindre plus de trois mètres de haut, tout en sachant que la plus grande partie de la termitière se trouve en réalité sous terre et peut s’étendre sur plusieurs milliers de km². Leur ciment très résistant est fabriqué avec un mélange de terre, salive, et excréments. Lorsque le vent souffle, la pression de l’air augmente contre les parois poreuses des cheminées, ce qui fait entrer l’air neuf. Pendant ce temps, les autres versants subissent une dépression d’air, ce qui fait sortir l’air vicié préalablement monté car plus chaud. De plus, grâce à leur important réseau de galeries et de variations internes de température, l’air peut circuler. Cela leur permet de garder des taux d’humidité constants, tout en subissant des variations de température ne s’élevant que de 8°C lorsque la variation externe est de 20°C.

Enfin, en France des galeries drainantes ont été construites en Provence, plus particulièrement dans les piémonts provençaux, depuis la fin du Moyen-Age jusqu’au 19ème siècle. Celles-ci avaient pour but originel de capter l’eau de pluie qui était généralement bloquée sur les sommets comme le mont Ventoux, et de ramener cette eau pour irriguer les cultures. Vers la fin, c’est un immense réseau qui fût construit avec certaines galeries qui pouvait faire jusqu’à 1m50 de diamètre. Ces espaces souterrains étaient des endroits très humides et donc frais. Les mestres ont alors eu l’idée de profiter de cet effet et de construire des conduits entre ces galeries et les maisons pour les rafraîchir en été. En hiver, il suffisait de mettre une planche en bois sur le conduit pour bloquer l’air qui risquait de refroidir la maison. Le puits provençal est né.[1]

Période industrielle

La période industrielle marque un tournant dans le rapport de l’homme avec la nature et son environnement. Aujourd’hui, le puits canadien est installé par des foyers souhaitant réduire leur impact sur l’environnement, en limitant leur consommation d’énergie. Il est donc utile de s’intéresser à l’émergence et l’évolution de ’la pensée écolo’ ou écologisme. De plus, la révolution industrielle entraîne son lot d’avancées technologiques qui visent à améliorer le confort des humains.

L’écologisme est un courant de pensée qui s’attache à la préservation de l’environnement et de la biosphère. Il vise donc un changement de paradigme qui s’appuierait notamment sur des bases politiques et juridiques. Il ne faut donc pas confondre écologisme et écologie : cette dernière définissant la science des êtres vivants dans leur milieu en tenant compte de leurs interactions.[3]

Ce courant de pensée naît au 19ème siècle en Angleterre en réaction à l’industrialisation croissante. En effet, la pollution par les usines eut un impact réellement visible sur toute la biosphère. L’air était assombri par le « smog », les courts d’eau absorbaient des rejets chimiques, ce qui ne fut pas sans conséquences sur les végétaux, les animaux et bien entendu les humains de la région. On assiste à la création de Commons Open Spaces & Foothpaths preservation society en 1815, première organisation luttant pour la protection des espaces verts au Royaume-Uni.

Du côté des avancées technologiques, en 1851, James Harisson conçoit le premier système de réfrigération basé sur le principe d’évaporation. C’est une première réflexion sur le rafraîchissement des bâtiments et en 1902, Wilis Haviland Carrier crée le premier système de climatisation moderne qui va prendre de l’ampleur face aux systèmes de rafraîchissement naturel.

En 1860, l’utilisation des poêles à pétroles et à fioul se développe : c’est un choc culturel et industriel pour la société qui commence à utiliser ces nouvelles technologies. Les impacts des poêles sont peu connus à cette époque et le combustible nécessaire est disponible à profusion. Il n’y a donc aucune nécessité de chercher des alternatives, comme pourrait l’être le puits canadien. Plus tard, en 1950, le chauffage central au fioul se développe puis au gaz en 1960. Le chauffage est envoyé dans chaque pièce à l’aide d’un réseau de tuyaux.

En 1912, c’est l’apparition du premier radiateur électrique (développement ultérieur dans les années 1970 avec le choc pétrolier). C’est la préparation du changement de moyens de production d’énergie en France qui s’accélère en 1963, lorsque EDF produit ses premiers watts d’électricité d’origine nucléaire : c’est le ’tout nucléaire français’. C’est un nouveau mode de production et de transformation d’énergie qui se développe et qui va de nouveau éclipser le puits canadien dont la nécessité ne se fait toujours par sentir. En revanche, on a besoin de consommer l’électricité produite : le puits canadien n’est donc pas utile car il ne consomme pas d’électricité. Dans les autres pays, se sont toujours les énergies fossiles qui dominent.

Photo de la centrale nucléaire de Fessenheim

En parallèle, après la naissance de l’écologie (scientifique) en 1866, de nombreux scientifiques et intellectuels remettent en question les modèles économiques existants, basés sur le progrès technologique. Leurs travaux dénonçant les dérives de la société moderne vont grandement influencer les militants écologistes des années 1960-1970. Le mouvement écologiste regroupe alors des personnes très différentes, scientifiques, syndicalistes, militants de 68, environnementalistes, artistes, etc…[4] Tous ont en commun de ne pas se reconnaître dans les partis politiques traditionnels ni dans les débats qui les animent.

L’opinion publique s’éveille suite aux chocs provoqués par les catastrophes écologiques de la fin des années 1960 (marée noire de Torrey Canyon en 1967 et pollution du Rhin par endosulfan en 1969). S’ensuivent des manifestations en France comme la lutte contre la création d’une station de ski dans le parc naturel de la Vanoise en 1970, contre les centrales nucléaires de Fessenheim et Bugey en 1971. Des réseaux militants se forment également en France comme les « Amis de la Terre », « Survivre et Vivre » ou « Écologie et Survie ».

En 1969, l’aération uniquement pas ouverture de fenêtres est interdite en France. Pour les logements neufs, la ventilation se fait soit grâce à des conduits à tirage naturel (l’air se déplace grâce aux différences de températures entre l’intérieur et l’extérieur de la maison et aux pressions du vent sur la maison), soit par ventilation mécanique (VMC). Les entrées d’air se trouvent dans les pièces principales tandis que les sorties se font par les pièces de service comme la cuisine, les toilettes, les salles d’eau, etc. Cette réglementation marque le début d’une réflexion sur la ventilation et la circulation d’air dans une maison afin qu’elle reste saine, ainsi que sur la consommation d’énergie.

Sur le plan international, les choses bougent également. En 1972 est organisée par l’ONU la conférence de Stockholm qui place pour la première fois les questions écologiques au rang des préoccupations internationales de façon pluridisciplinaire. 26 principes sont rédigés par les 113 états représentés et un large plan d’action contre la pollution est adopté. Cependant, des phénomènes encore mal connus comme la diminution de la couche d’ozone, l’appauvrissement de la diversité biologique ou la désertification ne sont pas évoqués. Par la suite, un « sommet de la Terre » regroupant des représentants scientifiques et politiques de toute la planète sera organisé tous les 10 ans.

Période post-chocs pétroliers

Le contexte suite aux chocs pétroliers

En 1973, c’est le premier choc pétrolier. Certes, en France, l’augmentation du prix du pétrole et du gaz favorise le développement de l’électricité d’origine nucléaire. Cependant, il avantage également le puits canadien qui semble se développer. En effet, de nombreuses recherches sur la géothermie haute, basse et très basse énergie ont lieu ainsi que la mise en place des premières réglementations thermiques. C’est d’ailleurs à cette période que l’architecte français Claude Micmacher utilise pour la première fois le terme de « puits canadien ». Cependant, il reste à la marge, même si de nombreux acteurs du secteur de l’énergie estiment qu’une transition vers la géothermie aurait pu être possible. Le puits canadien reste à la mode jusqu’à la baisse très importante du prix du pétrole dans les années 1980. Il sera alors oublié jusqu’à l’éveil des consciences face au changement climatique.

En parallèle au choc pétrolier, en France et depuis 1978, chaque préfet doit mettre en vigueur un règlement sanitaire. Ce dernier légifère notamment la qualité de l’air dans un bâtiment. Cela aurait pu être défavorable au développement du puits canadien car ce dernier pouvait ne pas répondre à ces critères de qualité de l’air (dépend des matériaux utilisés).

Photo - Exemple d’architecture bioclimatique (Lanxmeer)

La crise pétrolière va également apporter la preuve que le système capitaliste de consommation a ses faiblesses et marque une date importante pour le mouvement écologiste. Les « réflexes verts » vont être relayés par les médias et vont grandement familiariser la société avec des problèmes comme la consommation énergétique.

C’est également dans les années 1970 qu’on assiste à la naissance de partis écologistes partout en Europe. La sensibilité à la nature quitte le champ de la contestation pour s’intégrer aux choix de société.

En outre, les années 1970 marquent un tournant dans l’importance de la religion en Europe.[5] En effet, à partir des années 1970, l’importance de la religion dans la vie des Européens paraît reculer.[6] La pensée chrétienne a fortement influencé le rapport de l’homme avec la nature, faisant de la terre la propriété de l’homme qu’il peut exploiter à sa guise. « Que l’homme domine sur les poissons de la mer, sur les oiseaux du ciel, sur le bétail, sur toute la terre et sur tous les reptiles qui rampent sur la terre », lit-on dans la Genèse I, 26. Ainsi, en se détachant de plus en plus de la religion, les Européens questionnent le rapport de l’homme à la nature et le droit qu’ont ceux-ci d’en exploiter toutes les ressources.

Schéma du développement durable

Entre les années 1960 et 1970 naît un courant d’architecture appelé eco-tech, qui s’appuie sur la technologie pour résoudre des problématiques de gestion des habitats et d’intégration dans leur environnement.[7] Les années 1970 voient également naître l’architecture bioclimatique aux États-Unis après le choc pétrolier de 1973. Ce type d’architecture veut que chaque habitat s’intègre dans son environnement en utilisant ses caractéristiques sans pour autant le défigurer.

Deux tendances de construction se développent parallèlement dans les années 1980 : le low-tech et le high-tech. Le puits canadien s’appuie sur les deux. Il s’inspire en effet d’une technologie simple mais nécessite une étude pointue et des matériaux de qualité pour être efficace. Ces deux mouvements vont être réconciliés par la notion de « développement durable ». Celui-ci a été popularisé avec le Sommet de la Terre à Rio de Janeiro en 1992. Il s’appuie sur trois piliers : écologique, social et économique.

L’urgence écologique

Dans les années 1990, le monde se rend compte de l’urgence climatique.[8] Les négociations pour le protocole de Kyoto visant à réduire les émissions de gaz à effet de serre débutent en 1997. On notera également que la convention d’Aarhus de 1998 vise à établir une « démocratie environnementale » rendant les informations en matière d’environnement publiques. C’est également à ce moment là que le puits canadien renaît. En parallèle, la demande en énergie croît toujours plus, et les centrales nucléaires vieillissent. Il faut les rénover ou les renouveler, mais cela coûte cher et l’opinion publique n’y est pas favorable. De plus, la canicule de 2003 pose le problème du mauvais rafraîchissement des habitations. Des techniques moins traditionnelles pour tempérer l’air des habitations sont explorées.

Aujourd’hui, les conférences sur le climat se multiplient. L’opinion publique est de plus en plus sensible aux questions environnementales. D’après un sondage Eurobaromètre de 2008 réalisé sur les citoyens de l’Union Européenne, 75 % de la population considère que le réchauffement climatique est un problème très sérieux, sans grande différence selon l’âge ou le niveau d’études des personnes interrogées. Ce chiffre est en pleine croissance. Un sondage Eurobaromètre d’avril 2019 montre que le changement climatique est considéré comme l’un des deux plus gros problèmes de l’Union Européenne pour 16 % de la population en 2019, contre 5 % en 2010. 44 % des Européens se disent même prêts à payer leur énergie plus cher si celle-ci émet moins de gaz à effet de serre.

Pour répondre à ces problématiques, l’ADEME (Agence De l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie) met en place le principe de Maîtrise de la Demande d’Energie (MDE). Les pouvoirs publics souhaitent ainsi réduire la consommation d’énergie à travers une baisse de demande. Cela se traduit par exemple par la mise en place de nouvelles réglementations thermiques, où les bâtiments chercheront à tendre vers des BEPOS (Bâtiment à Energie POSitive). Il s’agit de bâtiments produisant plus d’énergie qu’ils n’en consomment, grâce à une meilleure gestion de la chaleur apportée par le soleil, à une ventilation plus performante (en utilisant des puits canadiens par exemple), ainsi qu’à la mise en place de panneaux solaires ou autre énergie verte.

Nonobstant ces mesures, le puits canadien peine à se développer à grande échelle, les usagers lui préférant souvent d’autres systèmes moins contraignants et plus performants (cf. annexe PAC géothermique qui bondit de 170% en 6 ans dans les années 2000).

D’aujourd’hui vers demain

Malgré une nette augmentation des installations de puits canadien depuis les années 90, cette technologie peine à se développer à grande échelle. Nous pouvons cependant penser que ce développement va continuer dans les années à venir, le puits canadien figurant dans les 4 installations favorisant la diminution de la consommation d’énergie citées dans la RT2020. De plus, le programme RAGE (Règles de l’Art Grenelle Environnement 2012) a publié en 2015 des documents sur les puits climatiques parmi lesquels se trouvent des guides de conception, de dimensionnement, d’installation, de mise en service, d’entretien, de maintenance et de performance. Le PACTE (Programme d’Action pour la qualité de la Construction et la Transition Energétique) a également publié en 2017 des calepins de chantier sur les puits climatiques.

Un autre élément peut nous permettre de penser que les pouvoirs publics continueront à promouvoir des technologies comme celle-ci : l’émergence du véhicule électrique. Le développement de ces nouveaux moyens de locomotion impose de nouveaux enjeux pour demain, car ils vont demander énormément de puissance simultanément pour être rechargés lorsque les gens vont rentrer du travail. Il faut donc redimensionner totalement les réseaux électriques et développer des moyens de réduire la consommation annexe d’électricité, en construisant des maisons passives par exemple.

En parallèle, la pensée écologiste est de plus en plus présente dans les consciences. Les années 1970 ont marqué un tournant dans la prise de conscience écologiste. Face à l’urgence climatique, des solutions sont mises en place par les différentes institutions. Maintenant au cœur des débats, l’environnement est une question importante pour les citoyens français et européens. Beaucoup se disent prêts à faire des efforts et adapter leur mode de vie, certains l’ont déjà fait. L’augmentation du nombre de puits canadiens depuis quelques années est sans doute le fruit de plusieurs facteurs. La prise de conscience écologiste et le sentiment de responsabilité des citoyens figurent sans doute sur la liste de ces facteurs.

Le puits canadien et la géothermie de surface actuellement autour du monde ...

Afrique

Actuellement, la géothermie de basse profondeur est utilisée majoritairement dans les secteurs du tourisme et de l’agriculture. C’est le cas pour des pays comme l’Algérie, l’Égypte, Madagascar, le Kenya, la Tunisie et le Maroc. Alors que d’autres pays tels que le Djibouti, le Malawi, le Rwanda ou la Tanzanie ne se servent quasiment pas de cette énergie car d’autres secteurs comme l’énergie fossile sont beaucoup plus attractifs d’un point de vue économique. Cependant, beaucoup de ces pays ont un grand potentiel géothermique et des études sont menées pour développer des projets dans le futur si la situation est plus favorable.

Malgré tout, certains projets de biomimétisme s’inspirent des termites afin d’exploiter l’inertie thermique du sol. L’architecte Mick Pearce a fait plusieurs projets allant dans ce sens. L’un d’eux est un centre commercial au Zimbabwe nommé Eastgate. Le climat étant très chaud dans cette région, Mick Pearce ne voulait pas avoir à mettre des climatisations énergivores dans tout le bâtiment, mais souhaitait plutôt le ventiler naturellement. Pour cela, il s’est inspiré des termites en créant une cheminée centrale évacuant la chaleur, ainsi que tout un réseau d’ouvertures pour permettre à l’air frais de s’engouffrer dans les bureaux. Cela offre la possibilité d’avoir une variation de température interne de 4°C à peine lorsqu’elle est de 14°C à l’extérieur.

Amérique

Parmi les nations sud-américaines, l’Argentine et le Brésil se démarquent comme les utilisateurs majeurs de la géothermie de surface, même si celle-ci reste précaire. Le Chili est aussi très volontaire pour investir dans des moyens de production d’énergie non-conventionnels, le gouvernement finance des entreprises privées qui font des études pour développer des systèmes géothermiques dans un futur proche.

Par ailleurs, il y a une grande présence de volcans actifs et inactifs dans la région caribéenne. Plusieurs nations commencent donc à investir dans des recherches pour exploiter leurs ressources géothermiques de grande profondeur tandis que la géothermie de surface se limite à des usages touristiques dans des hôtels et spas ou des processus liés à l’agriculture. On trouve aussi des pays comme le Honduras où il existe un marché géothermique en croissance pour répondre aux besoins de refroidir certains bâtiments tels que les supermarchés ou les logements individuels.

Les pays de l’Amérique du Nord suivent la tendance mondiale et ne sont pas très intéressés par le développement de la géothermie. Au Mexique par exemple, elle est presque inexistante (à l’exception de quelques spas et piscines). Aux Etats-Unis, le système le plus populaire et le plus grand concurrent du puits canadien est la pompe à chaleur géothermique, produisant 88% du total de l’énergie obtenue par la géothermie de surface. Enfin au Canada, les provinces du Quebec et l’Ontario sont connues pour être les plus utilisatrices de cette technologie.

Asie

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/89/Pompe_%C3%A0_chaleur_g%C3%A9othermique.jpg/323px-Pompe_%C3%A0_chaleur_g%C3%A9othermique.jpg

Schéma agrandi - Pompe à chaleur géothermique très utilisée au Japon

Historiquement, de nombreux peuples asiatiques ont utilisé les eaux thermales pour diverses fins, mais en ce qui concerne la climatisation, le secteur est très précaire sauf quelques exceptions. La Chine est l’une de ces exceptions. Le besoin de conserver l’énergie des bâtiments et de réduire les émissions de CO 2 Gaz à effet de serre, ont mené le géant asiatique à installer des pompes à chaleur géothermiques à un rythme très élevé. 60,32 millions de m2 bénéficient du chauffage géothermique dans les zones urbaines, et des secteurs tels que les serres et l’aquaculture utilisent de plus en plus l’énergie géothermique. Et au Japon, même si elles ne sont pas abondantes, des pompes à chaleur géothermiques sont installées dans tous les pays, remplaçant parfois des vieilles chaudières à pétrole.

Depuis quelques années, la Corée du Sud subit aussi une croissance du secteur géothermique, surtout pour ce qui est du chauffage individuel. Cela s’explique par les programmes de subventions du gouvernement pour promouvoir le développement durable.

Europe

De nombreux systèmes géothermiques sont mis en place, la pompe à chaleur géothermique (cf. annexe pompe à chaleur géothermique) étant l’un des plus populaires pour la climatisation. En Europe, le secteur d’application directe de la géothermie de surface … est le chauffage urbain. Cela s’explique par une intention de beaucoup de pays appartenant ou non à l’UE de réduire les émissions de CO2 en utilisant le potentiel énergétique propre aux territoires contenus dans leurs frontières. La Norvège, la Finlande et l’Islande sont des exemples de pays avec un fort potentiel géothermique et une grande tradition d’utilisation au cours du temps. Par ailleurs, en termes d’installations de systèmes de chauffages géothermiques urbains, la Turquie et l’Islande sont en haut du classement.

En Europe, le puits canadien n’est pas le système géothermique le plus utilisé pour la climatisation. D’autres systèmes similaires qui se servent du même principe sont souvent plus populaires. C’est le cas pour la pompe à chaleur géothermique, la Suède étant le pays qui possède le marché le plus grand en termes d’unités vendues, suivie de l’Allemagne. La Suisse et l’Allemagne ont actuellement un grand intérêt à faire une transition énergétique vers la géothermie de surface, et c’est dans ces pays que l’on constate une plus grande utilisation de puits canadiens en comparaison avec d’autres nations européennes. Ces deux pays cherchent à développer une nouvelle forme d’énergie qui permet entre autre de s’affranchir du nucléaire et de ses centrales vieillissantes.

En Allemagne notamment, le puits canadien classique commence à être remplacé par la PAC géothermique à échangeur air-saumure (i.e. l’énergie calorifique apportée par le saumure est transmise à l’air via la ventilation).

En Suisse, la géothermie de surface est beaucoup plus développée que dans certains pays d’Europe comme la France. D’après Geothermie-schweiz.ch[9], près de 90 000 sondes géothermiques verticales (SGV) (cf. annexe PAC géothermique) sont actuellement utilisées, principalement pour chauffer ou rafraîchir des maisons individuelles, et peuvent se trouver jusqu’à 500 mètres sous terre[1] (les SGV sont toujours considérées comme des systèmes de géothermie de surface ; en dessous de 500m de profondeur, on parle de géothermie de profondeur). Il est d’ailleurs intéressant de remarquer qu’il y a presque 4,5 millions de logements en Suisse [2], c’est à dire que 2% d’entre eux environ, qui sont équipés d’un tel dispositif.

Il est aussi possible d’installer des corbeilles géothermiques (cf. annexe PAC géothermique) lorsque le forage et l’installation d’une SGV, s’avèrent impossibles. À l’échelle des cantons, la Suisse essaie également de promouvoir la géothermie de surface pour sensibiliser le grand public et accélérer sa transition énergétique : le pays se présente lui-même comme un leader en termes de géothermie en Europe.

Finalement, le puits canadien a du mal à trouver sa place dans cette croissance géothermique en Europe, et il est souvent limité à quelques projets soucieux de construire des bâtiments écoresponsables. Il n’y a pour l’heure aucun mouvement significatif ni développement à une échelle industrielle.

Océanie

L’utilisation de pompes à chaleurs géothermiques commence à gagner de la popularité en Nouvelle Zélande et en Australie. L’industrie est très jeune, mais le besoin de climatiser de grandes zones urbaines ouvre les portes à l’installation de systèmes géothermiques. Le complexe résidentiel Fairwater (Sydney Ouest) et la ville de Christchurch (Nouvelle-Zélande) sont des exemples de zones urbaines où cette technologie commence à avoir une forte présence.

Conclusion de ce tour du monde

Nous avons eu l’impression que le puits canadien avait et a encore du mal à se développer et à s’imposer tandis que d’autres systèmes de géothermie de surface se développent et semblent avoir plus de succès. Suite à nos recherches, nous pensons que le puits canadien est un système de géothermie de surface assez à part tandis que les autres systèmes de géothermie de surface se rassemblent dans la grande catégorie des PAC et semblent limiter le développement du puits canadien.

Comment choisir son puits canadien ? (matériaux, dimensionnement, système de ventilation)

Dimensionnement

Le débit d’air

Le débit d’air est un paramètre important dans le dimensionnement du puits canadien. En effet, ce débit est encadré par le règlement sanitaire départemental qui doit être mis en vigueur par le préfet de la région dans laquelle on veut positionner son puits canadien.

La vitesse de l’air

La vitesse de l’air est directement liée au débit et à la dimension des tubes par la relation d = n ∗ S ∗ V OOOOOO

(d étant le débit, n le nombre de tubes, S la section du tube et V la vitesse de l’air). Elle se doit d’être assez rapide pour respecter le débit mais pas trop non plus afin de permettre les échanges thermiques avec le sol. En général, elle est de 3m/s.

La taille et la longueur des tubes

Les tubes ne doivent pas être trop gros pour faciliter les échanges. Afin de respecter le débit souhaité, il vaut mieux privilégier l’augmentation du nombre de tubes dans le sol plus que celle du diamètre.

Il est possible de déterminer la longueur du tube à considérer grâce aux données météo et aux caractéristiques de l’air extérieur, aux caractéristiques d’un tube (surface et rayon), aux caractéristiques du sol, et à la vitesse d’air que l’on souhaite avoir dans le puits (entre 1,5 et 4 m/s). Le programme PACTE[10] présente cette procédure de dimensionnement du réseau du puits climatique à la page 63 de son guide « Puits climatiques : conception et dimensionnement »[11].

Positionnement du tube

Pose de tuyaux pour un puits canadien

Pour ce qui est du positionnement du tube souterrain, il est préférable qu’il soit à une profondeur supérieure à 1,5 mètres afin d’avoir un réel impact sur la température de l’air. Cependant creuser au-delà de 3-4 mètres peut s’avérer très compliqué.

Il est aussi conseillé de placer les tubes selon une pente de 3% afin de pouvoir évacuer les condensats par écoulement.

Matériaux

Quelques impératifs à prendre en compte pour les tuyaux :

  • Paroi intérieure lisse : limiter les dépôts de saletés et de bactéries et, si les parois intérieures ne sont pas lisses, l’air circulera moins vite à l’intérieur des tuyaux. Si l’on choisit un tuyau annelé, il y a plus de risque que de la condensation se forme. 
  • Matériau inerte chimiquement pour éviter les dégagements de vapeurs toxiques lors de fortes chaleurs par exemple.
  • Matériau résistant pour assurer une bonne étanchéité (à l’eau, à l’air et au radon) : limiter les fissures et déchirures, limiter l’usure lorsque le tuyau est mis en place. Il faut également que le matériau soit résistant pour supporter le poids de la terre sous laquelle il est enfoui (risque de tassement et de perte d’étanchéité).
  • Raccords à effectuer sans colle entre les tuyaux pour ne pas avoir de dégagements toxiques dans l’air circulant dans le puits canadien lors de fortes chaleurs par exemple. 
  • Il est parfois recommandé d’appliquer un traitement antibactérien sur le produit mais on ne sait pas si cela améliore réellement la qualité de l’air. 
  • Le tuyau doit présenter une bonne conductivité thermique pour récupérer facilement la chaleur du sous-sol.
Quel matériau ?
Matériau Conductivité (W/mK) Commentaire
Polyéthylène haute densité (PE-HD) 0,35 très bonne : deux fois supérieure à celle du PVC - matériau le plus répandu pour construire des puits canadiens - prix moyennement élevé - facile à mettre en place, raccordements pour les tuyaux très divers et étanches - assez peu écologique - même s’il présente un intérieur annelé, son traitement antistatique facilite l’écoulement des condensats (qui restent assez importants) - ne dégage aucune vapeur toxique même en cas de forte chaleur et est très résistant.
Polyéthylène 0,35 très bonne - un prix assez bas - possède un intérieur lisse, ce qui aide à l’évacuation des condensats, et un extérieur annelé - malgré l’intérieur lisse, la condensation se forme rapidement, notamment les jours de grosse chaleur - matériau à résistance moyenne qui ne doit pas être enfouie trop profondément si l’on souhaite qu’il conserve sa longévité - pas suffisamment étanche : peut laisser passer l’air et les gaz comme le radon au niveau des raccordements - pas très écologique car il possède une énergie grise très élevée (reste apparemment plus écologique que le PVC) - on ne peut pas utiliser du polyéthylène recyclé pour les tuyaux d’un puits canadien car ils pourraient dégager des composés volatils dangereux - faire attention à la mise en œuvre : étant donné que c’est un conduit souple, il faut placer les tubes sur une couche de sable pour éviter le poinçonnement (déformation sous l’effet d’une charge[12]).
PVC (polychlorure de vinyle) 0,17 moyenne - matériau peu coûteux, très utilisé par le passé : beaucoup moins aujourd’hui car il est très polluant ce qui fait polémique. Plusieurs pays ont déjà commencé à limiter son utilisation (Danemark, Suède, Allemagne, Autriche, Suisse, …) - problématique pour la santé à cause des dégagements de chlore contenus dans le PVC rigide en contact avec la lumière et la chaleur dans l’air ambiant ou à cause des frottements de l’air. Ces risques sont néanmoins limités pour le puits canadien du fait de l’enfouissement des tuyaux - nombreux produits ajoutés lors de la fabrication, comme les retardateurs de flamme, peuvent être toxiques si jamais ils sont dégagés dans l’air - si la pression sur les tuyaux est trop importante, ceux-ci risquent de se déformer au niveau des raccordements (ovalisation) et donc de perdre leur étanchéité.
Béton 0,92 très bonne - solution peu utilisée car coûteuse et compliquée à réaliser : les joints doivent être réalisés avec précaution pour garantir l’étanchéité - bonne conductivité thermique : échange facilement de la chaleur avec le sol - très perméable : laisse passer le radon, ce qui est dangereux - assez difficile de réaliser des tournants en béton. 
Grès vitrifié 1,16 excellente : 4 fois supérieur au polyéthylène - solution régulièrement proposée pour construire des puits canadiens : matériau écologique (énergie grise faible) - très peu de condensation - forte résistance au temps (garanti 100 ans chez plusieurs constructeurs) - très étanche et non traité donc ne dégage aucune vapeur toxique - plus fragile que certains autres matériaux - solution la plus ancienne, probablement celle utilisée par les romains.
Polypropylène 0,35 très bonne - traité pour empêcher le développement de bactéries dans l’eau stagnante et accélérer l’évacuation des condensats - semble peu écologique - faire attention aux raccordements devant être étanches - durée de vie très élevée s’il est protégé du soleil - matériau très résistant.
Fonte [13] 50 excellente - solution également très utilisée pour les puits canadiens - apprécié pour sa résistance et sa durée de vie au moins égale à celle de la maison avec laquelle il est installé (150 ans) -facilité d’enterrer les canalisations car pas de risque de se casser sous le poids de la terre - recyclable (alliage de fer, de carbone, de silicium) - il arrive que de la rouille se forme à l’intérieur du tuyau, il faut donc traiter la fonte contre la corrosion -étanche.

Qualité du sol

La qualité du sol est importante pour obtenir un bon rendement du puits canadien. En effet, il faut qu’il y ait de bons échanges entre le sol et les tuyaux pour pouvoir modifier efficacement la température de l’air qu’ils contiennent.

Matériaux constituant le sol pour optimiser la récupération ou la transmission de chaleur

Propriétés thermiques des matériaux constituant le sol[14]

matériaux

masse volumique (kg/m3)

capacité thermique (kJ/kg.K)

conductivité (W/m.K)

minéraux 2650 0,80 2,90
sables 1700 à 2200 0,91 à 1,18 2,00
argile et limon 1200 à 1800 1,67 à 2,50 1,50
terre arable 1300 1,90 0,25

Certains constructeurs et livres sur les écohabitats conseillent d’avoir au fond du trou une couche de sable, et si possible humide, afin d’optimiser les échanges. Plus le sol est humide, meilleure est la conductivité thermique. Ce qu’il est important de prendre en compte est le fait qu’il faut éviter les échanges thermiques avec l’habitation mais également avec les autres tuyaux à proximité pour ne pas perturber les flux d’air et les échanges thermiques avec le sol. Certains recommandent d’éloigner les tuyaux d’une distance d’environ 5 fois leur diamètre.[15] Il est donc recommandé d’avoir un sol avec une faible capacité thermique et une conductivité élevée.

Ventilations mécaniques contrôlées

Pour un bon fonctionnement du puits canadien il est recommandé d’y coupler une ventilation mécanique contrôlée (VMC). Cette ventilation permet de forcer la circulation de l’air dans le bâtiment.

Schéma > VMC simple flux

La VMC simple flux consiste à placer un ventilateur à la sortie du puits canadien afin de forcer la prise d’air par ce dernier. Cette entrée d’air dans le bâtiment est équipée d’un filtre, d’un régulateur d’humidité pour l’air ainsi que d’un régulateur de température.

Schéma > VMC double flux

VMC double flux avec échangeur de chaleur

La VMC double flux consiste à utiliser l’air sortant afin de réguler la température de l’air entrant. Par exemple en hiver, l’air sortant du bâtiment sera plus chaud que l’air entrant, il permettra donc de réchauffer ce dernier. Il existe deux types de VMC double flux qui fonctionnent : soit par un échangeur de chaleur (le tuyau d’air sortant est enroulé à celui entrant), soit par un système de recyclage qui consiste à réinjecter une partie de l’air sortant dans l’air entrant.

Schéma > VMC double flux avec recyclage

Prix

En tenant compte du fait qu’il n’existe pas de norme qui explique exactement ce qu’est un puits canadien, il n’est pas possible de donner un coût moyen du puits canadien mais seulement une fourchette de prix, ce dernier dépendant de la qualité des équipements utilisés pour l’installation ainsi que de la façon de l’installer (auto-constructeur ou appel à un professionnel). Néanmoins, le prix minimal pour une installation correcte semble être de 3500 euros.

L’avantage économique d’installer un puits canadien lors de la construction d’un nouveau bâtiment réside dans le fait que l’on peut profiter des engins de terrassement utilisés pour les fondations du bâtiment. Dans le cas contraire, lors de la rénovation d’un bâtiment déjà existant, il faut tenir compte du coût des travaux de terrassement nécessaires. De plus, comme il n’existe pas de crédit d’impôt dédié à ce type d’installation, le temps d’amortissement du coût de l’installation est plus long.

Chiffres liés à l’énergie

D’après l’ADEME, le secteur du bâtiment est celui qui consomme le plus d’énergie[16] : 43% de l’énergie finale totale. On comprend alors l’enjeu des prochaines années de réduire la consommation du bâtiment pour tendre vers des bâtiments BEPOS (à énergie positive).

De plus, dans le tertiaire, la climatisation correspond à 7% de la consommation finale du bâtiment [17]. Sa consommation est cinq fois supérieure dans le secteur résidentiel. Le puits canadien pourrait être alors une solution comme nouveau moyen de climatiser, tout en réduisant la consommation d’énergie du bâtiment.

Popularité

Sondage

Nous avons réalisé un sondage auprès de 142 personnes pour connaître leur opinion sur la géothermie et plus particulièrement sur le puits canadien.

Etant donné que nous avons relayé le lien du sondage via nos réseaux sociaux, le profil des personnes interrogées est assez stéréotypé. Nous sommes conscients de ce biais. Il y a deux profils type : un étudiant ou un lycéen âgé de moins de 25 ans (80 % des sondés) ou un travailleur ayant fait des études (cadre ou profession intellectuelle supérieure : 15 %). Les étudiants vivent majoritairement en ville (67%) alors que les travailleurs vivent de manière assez équilibrée en ville, en périphérie ou à la campagne.

La grande majorité des sondés dit se soucier de la préservation de l’environnement (80 % a plus de 7 sur une échelle de 1 à 10), cependant seuls 15 % considèrent faire de réels efforts (plus de 7 sur une échelle de 1 à 10).

Graphique - Résultats du sondage sur les économies permises par la géothermie

Pour plus de 90 % des interrogés, la géothermie a une image très positive. Les réponses spontanées qui reviennent le plus souvent pour expliquer cette impression sont : la géothermie est une énergie renouvelable, elle n’est pas chère, elle est écologique, non-polluante et permet de réaliser des économies d’énergie. Les réserves exprimées par les quelques réfractaires sont en rapport avec la difficulté d’installation et son coût d’investissement.

En ce qui concerne le puits canadien, 50 % des personnes n’en ont jamais entendu parler et 18 % disent connaître le principe. Ici encore, nous sommes conscients que ce facteur est influencé par le fait que certains des interrogés font partie de notre entourage proche et qu’ils ont dû entendre parler du principe grâce à nous.

Graphique - Résultats du sondage sur la connaissance du puits canadien

Cependant, malgré la connaissance limitée du puits canadien, 58 % des interrogés se font une image positive du procédé. Outre le fait que la quasi-totalité des connaisseurs se font une bonne impression du puits canadien, une petite minorité de ceux qui ne le connaissent pas n’ont pas mis d’appréciation neutre. Sans doute le terme de « puits canadien » a-t-il une connotation sympathique.

Graphique - Résultats du sondage sur les économies permises par un puits canadien

Après une brève explication du principe, nous avons demandé si, dans l’optique où les interrogés devaient faire construire une maison, ils envisageraient le puits canadien. 63 % ont répondu « oui » et 35 % « je ne sais pas ». La simplicité, le respect de l’environnement et la proximité avec la nature séduisent. Cependant, certaines personnes craignent que ce procédé ne soit pas rentable et demandent le rendement d’une telle installation. 90 % des personnes ont également répondu penser que ce système permet de réaliser des économies d’énergie.

La géothermie a bonne réputation auprès d’un échantillon de personnes qui se disent soucieuses de l’environnement. Outre l’intérêt économique, les personnes interrogées voient également (et surtout) un moyen de produire de l’énergie en limitant son impact sur la planète. Peu de personnes connaissent le principe du puits canadien. Cependant, le terme « puits canadien » et son image ont une connotation positive. Ce procédé apparaît comme naturel et très peu énergivore.

Médias

Fréquence Terre, une radio dédiée à des sujets qui concernent l’environnement et l’écologie, a diffusé un podcast à propos du puits canadien[18] le 25 Avril 2014.

L’ADEME a également publié sur sa chaîne YouTube, un reportage parlant du puits canadien, réalisé par ’La maison France5’[19].

Installations

Nous avons trouvé quelques chiffres à propos du nombre d’installations renseignés par des entreprises qui vendent des puits canadiens.

Eole[20], située à La Bouilladisse au nord de Marseille, indique que plus de 400 installations ont été réalisées en habitat, et plus de 20 puits canadien ont été installés dans le secteur tertiaire en France, Europe et Afrique. Cette entreprise a vendu son premier puits canadien en 2004 en France.

PAM ELIXAIR[21], située à Saint-Gobain ville proche de Marseille, a installé plus de 100 puits canadien depuis 2012 sur des bâtiments individuels ou tertiaires. De plus cette entreprise détient un avis technique, gage de qualité, valable jusqu’en 2020 et consultable sur son site.

Cependant, il nous est difficile de nous prononcer sur la fiabilité de ces chiffres étant donné qu’ils proviennent de constructeurs de puits canadiens, qui peuvent ne pas être objectifs.

Limites du puits canadien

Des limites d’efficacité

Pour essayer de comprendre si oui ou non le système du puits canadien est efficace, nous avons cherché à quantifier son efficacité. Pour cela, nous avons donc fait des simulations numériques de puits canadien et avons trouvé des chiffres issus de systèmes de la vie réelle. Tous les détails et les conclusions précises sont développés en annexe. Nous allons voir ici les principales conclusions.

De nos études, nous avons pu voir que le puits canadien est un système dont l’efficacité est fortement dépendante de la situation géographique et de la nature du sol dans lequel il est implanté. Il est d’ailleurs presque inefficace dans les régions côtières et les régions du sud pour une utilisation de chauffage.

Nous avons également observé que le puits canadien est beaucoup plus efficace énergétiquement pour une utilisation de climatisation dû à la température moyenne du sol qui oscille autour de 9 °C, une température environ 10°C en dessous de la température de confort.

D’ailleurs, de nombreux fabriquant biaisent les résultats de l’efficacité du puits canadien en mettant en avant les calculs des deux périodes sommées ou en ne parlant que d’efficacité de refroidissement. Alors que le refroidissement en été est généralement plus une solution de confort, on ne peut donc pas toujours véritablement parler d’économies d’énergie à cette période.

Les promoteurs du puits canadien ont également tendance à parler des performances des systèmes couplés à une VMC double flux car cette technologie permet de multiplier par trois l’efficacité du puits climatique. Or une VMC double flux peut être installée indépendamment du puits canadien et c’est un système qui n’utilise aucunement la géothermie.

Des limites de confiance

Même si des cas de personnes convaincues par le puits canadien existent, ils restent marginaux. En effet, comme nous l’avons montré, le puits canadien a du mal à faire sa place. Dans de nombreux cas, la construction d’un puits canadien s’est faite malgré l’avis défavorable de l’architecte. Par exemple, dans notre étude de cas, l’architecte était peu convaincu de ce système car il manquait de preuves de son efficacité. En effet, c’est un système peu utilisé donc construire un puits canadien dans les années précédentes était et reste aujourd’hui encore une sorte de « saut dans l’inconnu ».

Une autre raison expliquant les limites de confiance est l’efficacité du puits canadien. Ce système reste un système cher avec peu de retour sur investissement surtout qu’il n’est qu’une solution de préchauffage et qu’il faut en plus penser à investir dans un autre système de chauffage. Dans l’exemple de fiabitat[22], un coût de 3000 € pour une économie de 114 € par an mène à un minimum de 27 ans pour le rentabiliser, sans compter l’entretien. Surtout que la durée de vie d’un puits canadien est difficile à estimer puisque cela ne fait que 15 ans que l’on a vraiment commencé à en parler. Cependant, le puits canadien reste une solution assez écologique donc malgré le coût économique important, nous pouvons être en mesure de nous demander si du point de vue environnemental, ce genre de système n’est pas préférable à utiliser.

Impact environnemental

Le puits canadien pose quelques problèmes vis-à-vis de l’environnement. D’abord, la présence des tuyaux dans le sol ne permet pas qu’il y ait des arbres sur le terrain. Ensuite, l’installation peut avoir un léger impact au niveau de la zone du puits canadien. En effet, il faut déplacer beaucoup de terre pour enfouir les tuyaux. Ce déplacement peut déranger les espèces vivantes présentes dans le sol telles que les vers de terre. Ces espèces étant responsables de la formation d’humus, on peut penser que celle-ci risque d’être perturbée lors de l’installation d’un puits canadien. Cet impact reste tout de même limité car la terre étant ensuite remise par-dessus les tuyaux, les animaux peuvent y retourner.

Finalement, le puits canadien a un impact assez limité sur l’environnement. Le plus gros facteur de pollution reste la fabrication des matériaux utilisés, notamment pour les tuyaux. Mais comme il est indiqué dans la partie « Matériaux », il existe des alternatives plus naturelles que le plastique comme le grès pour encore limiter cet impact. Il est donc possible de réaliser une installation qui soit peu négative pour l’environnement.

Impact sur la santé

Si l’installation du puits canadien n’est pas faite correctement, celui-ci peut présenter des risques pour la santé. En effet, il peut y avoir une détérioration de la qualité de l’air envoyé dans l’habitat, d’abord à cause de l’eau stagnante si elle est mal évacuée.

Un autre facteur de risque est la présence de radon dans l’air. Le radon est un gaz radioactif présent dans le sol. Il est issu de la décomposition d’autres éléments radioactifs tels que le radium ou l’uranium. S’il est inhalé, il peut être un problème pour la santé. En effet, c’est un composé radioactif qui, irradie les voies respiratoires et augmente les risques de cancer du poumon. D’après le Ministère des Solidarités et de la Santé [23], la concentration de radon dans l’habitat ne doit pas émettre plus de 300 Bq/m3. Or si les conduits du puits canadien sont mal isolés de l’extérieur, du radon risque de se fixer à l’air qui circule dans les tuyaux et donc d’arriver dans la maison.

Annexes

Trajectoire

Pour ce projet, nous avons imaginé une représentation graphique donnant l’importance de l’utilisation de systèmes fonctionnant sur des principes similaires au puits canadiens en fonction du temps. C’est une version très simplifiée mais visuelle de la chronologie complète.

Chronologie complète

Dans cette partie, nous avons regroupé l’ensemble des événements qui nous paraissaient avoir influencé la trajectoire du puits canadien.

Dates

Evenements

Entre 15000 et 12000 ans av J.C.   Peuple vivant à côté du Jourdain qui a connu un changement climatique très important, qui les poussa à construire leurs habitations en conséquence, à une profondeur d’1m40. Dans chaque bourg était construite une « maison » plus grande qui abritait un puits qui servait à piéger l’air froid nocturne. Un des premiers exemples d’utilisation de géothermie de surface.[1]
4500-3950 ans av J.C.  Néolithique Final  : ’La Peña de los Gitanos’ à 6 km au nord-est de Montefrio, Grenade. Ces grottes ont servi d’abris naturels pour les premiers habitants de la région.
2000 ans av J.C.   Cappadoce, Turquie : Des villages entiers sont construits à même la roche pour se protéger des ennemis mais également pour profiter de la géothermie naturelle.
1er millénaire avant J.C.   Égyptiens du nouvel empire : La température de la nuit étant plus fraîche que celle du jour, les gens fortunés faisaient entrer de l’air frais dans leur cave la nuit. Lorsqu’il faisait chaud dans l’après-midi, ils ouvraient la porte de la cave pour apporter un courant d’air rafraîchissant. La climatisation de l’époque reposait donc sur l’architecture des habitations.
Aux alentours de l’an 0   La domus romaine était construite autour de l’Atrium. Pendant la nuit, l’air frais descendait le long du toit et passait par le trou rectangulaire où se trouvait l’atrium. L’ensemble de son architecture était réfléchi pour préserver l’air frais de la nuit, favoriser la circulation de l’air et rafraîchir par évaporation de l’eau de pluie. Réflexion dans l’architecture des systèmes de réfrigération naturelle.[1]
Moyen-Âge  Apparition des premiers poêles en céramiques (combustion du bois) : Ils prennent peu de place et leur taille est adaptable pour chaque type d’habitation contrairement au puits canadien qui nécessite un espace extérieur assez important. 
15ème siècle  Fort de Bahla en Oman : une tour à vent sur un bâtiment défensif (reconnu depuis environ 500 ans).
16ème siècle  Début d’excavation des ’Grottes de Sacromonte’, à Grenade, par des populations majoritairement musulmanes, juives et gitanes. 
18ème siècle  Construction des chambres de Sirocco à Palerme : captent le vent sec et chaud et l’emmènent vers une source d’eau (artificielle ou naturelle) dans une grotte afin que l’air s’y refroidisse et se charge en humidité (utilisation de l’air).
Autour du 18ème siècle Création de conduits entre des habitations et des galeries drainantes d’eau de pluie en Provence. Système permettant de refroidir en utilisant la température fraîche dans les canaux souterrain et humide. Création du puits provençal.
Début du 19ème siècle  A Kashan : maisons traditionnelles construites par de riches marchands avec des Bagdir (= tour à vent en Iranien).
1851  James Harisson, un australien, conçoit le premier système de réfrigération basé sur le principe d’évaporation. [1]
1860  Premiers poêles à pétrole et à fioul : c’est un choc culturel et industriel pour la société qui commence à utiliser ces nouvelles technologies. Les impacts des poêles sont peu connus à cette époque et le combustible nécessaire est disponible à profusion. Il n’y a aucune nécessité de chercher des alternatives.
1902  Willis Haviland Carrier, un américain, créé le premier système de climatisation moderne qui va prendre de l’ampleur face aux systèmes de rafraîchissement naturel.
1912  Premier radiateur électrique (développement dans les années 1970 avec le choc pétrolier).
1942  Premier réacteur nucléaire mis en route à Chicago, aux USA.
1950  Apparition du chauffage central au fioul puis au gaz en 1960 (le chauffage traverse chaque pièce à l’aide d’un réseau de tuyaux). C’est une modernisation du mode de chauffage efficace et qui nécessite peu de place, utilisable en ville. 
1963  EDF produit ses premiers watts d’électricité d’origine nucléaire. C’est le ’tout nucléaire français’.
1969  Interdiction de l’aération uniquement par ouverture de fenêtres en France.
1973  Premier choc pétrolier : l’augmentation du prix du pétrole et du gaz favorise le développement de l’utilisation de l’électricité ainsi que le développement du puits canadien, à la marge.
1974  Implémentation de la première réglementation thermique (RT) en France suite au choc pétrolier. Elle a pour objectif de faire baisser de 25% la consommation énergétique des bâtiments résidentiels neufs.
1977  L’architecte Claude Micmacher, pionner de l’écoconstruction, est le premier à employer le terme ’puits canadien’ dans son ouvrage ’Manuel de construction rurale’.
1982  Le second choc pétrolier aboutit à la mise en place de la deuxième réglementation thermique. L’objectif : réduire la consommation énergétique de 20% par rapport à celle de 1974.
1985  Le prix du fioul chute ce qui entraine la régression de l’utilisation des énergies vertes. 
1987  Le radon entre dans la liste des substances cancérigènes.
1988  Troisième RT : les exigences de performances des systèmes énergétiques sont étendues aux bâtiments non résidentiels.
Années 1990  Avec le soutien de l’ADEME, la MDE (Maîtrise de la Demande d’Énergie) est introduite en France. Elle vise la diminution de la consommation générale d’énergie à travers la demande plutôt que l’offre.
1997  Début du premier démantèlement d’une centrale nucléaire : celle de Brennilis. Les centrales vieillissent et en construire de nouvelles coûte cher (surtout que l’opinion publique s’y oppose). Il faut trouver des alternatives. 
2000  Réglementation thermique : à la différence des réglementations précédentes, elle exige un confort d’été des bâtiments à travers le coefficient TIC (Température Intérieure Conventionnelle). Elle vise une réduction de la consommation énergétique de 20% pour les bâtiments résidentiels et 40% pour les tertiaires par rapport à la RT 1988. 
2003  Canicule en Europe. Environ 15 000 décès en France. 
2005  Réglementation Thermique : privilégie les énergies renouvelables. Un bâtiment climatisé ne peut pas consommer plus qu’un bâtiment non climatisé. 
2007  Record de vitesse avec une voiture électrique : Roger Schroer roule à plus de 487 km/h. 
2002-2008  Le marché français des PAC géothermiques augmente de 170% et fait de la France le deuxième parc de production installé en Europe après la Suède. Cette technologie ne nécessite pas de moyen de chauffage supplémentaire, possède un bon rendement et est fiable. De plus, un encadrement qualitatif est développé (certifications des équipements, charte des fabricants et installateurs, ...). 
2012 - Juillet  L’ADEME précise que l’état du marché actuel sur le puits canadien ne permet pas de garantir l’efficacité des puits climatiques par manque d’offres industrielles et de compétences reconnues. 
2012  Le secteur des bâtiments absorbe 44,5% de la consommation d’énergie finale en France.
2012  Réglementation thermique : plus exigeante que les autres RT et basée sur le label BBC (Bâtiment Basse Consommation), elle s’applique à tous les bâtiments neufs (sauf quelques exceptions). Elle a pour objectif de limiter la consommation énergétique à un maximum de 50 kWhEP/(m2.an).
2013  Projet Fondatherm® du pôle Tenerrdis : système de blocs de béton creux qui constituent la fondation du bâtiment et récupèrent la chaleur du sous-sol en laissant circuler l’air à l’image d’un échangeur air-sol. Fonctionne sur le même principe que les puits climatiques. 
2014  Lancement d’un championnat de formule E organisé par la FIA (Fédération Internationale de l’Automobile). La voiture électrique se fait une place dans la société, ce qui pose une nouvelle problématique : Il faut repenser le réseau électrique et réduire la consommation générale d’énergie pour pouvoir supporter la recharge rapide simultanée des batteries de tous les véhicules sur le marché. 
2015 - Mars  Le programme RAGE (Règles de l’Art Grenelle Environnement 2012) publie plusieurs documents à propos des puits climatiques : guides sur la conception et le dimensionnement, sur l’installation et la mise en service, sur l’entretien et la maintenance ainsi qu’un rapport sur les performances des puits climatiques (Août 2014). 
2017 - Janvier  Programme d’Action pour la qualité de la Construction et la Transition Énergétique (PACTE) qui publie un calepin de chantier sur les puits climatiques en habitat individuel et en tertiaire en Janvier 2017. 
2020  Nouvelle norme RT2020 pour la réglementation thermique. Elle visera probablement à avoir de bâtiments qui produisent de l’énergie au lieu de la consommer (Bâtiments à Énergie Positive BEPOS). Le puits canadien est inscrit dans les 4 exemples d’installations favorisant la production d’énergie, accompagné des panneaux solaires thermiques, poêles à bois et ballons thermodynamiques. 

Un système existant depuis les romains ?

Mettons un terme à une idée reçue : NON, nous ne pouvons pas affirmer que le puits canadien existait à l’époque romaine ! En effet, nous n’avons, aujourd’hui, trouvé aucune information qui permettrait de prouver que ce système était déjà utilisé durant l’Antiquité romaine. En contrepartie, nous ne pouvons pas prouver que cette idée reçue est fausse, mais nous avons tout de même une piste.

L’Hypocauste pourrait être la clé du quiproquo. Il s’agissait d’un moyen de chauffage des bâtiments par circulation de fumée chaude sous le sol, effectivement utilisé par les Romains. Cependant, dans ce système aucune utilisation de la géothermie, puisque le chauffage est au bois grâce à un four central.

On peut ainsi trouver des ressources qui font un lien entre Hypocauste et puits canadien mais pas pour des raisons géothermiques. On peut par exemple lire dans une thèse de 2002[24] : « L’utilisation d’échangeurs air/sol pour le préchauffage et le rafraîchissement des bâtiments remonte fort loin dans le temps, des civilisations anciennes utilisant déjà des hypocaustes ». Ainsi, de site internet en site internet ne citant pas leurs sources, l’information s’est sûrement déformée au point de faire croire que le puits canadien existe depuis les Romains. De nos recherches nous n’avons pas eu de trace de cette affirmation avant 2002. Ceci pourrait avoir plusieurs explications : soit cette idée reçue est effectivement apparue à ce moment, soit nous pourrions l’expliquer par le fait qu’avant 2003 et sa canicule, le puits canadien était un système encore moins connu du grand public.

Il faut également comprendre pourquoi cette information aurait pu aussi bien se diffuser. Dire que les Romains utilisaient déjà ce système peut servir plusieurs propos. Cela peut par exemple permettre de mieux marquer les esprits ou encore d’agir, dans l’imaginaire collectif, comme une preuve de l’efficacité de cette technologie. C’est enfin une information rapide a ajouter dans un article et qui permet d’introduire rapidement le sujet, c’est donc très pratique. Le mystère reste donc entier …

Simulation numérique de puits canadiens

Démarche

Dans cette annexe, nous allons nous intéresser à l’efficacité énergétique du puits canadien. Mais rappelons tout d’abord que cette technologie n’est pas un système de production d’énergie, par conséquent, on ne peut pas exactement la comparer à un système de chauffage ou refroidissement classique comme une pompe à chaleur ou une chaudière.

Dans cette étude, nous allons nous concentrer sur l’utilisation de puits canadien chez le particulier. Nous avons choisi de nous intéresser à cette configuration car même si des exemples pour des bâtiments communautaires existent (voir étude de cas), ils restent tout de même marginaux.

Pour plusieurs raisons nous avons décidé de nous tourner vers la simulation numérique. Celle-ci nous permet d’étudier n’importe quel puits canadien en rentrant ses paramètres. Nous pouvons donc voir l’influence de ces derniers (position géographique du puits, etc) sur l’efficacité du système. Nous avons utilisé le programme puicana V1.0 développé par Guillaume Varet et Marien Billard dans le cadre d’un Projet d’Initiation à la Recherche et Développement à l’INSA Lyon (Département Génie Civil et Urbanisme). Ce logiciel nous a été conseillé par Frédéric Kuznik, directeur du Centre d’Energétique et de Thermique de Lyon (CETHIL). Ce programme utilise le logiciel de simulation thermique TRNSYS module 460, qui permet de simuler un puits canadien.

Avant de commencer l’étude, nous tenions à préciser que ce programme ne simule pas de puits canadien équipés de VMC double flux. Ainsi, nous pourrons voir ses réelles performances en tant que système utilisant la géothermie de faible profondeur car la plupart des constructeurs de puits canadiens montrent les performances avec VMC double flux. Cela nous parait biaisé du fait que ce système peut être installé dans n’importe quelle maison, indépendamment d’une utilisation de la géothermie. Cependant, la simulation prend en compte l’utilisation d’un by-pass.

Le puits que nous avons construit a été dimensionné selon des caractéristiques moyennes pour subvenir aux besoins de ventilation d’une maison de campagne pour 4 personnes.

Caractéristiques du puits simulé

Surface maison 180 m2
Débit de ventilation 180 m3/heure pour remplacer 1/3 du volume de la maison par heure conformément aux réglementations [25]
Vitesse d’air 2 m/s
Longueur du tuyau 80 m (un temps passé dans le tube de 40 secondes)
Matériaux Polyéthylène Haute densité, matériaux le plus répandu

Les caractéristiques du sol seront rentrées en fonction de la situation géographique du puits étudié en se basant sur la carte : « La texture des horizons supérieurs du sol en France métropolitaine »[26].

D’une rapide étude de marché, nous estimons que le coût total de cette installation est d’environ 4.000 €.

Résultats : Influence de la géographie

Pour étudier l’influence de la géographie sur les performances du puits canadien nous allons étudier différents puits ayant les mêmes caractéristiques techniques autour de différentes villes.

Etude de l’efficacité de différents puits canadiens en fonction de l’implantation géographique
Lieu Type de sol Economie chauffage (kWh/an) Economie climatisation (kWh/an)
Bordeaux Sableux 184,7 638,4
Chambéry Sablo-Limoneux 532,9 604,7
Clermont-Ferrand Argileux 319,0 548,6
Lille Limoneux 305,3 268,0
Lyon Sablo-Limoneux 391,7 769,5
Nantes Limoneux 237,0 561,6
Nice Sableux 52,3 1092,0
Paris Limoneux 334,2 459,4
  • Graphiques de comparaison de la température à l’entrée et à la sortie du puits canadien simulé près de différentes villes françaises en fonction des heures (sur un an) > à voir à la source
    Analyse des résultats :

Le puits canadien est donc un système qui est plus rentable en été qu’en hiver ce qui est d’autant plus vrai dans des régions du sud de la France comme autour de Nice. Cela est cohérent avec le graphique de température du sol en fonction des mois de l’année[27]. En été, le sol à 2 m de profondeur est à environ 12 °C. Ainsi, un puits canadien à Chambéry par exemple, peut faire baisser la température de l’air de 30 °C à 18 °C, soit une différence de 12°C. Au contraire en hiver, le sol à une température d’environ 6 °C va difficilement réchauffer un air de -2°C à 4°C soit une différence de 6°C.

On peut aussi observer que les puits « côtiers » sont moins rentables face au puits « continentaux » du fait de la stabilité plus grande des températures dans ces régions. Nos conclusions sont d’ailleurs ici cohérentes avec les expériences d’une personne enNormandie sur son propre puits canadien [28]. Ses résultats sont intéressants car ils donnent quelques chiffres et permettent de conclure que l’utilisation d’un puits canadien dans son cas n’est pas rentable. En revanche, son installation est à eau glycolée, il y a donc une limite de comparaison avec nos résultats.

De nos recherches, nous avons vu que de nombreux constructeurs mettent en avant l’efficacité globale du puits climatique en sommant les économies de chauffage et de refroidissement. Le problème est que l’utilisation de cette technique en été relève généralement plus d’un confort que d’une véritable nécessité. D’autant plus que beaucoup de maisons ne possèdent pas de système de climatisation. Dans les maisons qui n’auraient pas prévu de solution de refroidissement nous pouvons considérer qu’il ne s’agit pas d’une vraie économie. D’autres fabricants comme Eole [29] mettent en avant sur leur site des performances uniquement de refroidissement sans préciser sur quelles installations ils se basent.

Malheureusement, ce logiciel semble montrer ses limites. L’économie énergétique engendrée par un tel puits semble être sous-estimée face à d’autres chiffres disponibles sur internet. Nous avons tout de même décidé de donner ces résultats car ils nous paraissent intéressants sur l’évolution des paramètres entre eux. Nous avons aussi cherché d’autres chiffres mais les seuls auxquels nous avons eu accès sont des chiffres issus de constructeurs de systèmes écologiques comme le puits canadien. Il faut donc également faire attention à ce que ces chiffres ne soient pas surestimés.

Etude de chiffres d’un constructeur

Prenons les exemples qui nous sont donnés sur le site de fiabitat [22]. Le site nous présente trois graphiques, le premier compare un système sans et avec puits canadien, le deuxième un système sans et avec puits canadiens + double flux et le troisième nous montre la même comparaison que le premier graphique mais cette fois dans une maison très efficace énergétiquement.

Que faut-il en retenir ? En comparant les deux graphiques, on peut estimer que dans un système puits canadien + double flux, le double flux participe à 2/3 des économies d’énergie. On voit d’ailleurs que dans la situation 1 l’installation permet d’économiser 113 € soit environ 1 200 kWh sur un an (pour un prix de 0,095 € le kWh), soit des chiffres environ 3 fois supérieurs aux notre (pour véritablement comparer il faudrait avoir le détail des puits en étude). On voit donc qu’il faut se méfier des gens promouvant avec de très bons chiffres car ils sont généralement obtenus grâce à un système double flux.

Le site nous dit également clairement : « Le puits canadien […] n’est ici utile que pour produire un rafraîchissement estival ». Ceci renforce nos conclusions basées sur la simulation.

Enfin, la comparaison entre le premier et le troisième graphique nous montre qu’un puits canadien dans une habitation où l’énergie est déjà à faible coût (généralement dans les maisons neuves et écologiques), le puits canadien est encore moins rentable. Or c’est généralement dans ce type de maison que l’on construit actuellement des puits canadiens.

Etude de cas : Gymnase de l’équinoxe (69230 St Genis Laval)

Photo du gymnase de l’Equinoxe de Saint-Genis-Laval

Le gymnase de l’Equinoxe situé à Saint-Genis-Laval est un exemple de bâtiment collectif possédant un puits canadien. Nous allons essayer d’identifier quels ont été les différents facteurs qui ont amené à ce choix d’installation. Toutes nos informations proviennent d’un entretien avec Mme Pascale PASO, responsable du service des sports de la mairie de Saint-Genis-Laval. Nous la remercions de nous avoir accueillis et d’avoir répondu à nos questions.

Saint-Genis-Laval est une commune faisant partie de la métropole de Lyon, comptant un peu plus de 20000 habitants. En 1997, le lycée Descartes est construit sans gymnase. Les lycéens ont donc dû se déplacer dans toute la ville en bus pour suivre les cours d’EPS. La mairie était également obligée de louer certaines installations d’autres communes pour répondre aux besoins des associations et des établissements scolaires. En 2001, une nouvelle équipe municipale a été élue et la construction d’un nouveau gymnase fut l’une de leurs promesses de campagne.

La mairie fait alors appel à un cabinet de conseil pour évaluer les besoins en termes d’installations de la commune et pour connaître les attentes des Saint-Genois (établissements scolaires, associations, résidents,…). L’équipe municipale voulait anticiper en amont le projet pour ne pas être déçue du résultat, comme cela s’était déjà produit pour d’autres infrastructures.

L’équipe municipale était sensibilisée aux questions environnementales. Le nouveau gymnase se voulait alors écologique mais aussi bien intégré dans le paysage. Il deviendrait un « phare » en faisant rayonner la ville de Saint-Genis-Laval pendant la réception d’équipes extérieures. La mairie a donc pris la décision de faire appel à l’Agence Locale de l’Energie et du Climat (anciennement ALE) pour les guider dans leur projet. Dans l’appel d’offres, il était précisé que la mairie recherchait un architecte à la fois spécialisé dans les installations sportives et sachant intégrer des normes environnementales.

Photo d’une pancarte affichée à l’intérieur du gymnase expliquant le principe du puits canadien

Avec l’aide de l’ALEC, 8 cibles de Haute Qualité Environnementale ont été choisies. Les quatre cibles prioritaires étaient : relation harmonieuse du bâtiment avec son environnement, gestion de l’énergie, gestion de l’eau et gestion de l’entretien et de la maintenance. Pour cela, différents dispositifs ont été mis en place : une chaudière bois, la toiture végétalisée, la récupération des eaux de pluie, le puits canadien et une ventilation double flux.

L’idée du puits canadien est venue de l’échange avec l’ALEC. L’architecte n’était pas convaincu par le procédé car, selon lui, il n’avait pas fait ses preuves et il n’avait pas assez de chiffres. Le puits canadien a finalement été choisi pour un besoin d’affichage de la mairie. En effet, ce procédé « eco-friendly » renforçait l’image verte du gymnase.

La construction du gymnase a bénéficié de différentes subventions. Au total, le projet aura coûté 5 millions d’euros dont 1,3 millions d’euros de subventions. Cependant, aucune subvention ne fut allouée pour le respect de normes environnementales. Seule la chaudière bois a reçu une aide du département du Rhône. Nous n’avons pas de chiffre mais Mme PASO nous a assuré que le puits canadien représentait une partie négligeable du coût. En effet, creuser était nécessaire car le terrain de sport est en contrebas. Seuls les tuyaux ont représenté un surcoût.

La mairie a beaucoup communiqué sur la construction de ce gymnase. Le respect des normes de qualité environnementale a été mis en avant, pendant et après la construction. Durant les travaux, des visites étaient organisées sur le chantier. Les différents acteurs du projet (élus, associations et riverains) étaient invités et les choix de construction étaient détaillés. Aujourd’hui, des plaquettes explicatives des différents procédés restent affichées à l’intérieur du gymnase. La mairie est très fière de ce gymnase et de l’image qu’il donne de la ville.

La pompe à chaleur (PAC) géothermique - Explications

Photo- PAC géothermique

La PAC géothermique est un système permettant de récupérer l’énergie calorifique du sol pour chauffer un bâtiment. Cela nécessite l’utilisation d’un fluide frigorifique, comme de la saumure (solution d’eau saturée en sel) ou du glycol (composé chimique organique), qui sera chauffé sous terre, comprimé pour échanger son énergie avec le système d’eau du chauffage ou l’air de la ventilation, avant d’être à nouveau détendu et réchauffé sous terre. Il existe par ailleurs deux types de PAC géothermique :

·   La PAC de surface, dont le fluide plonge à une profondeur variant de 60 cm à 1,20 m. Cependant, le réseau de captage doit être étendu en surface et doit représenter environ 1,5 fois celle de la maison à chauffer. Seuls les propriétaires de grands terrains peuvent donc en installer. On peut aussi installer une corbeille géothermique à 4 mètres de profondeur, ce qui consiste en un tuyau enroulé en spirales.

·   La PAC de profondeur, dont le fluide plonge dans un tube en U descendant à plus de 80 mètres sous terre (cf SGV : Sonde Géothermique Verticale).

Malgré quelques défauts, comme la difficulté d’installation en ville (cf solutions pour le développement en ville) ou le refroidissement du sous-sol, ce système présente énormément d’avantages par rapport au puits canadien. Tout d’abord, il n’est pas sujet à des risques de gel, ni à des problèmes d’hygiène à la suite d’une contamination au radon. Il est aussi plus pratique, puisque l’on peut l’arrêter à tout moment en stoppant l’approvisionnement en saumure, il est donc plus facile à nettoyer et plus facile à régler. De plus, il est auto-suffisant. Nul besoin d’ajouter un système de chauffage annexe et il est possible de récupérer la chaleur de l’été pour la stocker dans le sol. Il est en revanche impossible de faire de la cogénération en dehors d’une exploitation industrielle. Néanmoins, ces avantages ne sont rien face à l’atout financier que la PAC représente. D’après les chiffres de l’ADEME, une PAC géothermique horizontale a un coût de 100€/m² TTC et 167€/m² TTC pour des capteurs verticaux. Ainsi, il faut compter entre 20.000 et 40.000€ pour en installer une, ce qui est une somme importante, certes, mais il existe des aides financières :

·   Tout d’abord, l’Etat français a mis en place un crédit d’impôt s’élevant à 30% du prix d’achat.

·   Ensuite, l’ANAH (Agence Nationale de l’Habitat) prend en charge 30 à 50% des travaux d’installation et propose une aide de solidarité écologique s’élevant à 3.000€, tout comme une aide à titre d’investissements d’avenir de 3.000€ également.

·   Il existe aussi des aides régionales, comme en Île de France où l’on peut percevoir 1.300€.

·   Enfin, il existe une prime de conversion chaudière à hauteur de 4.000€, ce qui rend la PAC géothermique plus intéressante à installer qu’un puits canadien dans un logement qui ne serait pas neuf.

Toutes ces aides ne représentent pas le seul avantage économique à installer une PAC géothermique plutôt qu’un puits canadien. En effet, ne payant plus qu’1 kWh d’électricité pour 3 à 4 kWh de chaleur produite, l’utilisateur voit son installation devenir rentable en à peine 5 ans en moyenne, ce qui est entre 3 et 5 fois plus rapide qu’avec un puits canadien. De plus, même si la durée de vie d’un tel dispositif est de 15 à 20 ans, tout n’est pas à changer à chaque fois. Les capteurs enterrés sous terre ont par exemple une durée de vie de 40 ans.

Voir l’exemple de la famille Lemonnier.

Solutions pour le développement en ville

Il est possible d’installer des champs de sondes géothermiques pour des bâtiments plus grands, comme cela est fait en Suisse. Cela correspond à plusieurs SGV raccordées entre elles pour amplifier le dégagement de chaleur. En été, il est également possible de stocker la chaleur dans le sous-sol (« earth-cooling » [2]).

Une alternative consiste à installer des tubes à l’intérieur de pieux, dalles en béton et parois qui se trouvent en contact avec le sol afin d’en récupérer la chaleur et de la transmettre par l’intermédiaire d’une PAC.

Sources par ici > https://fr.wikiversity.org/wiki/Recherche:Pastech/243-3_puits_canadien

Icône de la faculté

Retour au début du sommaire


  • L’Échangeur air-sol, ou puits provençal, puits canadien, d’après Wikipédia
    Un échangeur air-sol (également connu sous les noms de puits provençal, puits canadien, cheminée solaire ou encore, plus récemment, puits climatique) est un échangeur géothermique à très basse énergie utilisé pour rafraîchir ou réchauffer l’air ventilé dans un bâtiment. Ce type d’échangeur est notamment utilisé dans l’habitat passif.

Principe

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/00/Passive_House_scheme_1_multilingual.svg/langfr-330px-Passive_House_scheme_1_multilingual.svg.png

Exemple d’utilisation d’un puits provençal (en bleu) dans une maison passive.

L’échangeur air-sol sert à alimenter un bâtiment en air en le faisant circuler auparavant dans un conduit enterré qui selon les conditions climatiques le refroidit ou le préchauffe en utilisant l’inertie thermique du sol. L’air sert de fluide caloporteur tandis que le tube sert d’échangeur thermique tout en canalisant l’air jusqu’au bâtiment.

Le puits provençal, bien que principalement utilisé comme système de rafraîchissement naturel, peut être également utilisé l’hiver pour préchauffer l’air entrant ou pour maintenir hors gel une habitation. Il en est de même du puits canadien.

Ce système est basé sur le simple constat que la température sous terre :

  • est différente de celle de l’air en surface ;
  • sa variation peut se modéliser comme la somme de deux oscillations l’une annuelle (été/hiver) et l’autre journalière (jour/nuit) ;
  • sa variation subit une plus faible amplitude par rapport à sa moyenne annuelle d’autant plus que la profondeur augmente ;
  • sa variation journalière, à faible profondeur, est déphasée dans le temps par rapport à celle de l’air en surface du fait de l’inertie thermique de la terre.
    Ces constats sont à mettre en parallèle avec les données suivantes :
  • la profondeur du sol à partir de laquelle la température est considérée comme hors gel est d’environ 60 cm en plaine sous les latitudes françaises métropolitaines.
  • la température moyenne saisonnière du sous-sol à 2 mètres de profondeur se rapproche davantage de la température de confort (18 à 26 °C) l’été que l’hiver (en plaine sous les latitudes françaises métropolitaines).
  • les variations des températures saisonnières été/hiver n’interviennent pratiquement plus à partir de 10–15 m de profondeur où la température reste quasi constante tout au long de l’année.
    En pratique, le tube sera enterré au moins à 1,5 mètre de profondeur et à ce titre :
  • le tube est à l’abri du gel ;
  • la variation de température journalière à cette profondeur est déphasée par rapport à celle de la surface ;
  • la température moyenne mensuelle à cette profondeur varie au cours des saisons.
    Le procédé étant passif et basé sur la capacité thermique du sol, un échangeur air/sol peut être contre-productif pour préchauffer/rafraîchir à certaines parties de la journée et/ou de l’année par rapport à l’air extérieur. Pour éviter cela, une entrée d’air en prise directe et une vanne (manuelle ou électrique) est recommandée pour court-circuiter le puits.

Utilisant le principe d’inertie thermique, le système est d’autant plus efficace que les amplitudes thermiques extérieures journalières sont fortes ou qu’il fait face à des événements climatiques extrêmes de courte durée, comme le blizzard, à condition que l’entrée d’air soit protégée de la neige.

Éléments du puits

Échangeur thermique : le tube

Le tube constitue un échangeur thermique entre un flux d’air et le sol (ou tout autre matériau ayant une capacité thermique massique importante).

  • Le circuit d’air peut être fermé en formant une boucle partant sous terre pour revenir au bâtiment. Avantageux sur le plan thermique, il reste efficace même par temps humide. Toutefois, il ne contribue pas au renouvellement de l’air intérieur et nécessite alors un second circuit d’air pour l’habitation.
  • Le circuit d’air peut être ouvert en provenant de l’extérieur. L’été, l’air humide venant de l’extérieur, précédant un orage par exemple, en fonction du taux d’hygrométrie et de la température peut se condenser sur les parois du tube. Le changement d’état (liquéfaction) de la vapeur d’eau en gouttelettes s’opérant à température constante en restituant de l’énergieNote 1 réduit les performances du puits limitant la baisse de température du flux d’air (par rapport à un flux sec). Lors de la construction une pente constante du tube sera nécessaire afin de l’évacuer et d’éviter d’avoir de l’eau stagnante. Il est à remarquer qu’un puits provençal est peu efficace pour les climats offrant des saisons chaudes et humides.
    Le tube doit répondre à différentes contraintes en fonction de son environnement :
  • Résister à la corrosion, le tube étant en contact en permanence avec de l’air et de l’eau.
  • Résister à l’écrasement du fait de son enfouissement, de son immersion ou d’un éventuel passage d’un engin en surface.
  • Résister à de légères déformations pour accompagner un mouvement de terrain sans rompre.
  • N’être ni poreux, ni perméable afin d’éviter toute pollution provenant de l’intérieur ou de l’extérieur.
  • Résister à un traitement chimique ou thermique pour remédier à une pollution accidentelle ou une éventuelle contamination du flux d’air par un agent présent dans le tube.
  • Avoir une paroi interne lisse afin de faciliter l’évacuation des condensats.
    Si le tube n’est pas d’un seul tenant, les jointures entre les différentes sections doivent également répondre à ces caractéristiques.

La conductivité thermique du matériau composant le tube affecte le rendement thermique du système de manière non significative (un gain de 8 % seulement entre le PE-HD et la fonte par exemple).

Les réseaux en fonte ductile ou en polyéthylène haute densité répondent très bien à ces critères pour cette application. Leur recyclabilité, résistance mécanique (résistance aux racines, rectitude dans la durée, résistance à l’ovalisation, etc.) et l’inertie thermique sont des propriétés très intéressantes. Il est possible d’implanter ces réseaux sous chaussée et même sous le bâtiment afin d’optimiser l’espace.

Les tubes en PVC Nf possèdent une couche extrudée à l’intérieur qui réduit les échanges thermiques. Le PVC est déconseillé pour ce type d’application car il comporte du chlore.

Circulation de l’air

Le fonctionnement de l’échangeur air/sol repose sur la circulation d’air dans le tube qui peut s’opérer :

  • passivement soit par une surpression en entrée de tube en la positionnant par exemple du côté des vents dominants et/ou en créant une dépression en sortie de tube en utilisant une cheminée solaireNote 2. Ces techniques ne consomment que l’énergie du vent et de l’ensoleillement. Le dimensionnement des prises d’air et du tube devra être adapté et la régulation de l’air se fera manuellement par obstruction (vanne, diaphragme, etc.). Ce procédé peut servir à maintenir hors-gel un bâtiment dépourvu d’alimentation électrique, par exemple. L’efficacité de ce procédé est très minime et il est difficile de gérer les apports qui dépendent des conditions atmosphériques.
  • mécaniquement grâce à une ventilation motorisée adaptée. Toutefois, l’obligation légale d’installer une ventilation mécanique contrôlée (VMC) dans les maisons d’habitation, dans bon nombre de pays européens1, fait qu’une ventilation dédiée soit rarement installée puisqu’une VMC peut jouer ce rôle. Lors de son installation la puissance de la VMC doit tenir compte des pertes de charge supplémentaires générées par le puits. Le schéma de circulation d’air dans une maison correspondant à une entrée d’air et une sortie d’air uniques est celui de la VMC double flux.
    Le flux d’air a vocation à circuler dans le bâtiment :
  • le bâtiment n’est constitué que d’une seule pièce, l’entrée du puits ira directement l’alimenter. S’il s’agit d’une habitation, une VMC simple flux suffit ;
  • le bâtiment est composé de plusieurs pièces et/ou d’étages, le flux d’air entrant devra être acheminé et réparti dans les pièces. Le puits nécessitant de clore hermétiquement toutes les autres entrées d’air du bâtiment, une VMC double flux dans le cas d’une habitation sera utile pour garantir un renouvellement d’air constant et uniforme dans tout le bâtiment et notamment dans la cuisine - surtout si la plaque de cuisson fonctionne au gaz. Un tel système nécessite l’installation d’une bouche d’aspiration ou d’insufflation dans presque toutes les pièces. Dans ce cas, les caractéristiques de l’installation devront être alors étudiées pour ne pas propager les sons d’une pièce à l’autre ou le ronronnement de la ventilation.
    Le flux d’air frais entrant faisant office de fluide caloporteur, les gaines distribuant l’air dans les pièces devraient être isolées afin que la chaleur/fraîcheur ne soit pas perdue dans les combles ou dans le sous-sol, par exemple, au cours de son cheminement.

Une VMC double flux présente un autre avantage que d’être l’extension d’un échangeur air/sol, au niveau des gains thermiques. Elle permet la mise en place d’un échangeur air/air qui utilise la chaleur/fraîcheur de l’air sortant pour chauffer/rafraîchir l’air entrant. Tout comme pour le puits, l’échange n’est pas toujours utile et une canalisation ainsi qu’une vanne de contournement (permettant de court-circuiter cet échangeur) sont plus que conseillées.

Si les législations en vigueur imposent généralement un taux de renouvellement d’air minimum dans les maisons, en revanche il n’est pas interdit d’en augmenter la fréquence notamment l’été. La ventilation mécanique choisie devra idéalement être réglable et suffisamment dimensionnée pour que sa consommation électrique n’augmente pas de façon disproportionnée.

Dans le cas d’une maison RT2012, l’expérience a montré qu’un débit de trois volumes par heure est nécessaire pour pouvoir rafraîchir le bâtiment. Une VMC double flux couplée au puits canadien ne permet pas d’obtenir ce résultat. Il convient de rajouter en parallèle un ventilateur capable d’extraire entre 600 et 900 m3/h du puits canadien. Dans ce cas, le puits canadien devra être composé de deux ou trois conduits (DN200) sur une longueur de 35 m pour maintenir un débit de max 3,5 m/s et des pertes de charges faibles.

Protections contre les pollutions

Le renouvellement de l’air intérieur d’une maison ou d’un local d’habitation permet de lutter contre les pollutions internes et l’échangeur air/sol, en limitant les pertes thermiques, y contribue. Les polluants évacués par le renouvellement ont diverses formes ,notamment gazeuses. Ils peuvent être d’origine humaine et liés à la respiration comme le dioxyde de carbone ou d’origine naturelle comme le radon. Ce dernier n’est pas le seul gaz qui se dégage du sol mais il représente un danger sanitaire en étant plus lourd que l’air et surtout un contaminant radioactif. Naturellement présent sur tous les continents et dans toutes les régions, il l’est davantage dans les zones granitiques, volcaniques ou uranifères et les autorités sanitaires nationales en dressent régulièrement les cartes2. Du fait de ses caractéristiques, il tend à s’accumuler dans les dépressions (caves ou endroits peu ventilés) : le risque augmentant avec sa concentration dans l’air respiré, il y est particulièrement cancérigène pour les poumons. Une attention particulière dans la conception de l’échangeur air/sol doit être donnée au niveau de l’imperméabilité à ce gaz du tube et de ses éventuelles jointures afin qu’ils n’en deviennent pas un diffuseur dans le bâtiment.

Toutefois un puits en fonctionnement dilue ces éventuelles infiltrations gazeuses avec de l’air frais amenant les concentrations du radon à un seuil acceptable (avec une radioactivité en dessous de 150 Bq/m33). Le problème se pose lors d’un arrêt prolongé ou d’une utilisation par intermittence du puits, ce gaz plus dense que l’air pouvant s’être infiltré lentement et accumulé dans le tube : dans ce cas, il vaut mieux le purger grâce à une vanne dédiée (dite by-pass, c’est-à-dire « de contournement ») rejetant directement l’air à l’extérieur sans passer par le bâtiment, avant la remise en marche. Une autre solution consistant à inverser les flux d’air, conduit à contaminer les tubes d’alimentation avec les rejets d’air de la maison. Il est à remarquer que ceci peut se produire naturellement si la ventilation du puits est simplement arrêtée sans que ce dernier ne soit obstrué.

L’éventuelle proximité d’une zone industrielle classée4 prévoit normalement un plan de prévention en cas de catastrophe incluant des mesures de confinement dont l’arrêt des ventilations. Dans ce cas, qu’elle soit naturelle ou mécanique la ventilation doit pouvoir rapidement être arrêtée. Dans le premier cas, le puits et éventuellement son by-pass doivent pouvoir être facilement obstrués. Dans le second cas, un interrupteur facilement accessible, un fusible ou un disjoncteur différentiel dédié sur le tableau électrique doit permettre un arrêt rapide du système. Après une catastrophe industrielle notamment chimique, une attention particulière doit être prise avant la remise en marche du puits dont le tube peut avoir accumulé des gaz lourds toxiques (ex. : dichlore).

S’il n’est pas protégé par une crépine et des filtres, le puits devient la porte d’entrée des nuisibles pour l’homme (rongeurs, reptiles, insectes, arthropodes, pollens...) qui pour certains sont vecteurs de maladie sinon d’ennuis. Les protections sont installées de l’extérieur à l’intérieur avec des mailles de plus en plus fines. Les filtres les plus fins, contre les pollens par exemple si l’on souhaite s’en protéger, demandent plus d’entretien et doivent être changés plus souvent sous peine d’être colmatés et de boucher l’arrivée d’air. En fermant l’accès à ces animaux, l’accumulation de matière organique et végétale est limitée en empêchant les excréments, le stockage d’aliments, l’amoncellement de terre ou de matières végétales pour la construction de nids. Les filtres empêchent également le tube d’« aspirer » les feuilles et la poussière volant dans l’air. Sans cela, l’accumulation au cours du temps de tous ces éléments mélangés à de l’eau de condensation peut former un substrat pour des champignons, moisissures et/ou bactéries. Les mauvaises odeurs à la suite de la remise en marche d’un échangeur air/sol après un arrêt prolongé trahissent la présence de matières en décomposition ou en fermentation.

L’évacuation des condensats du puits, si elle se fait dans un réseau d’eau usée, nécessite l’installation d’un siphon. Sinon, l’aspiration créée par une VMC ne fera pas la différence entre l’air provenant du puits et celle malsaine des égouts apportant un risque sanitaire et des mauvaises odeurs dans tout le bâtiment ventilé. Pour être efficace et ne pas être lui-même source de pollution, le siphon doit rester plein et l’eau non stagnante, ce qui est difficile à réaliser en pratique, et nécessite une surveillance constante des installations.

L’entretien et la prévention demeurent toutefois le meilleur moyen d’éviter toute pollution tout au long de la vie de l’installation. L’entretien courant consiste au remplacement et/ou au nettoyage des filtres sous peine de voir augmenter les pertes en charge en même temps que la consommation électrique de la centrale pour les installations mécanisées. La prévention passe par un examen du tube à une fréquence régulière, triennal par exemple, afin d’inspecter sa propreté et son intégrité surtout dans les zones de perte de charge, comme dans les coudes.

Mise en œuvre et ingénierie

Rendement de l’échangeur

Le rendement de l’échange thermique entre le flux d’air et le sol dépend des points suivants :

  • la nature du sous-sol : la conductivité thermique des sols varie fortement en fonction de la présence d’eau et de sa constance. Dans les cas de sources ou de rivières souterraines le rendement est davantage fonction de la température et de la pérennité de ces flux, la capacité thermique massique de l’eau étant nettement supérieure à celle des composants du sol. De fortes précipitations en été peuvent nettement améliorer le rendement du puits après plusieurs semaines de sécheresse par exemple ;
  • le dimensionnement du tube et le débit d’air : l’échange thermique est d’autant plus grand que la vitesse d’écoulement du flux d’air est faible et la surface du tube grande. Le débit d’air étant lié directement aux besoins de renouvellement d’air frais pour le bâtiment qui est fixé a minima réglementairement. Par conséquent, la vitesse dépendra uniquement du diamètre du tube. La surface d’échange quant à elle est fonction de la longueur et du diamètre du tube. Il est à remarquer que la longueur du tube augmente les charges en ligne et influe directement sur la puissance nécessaire à l’installation. La consommation de la ventilation doit rester à une puissance acceptable, le gain énergétique du puits doit rester supérieur aux charges énergétiques liées à la ventilation pour justifier une telle installation ;
  • la profondeur de l’enfouissement du tube : plus on descend dans le sous-sol, plus la température est constante. Il faut trouver un compromis entre rendement et coût du terrassement, ce compromis est généralement trouvé entre un et deux mètres de profondeur ;
  • le taux d’hygrométrie du flux d’air dans le tube.
    Cet article ne cite pas suffisamment ses sources (décembre 2022). Si vous disposez d’ouvrages ou d’articles de référence ou si vous connaissez des sites web de qualité traitant du thème abordé ici, merci de compléter l’article en donnant les références utiles à sa vérifiabilité et en les liant à la section « Notes et références » - En pratique : Quelles sources sont attendues ? Comment ajouter mes sources ?

Article complet avec Notes et références sur ce site : https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89changeur_air-sol

Retour au début du sommaire

Retour au début de la Présentation


  • Le puits canadien ou puits provençal pour profiter de la géothermie passive – Dernière mise à jour 29 juin 2020 – Document ‘immodeco.net/puits-canadien/’
    Les systèmes de CVC, chauffage, ventilation et climatisation, géothermiques sont de plus en plus populaires, car les propriétaires cherchent des moyens de réduire leur empreinte carbone et de diminuer leurs factures mensuelles d’énergie. Le puits canadien devient un choix populaire, car les améliorations technologiques et les incitatifs fiscaux font baisser les prix d’achat et d’installation.

Table des matières de ce document

•Qu’est-ce qu’un puits canadien ?

oLa différence entre un puits canadien et un puits provençal

•Les avantages du puits canadien

•Comment installer un puits canadien ?

oOutillage nécessaire à l’installation d’un puits

oLes étapes de l’installation du puits

1-. Le collecteur géothermique

Le collecteur en lui-même :

Calcul statique pour le capteur géothermique

Support et remblaiement du collecteur

2-. Installation de la borne d’entrée d’air

3-. Règles de pose des échangeurs de chaleur

•Combien coûte un puits canadien ?

Qu’est-ce qu’un puits canadien ?

Selon le site Econo-Ecolo, le puits canadien est une technique qui nous permet de profiter de la chaleur du sous-sol. Dans l’architecture des maisons passives ou bioclimatiques se trouve un des systèmes les plus simples que l’on puisse trouver. En faisant circuler l’air à travers la couche superficielle du sous-sol, on apporte aux maisons une fraîcheur en été et un air tempéré en hiver.

Sa construction est basée sur l’installation dans le sous-sol de conduits à une profondeur comprise entre 2 et 4 mètres et une longueur d’environ 35 mètres et de faire circuler l’air à travers eux. En contact avec les conduits l’air acquiert la température du terrain, qui plus tard, avec un supplément ou non de température, nous l’introduirons dans les pièces de la maison.

Nous estimons qu’à une profondeur d’environ 20 mètres nous pouvons trouver une température constante tout au long de l’année. Cependant, à une profondeur d’environ 3-4 mètres, nous avons déjà des températures que nous pouvons considérer proches des températures de confort optimal dans une maison (18º à 23º).

Une fois que nous introduisons l’air à l’intérieur de la maison, il doit être conduit par les pièces de celle-ci. Nous pouvons le pousser directement ou le connecter à un récupérateur de chaleur pour augmenter son rendement et filtrer l’air.

La différence entre un puits canadien et un puits provençal

Ces deux systèmes sont basés sur le même principe, seul la finalité diffère selon notre climat. Nous l’appelons puits canadien lorsque l’installation est principalement destinée à préchauffer l’air en hiver, alors que nous l’appelons puits provençal dans le cas où nous l’utilisons pour refroidir l’air en été.

Les avantages du puits canadien

  • Son fonctionnement n’exige pratiquement pas d’énergie.
  • Système passif, préchauffant ou refroidissant l’air de manière naturelle.
    Comment installer un puits canadien ? - Schéma

L’installation d’un puits canadien est à la fois simple et très délicate. En effet, l’utilisation d’un matériel approprié et une installation dans les règles de l’art sont essentielles afin d’avoir un rendement satisfaisant et d’assurer la durabilité de votre installation.

Outillage nécessaire à l’installation d’un puits

  • Niveau à bulle
  • Pelle & pioche
  • Règle en métal
  • Truelle
  • Brouette
  • Scie
  • Tournevis
  • Ciseau
  • Pelleteuse
  • Machine de compactage
    Les étapes de l’installation du puits

L’installation de votre puits peut être scindée en trois grandes étapes : le collecteur, l’entrée d’air et la pose d’échangeurs de chaleur :

1-. Le collecteur géothermique

Le collecteur en lui-même :

  • Le collecteur doit être en polyéthylène coextrudé de qualité alimentaire.
  • La pénétration de la paroi doit également être en polypropylène, avec un revêtement extérieur granuleux. Les joints de la pénétration murale et du terminal d’admission d’air sont en élastomère.
  • Le collecteur doit être souple, bagué à l’extérieur et lisse à l’intérieur, pour offrir une faible résistance au passage de l’air, dépôts de poussière plus faibles et bénéficier d’un nettoyage plus facile.
  • Le collecteur géothermique doit être spécialement conçu pour être enterré.
    En aucun cas, le collecteur ne peut être en PVC.

Calcul statique pour le capteur géothermique

L’installation d’échangeurs de chaleur géothermiques ne nécessite pas de calcul statique sous réserve des conditions suivantes :

  • hauteur de remblai minimale : 1,20 m sous le trottoir ou la charge mobile SLW 60 selon DIN 1072 ;
  • hauteur de remblai maximale : 6,00 m.
    Pour des recouvrements plus importants, il est nécessaire de calculer les coefficients de traction et de déformation de la conduite. Le remblayage des tranchées doit être effectué selon les règles de l’art.

Avant la mise en place du collecteur, les mesures nécessaires doivent être prises sur place pour éviter les eaux stagnantes. De plus, il est conseillé de rendre les raccords étanches pour éviter les infiltrations d’eau.

Support et remblaiement du collecteur

Le support et le remblaiement du collecteur doivent être effectués avec le plus grand soin afin de limiter le risque d’effondrement de la conduite flexible et de garantir l’efficacité et la longue durée de vie de l’échangeur. Le collecteur doit être placé sur un lit de sable d’une épaisseur minimale de 10 cm ou plus si nécessaire.
En cas de présence d’eaux souterraines ou de nappes phréatiques, la stabilité du remblai doit être assurée et surtout évitée.

Avant le montage, vérifiez si les tuyaux n’ont pas été endommagés pendant le transport. Le collecteur géothermique est flexible sur toute sa longueur. Une pente de sable propre, compacte et lisse est la base d’un fonctionnement optimal. Le collecteur doit être positionné sur ce support et reposer sur toute sa longueur. Le remblaiement de la zone d’échange se fera à partir du fond de la tranchée jusqu’à 30 cm au-dessus de la canalisation.

2-. Installation de la borne d’entrée d’air

  • L’aspiration de l’air extérieur se fait par une borne d’aspiration avec filtre à poches intégré dans le terminal d’admission d’air, ce qui évite la pénétration des oiseaux, des insectes et des impuretés.
  • Le diamètre intérieur du tube est prévu pour le montage du collecteur géothermique avec les joints. Sceller le tube encastré à une profondeur d’environ 20-25 cm. Selon la nature du sol, la borne peut être fixée sur une dalle de béton ou maintenue en place par des pavés placés sur la bride. Monter le collecteur géothermique avec joint et le soulever d’environ 10 à 15 cm au-dessus du sol dans le tube encastré. Le capuchon à lamelles et la borne d’entrée d’air sont emboîtés. Le capuchon à lamelles peut être retiré de la borne d’air sans outil, par exemple pour changer le filtre à manche.
  • En fonction de la pollution de l’air, le filtre se salit plus ou moins rapidement. Les filtres produisent une résistance au flux d’air qui augmente avec l’encrassement, ce qui réduit la performance du ventilateur.
  • Pour le nettoyage, enlevez le couvercle des lamelles (sans outils), retirer le filtre à sac. Enlever le joint de fixation et retirer le filtre à poches. Dépoussiérer le filtre ou le laver à l’eau savonneuse. Remettre le filtre en place et le remettre dans la borne. Monter le capuchon du clapet sur la borne d’admission d’air. Veillez à ce qu’il soit étanche à l’air. Si le filtre est endommagé après plusieurs nettoyages, il est nécessaire de le changer.
    3-. Règles de pose des échangeurs de chaleur
  • Pour la réalisation d’une large tranchée destinée à recevoir l’échangeur de chaleur géothermique, on effectuera de 1,5 m à 3,50 m de profondeur d’excavation. La terre sera nettoyée et soigneusement mise de côté. Elle sera utilisée pour le remblaiement autour et au-dessus des tuyaux. Le reste du terrain sera entreposé à proximité et réutilisé pour le remblayage de la tranchée. Avant la pose des tuyaux, le fond de l’excavation sera ajusté avec l’élimination des points durs et le compactage. Une pente de 2% sera respectée pour l’écoulement des condensats vers un siphon ou un regard placé au point bas du réseau.
  • Les tubes doivent être placés sur un fond de fouille stabilisé dans 10 à 15 cm de sable fin 0-4 mm et compactés. Ils doivent être bloqués sur toute leur longueur, à gauche et à droite, avec du sable compacté à la main, avec un compacteur léger ou avec une plaque vibrante. Pour assembler les tubes, positionner le joint dans la deuxième rainure, repérer la profondeur de montage du manchon, lubrifier le joint et l’intérieur du manchon puis monter à la main ou à l’aide d’une barre mécanique en prenant soin d’insérer une cale en bois pour protéger le tube.
  • Couvrir les tubes avec 30 cm de sable de 0-4 mm puis les tremper dans l’eau et les bourrer avec un compacteur léger ou une plaque vibrante. Faire de même avec la terre végétale et ensuite avec la terre excavée. A partir de 1 m de terre de recouvrement, il est possible de compacter avec des machines lourdes du type rouleau. La performance d’un échangeur d’air géothermique dépend en grande partie d’un bon compactage et de la nature du remblai. N’hésitez pas à utiliser un jet d’eau pour fixer le tube avec son entourage et quel que soit le type de sol. La mise en place des échangeurs d’air géothermiques ne nécessite pas de calcul statique sous réserve d’une sous-couche minimale de 1,20 m et inférieure à 6 m.
  • Pour les maisons individuelles, il est recommandé d’effectuer une inspection et un nettoyage tous les 5 ans. Utiliser un tube flexible de couleur bleue fait de polyéthylène co-extrudé, PE-HD à l’extérieur et PELD à l’intérieur, de qualité alimentaire sans matériaux recyclés ni dégagement de solvant. Les manchons et joints d’origine garantissent une étanchéité suffisante pour la pose en terrain à faible présence de nappe phréatique. En cas de présence permanente d’eau, il est conseillé de recouvrir les raccords d’une bande autocollante en polyéthylène rétractable à froid. A diamètre et épaisseur de paroi identiques, le PE-HD a une conductivité thermique deux fois plus élevée que le PP et 2,5 fois plus élevée que le PVC-U. Les tubes et accessoires en PE-HD ou PP-C sont résistants aux U.V. et peuvent être stockés à l’extérieur pendant 12 mois. Les joints profilés doivent cependant être protégés des U.V.
    Combien coûte un puits canadien ?

Le coût moyen de l’installation d’un système de chauffage ou de climatisation géothermique est de 7.500€, la plupart des propriétaires dépensant entre 3.000 et 11.000€. En incluant l’équipement et les coûts variables d’excavation, le prix total peut dépasser 15.000€.

Share FacebookPinterestWhatsAppEmailPrint

You might also like : Énergie Comment faire installer un poêle à bois ?Énergie Quel est le principe de l’aide chaudière à 1 euro ?Énergie Quels sont les avantages de l’installation de panneaux solaires ?

© 2022 - Immobilier et décoration. All Rights Reserved - Source : https://www.immodeco.net/puits-canadien/

Retour au début du sommaire


  • Le puits canadien – Document ‘conseils-thermiques.org’
    Une ventilation efficace est primordiale pour assurer un air sain dans les logements. Le renouvellement de l’air amène en hiver de l’air froid et en été de l’air chaud venant de l’extérieur. Le puits canadien ou provençal permet justement de réchauffer l’air froid ou de refroidir l’air chaud avant d’arriver dans la maison. De quoi faire de belles économies d’énergie et de gagner en confort ! Suivez le guide de Conseils thermiques : fonctionnement, mise en place, choix des matériaux, avantages et inconvénients.

Tuyaux PE 2x25m989€Econology - Kit puits canadien3923€Econology

Principe et fonctionnement

Le puits canadien, ou provençal, est un système géothermique permettant de capter la chaleur (canadien) ou la fraicheur (provençal) du sol, afin de préchauffer ou de refroidir l’air neuf arrivant dans la maison.

Le puits canadien est un procédé très simple qui consiste à faire passer l’air neuf arrivant dans la maison dans un conduit souterrain. L’entrée du conduit se fait au plus loin de l’habitation afin que la surface d’échange soit maximale.

principe du puits canadien ou provencal

Voir le schéma général - Source : ADEME

La distribution de l’air dans la maison s’effectue ensuite le plus souvent grâce à une VMC Double flux, mais le système peut être utilisé aussi avec une VMC simple flux. Le conduit est placé à environ 2 mètres sous terre. En effet, la température du sol à cette profondeur (en été ou en hiver) varie très peu (environ 12°C). En hiver, l’air neuf aura donc une température constante supérieure à celle de l’air ce qui permet de faire des économies sur le préchauffage. En été, cela permet d’avoir un rafraîchissement de la maison quasiment gratuit.

Le puits canadien est la solution la plus efficace pour assurer la rentabilité d’une VMC double flux. Elle permettra en effet d’avoir une température d’air soufflé plus élevée et des consommations d’énergie moindres.

Installer un puits canadien

Quelques règles sont à respecter pour préserver la durée de vie du puits canadien et pour vous assurer de respirer un air « pur ». Car oui, l’air qui arrivera de la maison transitera par ces tuyaux et l’installation nécessite des travaux conséquents, raisons pour lesquelles il faut s’appliquer pendant la conception, les travaux et l’entretien.

Prise d’air extérieure

C’est le point de départ de l’installation, cette prise d’air doit être d’une hauteur minimale de 1,40m. On évitera de la placer à un endroit qui peut être soumis à davantage de pollutions : trafic, compost, poussières, plantes (pollen). Elle est équipée d’un filtre G3/G4 ET d’une grille fine empêchant l’entrée d’insectes et de grosses particules.

Photos agrandies > À droite : filtre - À gauche : prise d’air extérieure

Réseau de conduits

Photo agrandie > Le réseau est enterré entre 1.5 m et 2.5 m pour des raisons pratiques (il pourrait être enterré plus profondément). Cette profondeur suffit à garantir un bon « rendement » de l’installation. Ils sont d’une longueur d’environ 35 mètres. Les conduits doivent avoir une pente minimale de 2% pour permettre l’évacuation des condensats. Ils doivent aussi passer à plus de 2 mètres des arbres et 1 mètre des arbustes ou des haies. Le conduit ne doit en aucun cas passer sous l’habitation au risque de capter la chaleur de la maison et donc la refroidir.

Le choix du tuyau est un élément clé de votre projet car l’air que vous allez respirer passera par celui-ci. Il doit être de « qualité alimentaire ». Les matériaux recommandés sont le grès vitrifié, le polypropylène et les gaines annelées en polyéthylène (adaptée aux puits canadien). Si vous êtes dans une région assez exposée au radon, sachez que les tuyaux en polypropylène sont étanches à ce gaz.

Regard de visite

Le regard permet de vérifier le bon état de l’installation et de placer une pompe qui évacuera les eaux lors de nettoyages. Il doit être d’une ouverture minimale de 300*100mm et être parfaitement étanche. Pour ce qui est du matériau, vous avez le choix entre ceux des tuyaux : le grès, le polypropylène et les gaines en polyéthylène.

Une bouche secondaire

Appelée plus communément By-pass, cette bouche permet de ponctionner l’air extérieur quand la température extérieure (18-24°C) est plus favorable que celle du sol. C’est le cas pendant les mi- saisons.

Ventilateur

À la toute fin de l’installation, on trouvera le ventilateur qui a pour fonction d’aspirer l’air de l’extérieur (prise d’air) vers l’intérieur de la maison.

En neuf ou en rénovation ?

Les travaux de terrassement sont conséquents : tranchée profonde de 2m sur 35 mètres de longueur. Ils sont plus difficilement envisageables en « rénovation » surtout dans le cas d’un jardin agrémenté d’arbres ou d’arbustes. Le système peut être couplé avec une VMC simple flux mais dans le cas de l’installation d’une VMC double flux, le chantier est faisable mais plus complexe !

Si un puits canadien peut être monté soi-même, il faut cependant faire attention lors de la pose, notamment dans les zones avec des risques de présence de radon. La pose du conduit doit aussi être particulièrement soignée, notamment la pente pour ne pas provoquer de condensats. En effet, en été, l’air chaud peut se condenser au contact de la paroi froide du conduit. Il faut donc penser à l’évacuation des condensats, en créant simplement une légère pente aboutissant à un siphon.

Entretien d’un puits canadien

L’air de votre maison transitera toute l’année par les réseaux du puits canadien / provençal. Un entretien régulier et contentieux vous permettra donc de garantir une bonne qualité de l’air.

Ci-dessous, les opérations à réaliser avec les fréquences minimales pour chacune d’entre elles.

À entretenirFréquence d’entretien
Filtre prise d’air Nettoyage tous les 4 mois

Changement tous les ans

Nettoyage réseau Tous les 2 ans
Nettoyage bouches d’extraction Tous les 3 mois

Le puits canadien à air

Le puits canadien à air est le plus traditionnel. Les kits sont souvent appelés LEWT. Le conduit fait généralement 200 mm de diamètre et doit avoir une pente constante pour que les condensats éventuels soient évacués correctement. Le puits canadien à air est sensible à la présence de radon. Cependant, le ventilateur de la VMC double flux qui est couplé au système suffit généralement à aspirer la quantité d’air neuf nécessaire.

Le puits canadien à eau (glycolée)

Le puits canadien à eau, ou eau glycolée dans les régions où le risque que le sol gèle existe, est très différent de son homologue à air. Tout d’abord, le conduit n’a pas besoin de pente, il n’y a pas de risque de condensats ni de problème de radon. La longueur du conduit sous terre est généralement plus importante qu’un puits canadien à air, mais le diamètre du tube est généralement 5 fois plus petit (l’eau échange 4 fois mieux que l’air).

Cependant, un circulateur d’eau est nécessaire ce qui induit des consommations électriques supplémentaires. De plus, il faut rajouter un échangeur entre l’air neuf à préchauffer et l’eau (glycolée). Enfin, les kits, SEWT, sont généralement moins chers. Attention toutefois en auto-construction du puits canadien, l’installation est légèrement plus complexe, notamment avec la mise en charge du circulateur.

Prix et choix du professionnel

Le prix d’un puits canadien est compris entre 1 500 et 5 000 € HT hors frais d’ingénierie, de terrassement (500 à 1000 €), d’installation et de paramétrage. Le prix peut varier du simple ou double selon la complexité du chantier. Si vous souhaitez mener ce chantier, des kits pour l’installation de puits canadien existent :

Tuyaux PE 2x25m989€Econology

Kit puits canadien3923€Econology

Il vous faut choisir de préférence un artisan RGE (Reconnu Garant de l’Environnement) Qualibat. Cela vous permettra de sélectionner une entreprise évaluée régulièrement. Privilégiez les installateurs qui se déplacent à votre domicile pour réaliser une étude technique précise et qui ont déjà une expérience dans la pose d’une VMC double flux. Enfin, exigez une attestation de l’assurance décennale qui couvre les travaux réalisés.

Dans tous les cas, il est important de réaliser plusieurs chiffrages afin de mettre les entreprises en concurrence et faire baisser mécaniquement les prix.

Avantages et inconvénients d’un puits canadien

Avantages

Inconvénients

Système fonctionnant été comme hiver Tuyau à une profondeur > 1,5 m
Confort thermique dans la maison Consommations électriques plus élevées dû au fonctionnement du ventilateur (ces consommations seront compensées par les économies d’énergie réalisées)
Bruits extérieurs réduits (plus d’entrées d’air sur les fenêtres) Les moteurs tournent à plein régime si les filtres ne sont pas nettoyés régulièrement
Ecologique car ne fait pas intervenir de fluides frigorigènes Risque de condensation si mal installé ou arrêt prolongé du système
- Problème du radon pour les puits canadien à air

Conclusion

Le sol est une source d’énergie comme le soleil ou le vent, inépuisable et naturelle. Grâce à sa température constante, nous pouvons améliorer notre confort et réaliser des économies d’énergie considérables. Nous attirons simplement votre attention sur l’importance du sérieux et de la rigueur lors de l’installation de ce système (comme tout autre système de ventilation), surtout si vous êtes dans une région exposée au Radon. Pour coupler le puits canadien à votre future ventilation, les articles sur la VMC double flux et la VMC simple flux pourraient vous intéresser.

Sur le même thème :

La VMC Double Flux

L’étanchéité à l’air

Installation d’une VMC double flux

Avis VMC Ozéo

Source : https://conseils-thermiques.org/contenu/puits-canadien.php

Retour au début du sommaire


  • Pompe à chaleur géothermique sur échangeurs horizontaux – Document ‘geothermies.fr’
    Principe de fonctionnement 

Les échangeurs horizontaux sont constitués de boucles de tubes enterrées à faible profondeur (de 0,6 à 1,2 mètres) et raccordées en surface à une pompe à chaleur (PAC). Dans les boucles, circule en circuit fermé un mélange d’eau et d’antigel. 

La PAC transfère la chaleur prélevée dans le fluide vers le bâtiment à chauffer (mode chauffage) ou injecte la chaleur en provenance d’un bâtiment dans l’eau (mode rafraîchissement).

A cette profondeur, l’énergie prélevée du proche sous-sol se renouvelle à la fois par la surface (ensoleillement, infiltration de l’eau de pluie…) et par la profondeur (conduction dans le terrain). 

Illustration > Echangeur horizontal © ADEME-BRGM

Points communs aux technologies de géothermie de surface

  • Couverture des besoins de chauffage et/ou de refroidissement et/ou d’eau chaude sanitaire avec une énergie durable (sous réserve d’émetteurs adéquats) ;
  • Adaptabilité des solutions : de la maison individuelle au quartier ;
  • Possibilité de produire du frais avec le ’géocooling’ (ou ’freecooling’ ou ’rafraîchissement passif’) : lorsque le besoin de froid du bâtiment est modéré, le fluide géothermal est simplement utilisé par l’échangeur de chaleur comme source de rafraîchissement, sans avoir recours à la pompe à chaleur. Cela permet un confort d’été aux performances énergétiques, écologiques et économiques exceptionnelles puisque la PAC n’est pas sollicitée ;
  • Coût global avantageux grâce à des performances énergétiques élevées ;
  • Nécessité de faire appel à des professionnels qualifiés pour étudier la faisabilité du projet (plus d’infos). Des subventions peuvent être activées à cet effet ;
  • Importance de la mise en place d’une maintenance annuelle qualifiée. Elle reste cependant simple et peu onéreuse par rapport à d’autres énergies (plus d’infos).                        
    Avantages spécifiques
  • Absence de forage : mise en place à la pelle mécanique, qui entraine un coût d’investissement réduit. L’amenée/repli du matériel peuvent être mutualisés avec du terrassement par exemple, ce qui peut contribuer à réduire encore les coûts d’installation ;   
  • Démarches administratives liées à la réglementation simplifiées car les PAC sur échangeurs horizontaux ne relèvent pas du code minier ni du cadre de la Géothermie de Minime Importance (plus d’infos) ;   
  • Entretien très limité à prévoir pour les sondes géothermiques (plus d’infos).
    Limites spécifiques
  • Disponibilité foncière nécessaire : entre 1 à 2 fois la surface à chauffer/refroidir selon le climat et l’isolation du bâtiment ;
  • Performances globales limitées du fait de l’influence des variations saisonnières climatiques sur l’échangeur étant donné sa faible profondeur.
     

Plus d’infos : Guide ADEME (2019), ’La géothermie pour chauffer et rafraîchir sa maison’.

https://www.geothermies.fr/themes/custom/geothermies/images/logo-brgm.png

Source : https://www.geothermies.fr/pompe-chaleur-geothermique-sur-echangeurs-horizontaux

Retour au début du sommaire

7 bis.

Pompe à chaleur géothermique sur corbeilles ou ’échangeurs compacts’ – Document ‘geothermies.fr’

Principe de fonctionnement 

Le système de pompe à chaleur (PAC) géothermique sur corbeilles, ou ’échangeurs compacts’, est constitué de tuyaux ayant une forme rappelant une corbeille. Un fluide caloporteur circule dans un tube en forme de ressort et remonte par le centre de la spirale.

Le diamètre d’une corbeille est compris entre 30 cm et 1,5 m pour une hauteur entre 2 et 3 mètres. Ce système permet de mobiliser une puissance extractible de 500 à 1 000 W suivant le type de corbeilles et le sol rencontrés. 

L’énergie est acheminée jusqu’à la pompe à chaleur (PAC). La PAC transfère ensuite la chaleur prélevée dans le fluide vers le bâtiment à chauffer (mode chauffage) ou injecte la chaleur en provenance d’un bâtiment dans l’eau (mode refroidissement).

Ce système, encore émergent en France, est couramment utilisé en Allemagne.

corbeillePhoto agrandie - Corbeilles © ADEME-BRGM

Points communs aux technologies de géothermie de surface

  • Couverture des besoins de chauffage et/ou de refroidissement et/ou d’eau chaude sanitaire avec une énergie durable (sous réserve d’émetteurs adéquats) ;
  • Adaptabilité des solutions : de la maison individuelle au quartier ;
  • Possibilité de produire du frais avec le ’géocooling’ (ou ’freecooling’ ou ’rafraîchissement passif’) : lorsque le besoin de froid du bâtiment est modéré, le fluide géothermal est simplement utilisé par l’échangeur de chaleur comme source de rafraîchissement, sans avoir recours à la pompe à chaleur. Cela permet un confort d’été aux performances énergétiques, écologiques et économiques exceptionnelles puisque la PAC n’est pas sollicitée ;
  • Coût global avantageux grâce à des performances énergétiques élevées ;
  • Nécessité de faire appel à des professionnels qualifiés pour étudier la faisabilité du projet (plus d’infos). Des subventions peuvent être activées à cet effet ;
  • Importance de la mise en place d’une maintenance annuelle qualifiée. Elle reste cependant simple et peu onéreuse par rapport à d’autres énergies (plus d’infos).
    Avantages spécifiques
  • Absence de forage : mise en place à la pelle mécanique, qui entraine un coût d’investissement réduit. L’amenée/repli du matériel peuvent être mutualisés avec du terrassement par exemple, ce qui peut contribuer à réduire encore les coûts d’installation ;
  • Démarches administratives liées à la réglementation simplifiées car les PAC sur corbeilles ne relèvent pas du code minier ni du cadre de la Géothermie de Minime Importance (plus d’infos) ;
  • Entretien très limité à prévoir pour les sondes géothermiques (plus d’infos).
    Limites spécifiques
  • Performances globales impactées par l’influence des variations saisonnières climatiques sur les échangeurs étant donné leurs faibles profondeurs (de façon moins importante que pour des échangeurs horizontaux cependant) ;
  • Disponibilité foncière nécessaire (même si la disposition des corbeilles offre plus de souplesse que celle des échangeurs horizontaux par exemple).
    Pour aller plus loin > Découvrir la géothermie dans ma région

Source : https://www.geothermies.fr/pompe-chaleur-geothermique-sur-corbeilles

Retour au début du sommaire

8.
Il existe plusieurs types de géothermie. Comment marchent-ils, et quels sont les risques ? – Document ‘The Conversation’ - Publié le 11/02/2021 - Mis à jour le 24/02/2021 – Auteur : Damien Do Couto, Sorbonne Université

Les actualités récentes dans le fossé rhénan font état de séismes induits par l’homme lors de l’exploitation de l’énergie géothermale.

L’exploitation de la chaleur interne de la Terre, la « géothermie », est une pratique très ancienne qui a débuté avec l’utilisation des sources thermales et qui a connu ces dernières décennies un essor tout particulier avec l’avènement de la transition énergétique qui presse l’humanité à changer ses modes de production et de consommation énergétiques.

En effet, alors que 99 % du volume de la Terre est à une température supérieure à 100 °C, cette chaleur est inégalement répartie à l’échelle du globe. Les grands mouvements tectoniques aux frontières et à l’intérieur des plaques tectoniques, le volcanisme, ou encore l’hydrothermalisme sont autant de facteurs favorisant la circulation de chaleur depuis les profondeurs. Faisons le point sur cette ressource aux différentes facettes, qui reste malgré tout encore peu connue.

Trois types de géothermie

L’utilisation de la chaleur du sous-sol est dépendante des avancées technologiques nous permettant de récupérer de cette chaleur, soit par l’utilisation de pompes à chaleur, soit par la stimulation hydraulique par exemple dont nous reparlerons plus tard. En fonction de la demande énergétique et de la quantité de chaleur disponible dans le sous-sol, plusieurs types de géothermies sont aujourd’hui développées dans le monde.

On distingue trois grands types de géothermie, différenciables selon la profondeur, la température ou encore l’utilisation de la ressource de chaleur : la géothermie de très faible à faible énergie (température inférieure à 90 °C), la géothermie de moyenne énergie (température supérieure à 90 °C) et la géothermie de haute énergie (température supérieure à 120 °C).

La profondeur de ces exploitations varie en fonction de la géologie du sous-sol. En effet, sur Terre, la température augmente en moyenne de 30 °C tous les kilomètres (c’est ce qu’on appelle le « gradient géothermique »), mais ce gradient n’est pas identique en tout point du globe et peut varier localement très fortement, atteignant parfois les 100 °C par kilomètre. Plus le gradient sera élevé, moins il faudra creuser pour trouver des températures élevées.

SCHEMA - Trois types de géothermie : de faible, moyenne et grande profondeur, pour des sources de chaleur de plus en plus chaudes. Damien Do Couto, d’après un schéma du BRGM, Author provided

Les trois grands types de géothermie diffèrent donc par plusieurs aspects, et notamment par les risques qui leur sont associés.

La géothermie de faible énergie

La géothermie de faible énergie concerne le secteur domestique ou industriel et s’applique à utiliser la chaleur ou la douceur du sous-sol pour chauffer, refroidir et produire de l’eau chaude pour des habitations uniques, des immeubles ou encore des bâtiments tertiaires.

À très faible profondeur (inférieure à 200 mètres et environ 20 °C), l’utilisation de pompes à chaleur géothermiques est le meilleur moyen de récupérer cette chaleur et de produire de l’énergie. Dans ce cas, les pompes à chaleur sont reliées à des « sondes » verticales ou à des « échangeurs » horizontaux, qui font circuler en profondeur un liquide caloporteur : celui-ci se réchauffe au contact de la chaleur du sous-sol, et se refroidit dans la pompe à chaleur, par un système de compresseur/détendeur, pour céder ses calories au milieu que l’on souhaite réchauffer, par exemple de l’eau chaude domestique ou un circuit de chauffage.

Cette géothermie de proche surface est la plus développée en France, car elle est la moins coûteuse et la plus facile à mettre en place. Elle est également la moins risquée, car les sondes géothermales et les échangeurs horizontaux fonctionnent en boucles fermées : le fluide caloporteur n’entre jamais en contact avec le milieu extérieur et réalise toujours le même circuit. Il s’agit ici d’un échange de chaleur, par diffusion thermique uniquement.

Lorsqu’un aquifère est présent dans le sous-sol, c’est-à-dire une roche dont la porosité et la perméabilité permettent à l’eau de circuler librement, des « doublets géothermiques », composés d’un forage de production et un forage d’injection, peuvent être mis en place. Dans ce cas, la chaleur du fluide ascendant est exploitée pour chauffer les réseaux urbains, puis celui-ci est réinjecté dans son milieu d’origine à une température plus faible.

En Île-de-France, de nombreux doublets géothermiques sont installés dans le but d’alimenter des réseaux de chauffage urbains en utilisant un aquifère profond situé entre 1,5 et 2 km de profondeur, à une température moyenne comprise entre 60 et 85 °C. L’histoire géologique du bassin parisien a permis à une roche « réservoir » de se déposer il y a plus de 160 millions d’années. La présence de ces aquifères profonds dépend entièrement de l’histoire géologique passée.

SCHEMA - Coupe géologique du bassin parisien et les différents aquifères pouvant servir à la géothermie. ADEME-BRGM, Author provided

En fonctionnement par doublet géothermique, l’eau chaude de l’aquifère en production est réintroduite dans son milieu d’origine afin que le fluide caloporteur n’entre pas en contact avec le milieu extérieur (ni avec une potentielle nappe d’eau superficielle) pour ne pas impliquer de contamination et de déséquilibre physico-chimiques entre les différents milieux.

La géothermie de moyenne et haute énergie

La géothermie de moyenne énergie concerne des projets plus profonds et des températures généralement supérieures à 90 °C. Le but de cette géothermie est d’utiliser la forte température des profondeurs pour produire de la chaleur, ou de l’électricité (dans une moindre mesure), voire les deux en même temps. Les usages principaux de ce type de géothermie sont industriels et comprennent l’extraction de produits chimiques, le séchage de produits industriels ou encore la récupération de métaux.

La géothermie de haute énergie cherche quant à elle à capter l’eau à des températures supérieures à 120 °C, sous forme de vapeur, qui servira à produire de l’électricité grâce à des turbines. Ce type de géothermie est développé dans des contextes géologiques spécifiques, impliquant la présence de corps chauds apportant la source de chaleur : il peut s’agir de la proximité du manteau terrestre ou de corps magmatiques, comme on peut en trouver par exemple en Guadeloupe, sur le site de Bouillante ou encore en Toscane.

Photo - Le champ géothermal de Larderello en Italie. Damien Do Couto, Author provided

Des forages à plusieurs kilomètres de profondeur sont nécessaires pour produire cette chaleur étant donné le gradient géothermique moyen. En l’absence d’aquifère profond, il faut injecter de l’eau douce en profondeur, où elle se réchauffe, puis la pomper vers la surface, généralement grâce deux puits de production. Pour cette méthode, il convient donc de trouver, en profondeur, un environnement chaud et naturellement fracturé dans lequel l’eau pourra circuler et emmagasiner la chaleur.

Dans ce contexte, l’utilisation de la « stimulation hydraulique » sert à augmenter la perméabilité des réservoirs fracturés en profondeur. Cette technique, dérivée du monde pétrolier, vise à injecter de l’eau douce sous pression pour ouvrir les fractures préexistantes. On parle alors d’« EGS » pour Enhanced Geothermal System. Contrairement à la fracturation hydraulique, qui cherche via l’injection d’eau et de produits chimiques à créer de nouvelles fractures sur une vaste superficie, la stimulation hydraulique est bien moins risquée, car les pressions d’injection sont quatre à cinq fois inférieures à celles de la fracturation hydraulique. Cette étape de stimulation hydraulique induit fréquemment des séismes, la plupart étant de magnitudes si faibles qu’ils ne sont pas ressentis par la population aux alentours du site d’injection.

Par contre, recourir à la stimulation hydraulique nécessite d’avoir une parfaite connaissance du réservoir en profondeur : sa nature, sa géométrie, l’orientation des fractures ou encore la quantité de tension tectonique préalablement accumulée. Ce qui s’est déroulé récemment sur le site de Vendenheim dans le Bas-Rhin démontre la méconnaissance des propriétés du réservoir profond. En effet, la plupart des données utilisées par les géoscientifiques sont des données indirectes issues d’observations géophysiques, et le diamètre d’un forage ne représente que quelques centimètres carrés de surface, pour un réservoir qui peut s’étendre sur plusieurs kilomètres carrés.

The Conversation

Damien Do Couto, Maître de conférences, Sorbonne Université

Cet article est republié à partir de The Conversation sous licence Creative Commons. Lire l’article original.

Source : https://www.sorbonne-universite.fr/dossiers/conversation-2021/il-existe-plusieurs-types-de-geothermie-comment-marchent-ils-et-quels-sont-les-risques

Retour au début du sommaire


    • Géothermie de surface : un plan d’action du Haut-Commissariat au Plan – 14 octobre 2022 – Document ‘brgm.fr’
      Le Haut-Commissariat au Plan propose un plan d’action ambitieux pour développer la géothermie de surface, élaboré avec l’appui du BRGM.

Mots clefs : Transition énergétique et espace souterrain- France- Changement climatique

Différents types d’échangeurs souterrains des pompes à chaleur géothermiques sur la plateforme expérimentale en géothermie du BRGM (Orléans, Loiret, 2009). © BRGM

Instance chargée de la réflexion prospective pour le compte de l’État, le Haut-Commissariat au Plan a pour mission d’éclairer les décisions des pouvoirs publics. Sa 12e note d’ouverture, parue le 11 octobre 2022, met en avant la géothermie de surface, énergie renouvelable et décarbonée issue de la chaleur de la Terre. Plus d’économies, plus d’indépendance, une énergie plus verte : comment la géothermie de surface peut-elle révolutionner le quotidien des Français ?

Un plan d’action pour faire décoller le secteur de la géothermie de surface en France

Le Haut-Commissariat au Plan considère possible et nécessaire le lancement d’un plan d’action ambitieux pour développer la géothermie de surface. Ce programme pourra contribuer substantiellement aux objectifs de la France en matière :

  • de souveraineté stratégique et énergétique,
  • d’atteinte de la neutralité carbone et de sortie des énergies fossiles.
    Le BRGM a apporté son appui à l’élaboration de ce plan d’action en 4 volets pour rendre effectif le déploiement de cette énergie renouvelable sur l’ensemble du territoire métropolitain, dans le logement individuel, le résidentiel collectif et le tertiaire. Comment développer à grande échelle la géothermie de surface d’ici à 2050 ? Ce plan d’action propose de :
  • Développer la formation de professionnels du secteur pour renforcer le socle de compétences et accroître le volume de l’offre. En 7 ans environ, pour un coût de 60 millions d’euros.
  • Développer les capacités de forage et l’offre de systèmes de chauffage, actuellement insuffisantes pour répondre à une demande plus élevée. Montée en charge en 7 ans, avec des modalités à définir avec les acteurs de la filière et les industriels concernés.
  • Réduire, pour les particuliers et le tertiaire, l’effort d’investissement initial et les risques financiers. C’est un dispositif d’incitation coordonné entre l’État, les collectivités territoriales et les organismes de financement qu’il convient de mettre en œuvre.
  • Etablir de manière plus précise la cartographie du territoire, pour favoriser la développement de la géothermie de surface, en repérant notamment les zones les plus favorables à des forages performants.
    La géothermie de surface, qu’est-ce que c’est ?

La géothermie de surface (ou superficielle) utilise l’énergie présente dans le sous-sol à des profondeurs variant de quelques mètres jusqu’à 200 mètres. À ces profondeurs, la température du sol est relativement constante toute l’année : autour de 10 à 20 °C. Une pompe à chaleur géothermique est utilisée pour restituer la chaleur, le froid ou le frais au niveau de température souhaité.

La géothermie de surface est adaptée à tous types de bâtiments (neufs, anciens, résidentiels, tertiaire, industriel ou agricole) et de toutes tailles (de la maison individuelle aux grands immeubles du tertiaire). Son potentiel est considérable. À ce jour en France métropolitaine, la géothermie de surface fournit seulement 3% de la chaleur renouvelable, soit un peu plus de 1% de la chaleur produite en France.

De mise en œuvre rapide, la géothermie, basée sur une matière énergétique gratuite et durable, ne rejette pas de gaz à effet de serre.

Transition énergétique : le BRGM agit pour le développement de la géothermie

Depuis plusieurs décennies, le BRGM, service géologique national, contribue au développement de solutions pour exploiter le potentiel de l’espace souterrain en tant que ressource énergétique.

Ses travaux dans le domaine de la transition énergétique visent notamment à favoriser le développement des différents types de géothermies pour produire chaleur, froid et électricité décarbonés.

Le Haut-commissariat au Plan, un appui aux décisions de l’État

Le Haut-commissariat au Plan est une instance chargée d’animer et de coordonner les travaux de planification et de réflexion prospective conduits pour le compte de l’État et d’éclairer les choix des pouvoirs publics au regard des enjeux démographiques, économiques, sociaux, environnementaux, sanitaires, technologiques et culturels.

Cherchant à clarifier les enjeux et sensibiliser l’opinion à ces sujets pour susciter du débat public, il publie des notes d’ouverture succinctes et didactiques.

Pour aller plus loin : Découvrir le plan d’action du Haut-Commissariat au Plan sur la géothermie de surface

Autres actualités :

Communiqué de presse - Partenariat scientifique : le BRGM et Inria s’associent - 15 décembre 2022

Communiqué de presse - Lancement de l’OFREMI : l’Observatoire français des ressources minérales - 29 novembre 2022

Eau souterraine : le Référentiel hydrogéologique français BDLISA, version 3 - 29 novembre 2022

Abonnez-vous à la newsletter - Contacts - Contact presse

Logo EuroGeoSurveys

BRGM : Service géologique national

BRGM - 3 avenue Claude-Guillemin - BP 36009 45060 Orléans Cedex 2 - France - Tél. : +33 (0)2 38 64 34 34

C :\Users\JH\Documents\index.png

Source : https://www.brgm.fr/fr/actualite/actualite/geothermie-surface-plan-action-haut-commissariat-au-plan

Retour au début du sommaire

    • {{}}
      Le guide de l’ADEME édité en mars 2019 vous donne les clés pour engager et mener à bien l’installation d’une pompe à chaleur géothermique.
      Télécharger le guide

Consulter l’espace régional > https://www.geothermies.fr/espace-regional >>>

Cet espace met à disposition des informations spécifiques à la géothermie pour chaque région. Il s’agit à la fois d’informations générales et pratiques dont vous avez besoin pour mener à bien la réalisation d’une opération de géothermie, que vous soyez un particulier, une collectivité, une entreprise, un maître d’ouvrage ou un bureau d’étude impliqué dans un projet industriel :

  • Votre interlocuteur
  • Les acteurs locaux
  • Les documents thématiques sur la géothermie
  • Les mécanismes financiers d’aide
  • Les opérations en région
  • L’actualité en région.
    Cet espace présente également les ‘outils d’aide à la décision’ qui ont été développés par le BRGM en partenariat avec l’ADEME, les Conseils Régionaux et les services déconcentrés de l’Etat :
  • des données cartographiées régionales (Système d’Informations Géographiques) : ressources, potentiel, cartes réglementaires
  • des guides techniques d’aide à la décision.
    Source : https://www.geothermies.fr/espace-regional

Retour au début du sommaire

L’institut des huiles essentielles Les Condamines à Mane (Alpes-de-Haute-Provence)

La page des Exemples d’opérations dans votre région

La carte régionale & ses donnéesLes acteurs dans votre région

Spécificités régionales en Provence-Alpes-Côte d’Azur :

Boite à outils pour la géothermie sur PAC : Provence-Alpes-Côte d’Azur / ADEME, AFPG

Etude des potentialités géothermiques en région Provence-Alpes-Côte d’Azur

Atlas des ressources géothermiques en Provence-Alpes-Côte d’Azur / BRGM

Dispositifs de soutien en Provence-Alpes-Côte d’Azur :

Appel à projets de l’ADEME ’Une ville, un réseau’ pour les petites villes

Arrêté revalorisant l’aide financière MaPrimeRénov’

Aide financière 2022 au contrat de développement territorial ou patrimonial des énergies renouvelables thermiques de l’ADEME

Extrapolation à d’autres régions en France > https://www.geothermies.fr/espace-regional

Retour au début du sommaire

    • {{}}
      La géothermie de surface : l’énergie de demain dès aujourd’hui ! – Brochure de l’Association Française des Professionnels de la Géothermie (AFPG) - Document PDF
      La géothermie permet de répondre efficacement aux besoins de chaleur et de froid dans les bâtiments. Ce guide livre la vision des professionnels de l’AFPG sur la bonne conception d’un système de géothermie, qui permet d’assurer ces besoins thermiques et de climatisation à l’échelle d’un ou plusieurs bâtiments avec un choix multiple de solutions de captages géothermiques à l’échelle de plusieurs bâtiments…

Conclusion - Ce guide a pour ambition de présenter l’ensemble des éléments à connaître avant d’initier une démarche visant à développer ou réaliser une opération de géothermie de proximité ou dites de surface mettant en œuvre des pompes à chaleur couplées à une système de captage.

L’objectif est de fournir aux maîtres d’ouvrage publics ou privés et à leurs conseils, bureaux d’études, exploitants d’installations et en général à tous les acteurs pouvant être impliqués dans d’un projet de type pompe à chaleur géothermique les éléments fondamentaux pour des réalisations performantes techniquement et économiquement tout en prenant en compte la dimension du périmètre technique pour le montage de la solution.

Les solutions de géothermie de proximités ont la capacité de répondre à plusieurs enjeux : décarboner les bâtiments et les ‘process’, maitriser les dépenses énergétiques finales pour l’usager, produire du froid renouvelable, l’utilisation du ‘GéoCooling’ et du mode de fonctionnement en ‘ThermoFrigoPompe’ : tous cela contribue la mise en dynamique de la transition écologique.

Origine : AFPG contact@afpg.asso.fr T.+33(0)9 81 64 74 12

Adresse de l’AFPG : 77 rue Claude Bernard 75005 PARIS - www.afpg.asso.fr

Source incontournable à consulter : https://www.syndicat-energies-renouvelables.fr/wp-content/uploads/basedoc/guide-methodologique-geothermie-de-surface.pdf

Retour au début du sommaire

    • {{}}
      Le stockage géothermique refait surface - La France redécouvre le stockage saisonnier de chaleur - Par Matthieu Quiret - Publié le 19 nov. 2007 à 01:01 – Document ‘lesechos.fr’ – 2007 (pour mémoire !) - Schéma général
      La France redécouvre le stockage saisonnier de chaleur. Pas moins de quatre projets de R&D sont actuellement lancés par l’Agence nationale de la recherche (ANR) et le programme Prebat. Mêmes causes, mêmes effets. Lancée dans les années 1970, à la suite du choc pétrolier, cette technologie refait surface avec l’explosion du prix du pétrole et la menace climatique. Son principe est simple : utiliser l’inertie thermique du sous-sol pour stocker la chaleur excédentaire. L’énorme énergie que nous envoie le soleil nous parvient aux deux tiers pendant l’été, quand les besoins en chaleur sont minimaux. En l’injectant sous terre, cette énergie peut être conservée les mois suivants et utilisée à ce moment-là. Le stockage peut aussi servir à valoriser des excédents d’énergie industriels, dans les incinérateurs de déchets par exemple.

« C’est le moment de relancer les recherches sur ce sujet », assure Jean-Christophe Hadorn, responsable du programme suisse sur les énergies renouvelables. « Nous travaillons depuis longtemps sur ces techniques en Europe mais avec des budgets dérisoires par rapport aux autres énergies. Les recherches sur la canalisation nucléaire sont mieux dotées », ironise le consultant de l’agence internationale de l’énergie.

Aquifères

Depuis trente ans, tous les dispositifs de stockage ont été expérimentés à petite échelle. « Il faut trois conditions pour réussir un tel système. L’énergie doit être gratuite ou excédentaire. La chaleur doit être utilisée à proximité et le potentiel hydrogéologique bien connu », explique Hervé Lesueur, responsable du stockage saisonnier au BRGM. Les réservoirs les plus séduisants se trouvent à grande profondeur. Les nappes d’eau non potable (aquifères) offrent de vastes volumes de stockage et possèdent naturellement une température de quelques dizaines de degrés. Deux forages suffisent pour alimenter la boucle thermique. Un puits prélève de l’eau « froide » dans un point de l’aquifère. Le fluide est réchauffé dans le bâtiment en surface puis réinjecté au fond d’un autre point de l’aquifère. « Un stockage de cinq mois d’été peut être exploité pendant les sept autres mois », explique Hervé Lesueur. Les meilleures expérimentations revendiquent 90 % de récupération d’énergie.

Les projets de l’ANR vont étudier ce dispositif sur deux cas très différents. Le BRGM avec l’aide du CTIFL (Centre technique interprofessionnel des fruits et légumes) préparent l’équipement d’une grande serre horticole dans le Languedoc-Roussillon. Le chauffage des serres en hiver représente de 20 % à 35 % des charges d’exploitation. En été, leur capture d’énergie est si efficace qu’elles doivent être réfrigérées. Ces deux contraintes seront supprimées en utilisant, l’été, l’eau froide d’un aquifère à moins de 50 mètres de profondeur. L’eau à 10 degrés Celsius refroidira la serre en se réchauffant et sera réinjectée sous terre à 28 degrés Celsius. L’hiver, ce sera l’inverse. Les Hollandais ont déjà montré l’intérêt du dispositif, mais avec des aquifères spécifiques.

Le second projet est plus ambitieux encore puisqu’il étudiera le stockage géologique de 25 mégawatts pour un réseau de chaleur d’une agglomération de l’Est francilien de 10.000 à 20.000 logements. Le réseau d’eau à 90 degrés Celsius stockerait ses pics de production dans un aquifère à 1.800 mètres de profondeur. L’injection doit porter l’eau de la nappe de 65 degrés Celsius à 85 degrés Celsius. En cas de besoin thermique, le forage remonte alors une eau à 70 degrés Celsius qu’une chaudière d’appoint porte à 90 degrés Celsius.

Les deux projets français n’innoveront pas vraiment vis-à-vis des expérimentations existantes. Le stockage mis en place pour le nouveau Parlement allemand (Reichstag) est par exemple bien plus sophistiqué avec ses deux aquifères de stockage. L’un à 60 mètres sous terre sert de réserve de climatisation, l’autre à 300 mètres stocke la chaleur. Mais le Reichstag reste pour les spécialistes une vitrine de démonstration, son pari d’éviter 80 % de gaz à effet de serre a dominé sur l’objectif économique.

Vérifier la compétitivité

Le BRGM et ses partenaires veulent, eux, vérifier la compétitivité du stockage saisonnier face aux autres sources d’énergies. Si les technologies sont considérées comme mûres, les incertitudes sont de nature locale et géologique. « Nous devons vérifier la capacité de chaque aquifère à supporter la réversibilité du stockage pendant une durée de vie de quarante ans. Si on injecte dans un sens, il faut être sûr que le prélèvement dans l’autre sens se passe bien. Cela dépend notamment de l’équilibre géochimique du réservoir », précise Hervé Lesueur. Le chauffage et le pompage d’une eau souterraine peuvent connaître des précipitations calcaires ou des cristallisations par exemple qui endommagent le circuit hydraulique. Les géologues doivent aussi caractériser la mobilité des nappes, et donc leur isolation. Jean-Christophe Hadorn rappelle aussi que certains phénomènes géothermiques sont encore mal maîtrisés. « Certains aquifères se réchauffent mal. Au lieu de rester vertical, le front d’eau chaude autour du puits d’injection s’incline progressivement à un angle de 45 degrés, ce qui finit par refroidir le réservoir. »

Les spécialistes considèrent aujourd’hui que ce stockage profond en aquifère ne convient qu’aux grosses installations. Pour des puissances plus faibles, les géologues proposent depuis une dizaine d’années d’utiliser l’inertie du sous-sol immédiat.

La Suisse et l’Allemagne ont construit de nombreux bâtiments tertiaires reliés au sous-sol par des champs de pieux géothermiques de quelques dizaines de mètres de long. A l’intérieur un fluide caloporteur stocke ou prélève la chaleur et la fraîcheur du sol. Le rôle de ces pieux peut aussi être directement rempli par les piliers de fondation. Les ponts routiers suisses utilisent ce système pour éviter la formation de gel en hiver. Deux projets du programme français (Preba)t vont évaluer ces techniques. L’un d’eux concernera un petit lotissement, l’autre un bâtiment très excédentaire en énergie.

Source : https://www.lesechos.fr/2007/11/le-stockage-geothermique-refait-surface-545408

Retour au début de la Présentation

Retour au début du sommaire


    • Projet en cours ‘HeatStore’ : pour accélérer le transfert des technologies de stockage souterrain de chaleur - 05 février 2019
      Le BRGM est partenaire du projet européen ‘HeatStore’, lancé en 2018, qui vise à accélérer le transfert des technologies de stockage souterrain de chaleur vers des applications industrielles.

Mots celfs : Transition énergétique et espace souterrainEuropeChangement climatique

Cliquer pour voir à la source - Vue d’un plan de réflexion sur les différentes sources de la géothermie dans le développement des écoquartiers (2011). © BRGM

Vers un chauffage et un refroidissement à faible teneur en carbone – Travaux du BRGM en France

Le secteur du chauffage et de la climatisation est un levier majeur pour la transition vers une énergie décarbonée. Il compte pour la moitié de l’énergie finale consommée en Europe. Etant donné que les combustibles fossiles répondent à une partie importante de cette demande, il est nécessaire de mettre en place une transition vers des sources de chaleur à faibles émissions de carbone telles que la géothermie, la biomasse, le solaire et la chaleur résiduelle. 

Le stockage de chaleur joue un rôle clé dans cette évolution, car il offre la flexibilité nécessaire à la gestion des variations de l’offre et de la demande de chaleur. Les quantités de chaleur en jeu dans un stockage souterrain à grande échelle sont bien plus importantes que dans un stockage en surface, ce qui permet d’augmenter la quantité de chaleur stockée à moindre coût et avec une faible occupation foncière. 

Le projet HeatStore : un coup de pouce à la transition énergétique 

HeatStore est l’un des neuf projets du programme européen ERANET GEOTHERMICA, qui vise à accélérer le déploiement de la géothermie. 

Les principaux objectifs du projet HeatStore sont de réduire les coûts et les risques, d’améliorer la performance des technologies de stockage souterrain d’énergie thermique à haute température ( 25°C à 90°C) et d’optimiser la gestion de la demande du réseau thermique. Les partenaires du projet se sont fixé pour objectif de réduire les coûts de production de la chaleur d’au moins 20%. 

Le projet HeatStore s’appuie sur un réseau de six démonstrateurs aux Pays-Bas, en Belgique, en Allemagne, en France et en Suisse, et sur 8 études de cas de systèmes existants avec des configurations distinctes de sources de chaleur, de stockage de chaleur et d’utilisation de la chaleur. 

TNO (Pays-Bas) coordonne ce projet doté d’un budget de 16 millions d’euros et impliquant 23 partenaires de neuf pays, dont le BRGM. Le consortium est composé d’instituts de recherche scientifique et de sociétés privées. Les deux partenaires français (Storengy et BRGM) sont financés via le Programme d’Investissements d’Avenir géré par l’ADEME. 

Contribution du BRGM au projet HeatStore 

Le BRGM, expert dans les domaines de la géothermie et des stockages souterrains, contribue au projet HeatStore à travers plusieurs actions : 

  • La participation à un benchmark entre les différents codes numériques développés par les partenaires du projet, confrontés aux données acquises sur les démonstrateurs. 
  • L’application des méthodes probabilistes et possibilistes de gestion des incertitudes dans le développement et l’exploitation d’un UTES. 
  • Une étude du potentiel de stockage de chaleur souterrain à l’échelle d’une région, en croisant les données géologiques, les modèles développés dans le cadre du projet et des données existantes relatives à la surface (développement des réseaux de chaleur, etc.). 
    Pour aller plus loin :

En savoir plus sur le projet HeatStore

En savoir plus sur le programme GEOTHERMICA

Source : https://www.brgm.fr/fr/projet-cours/heatstore-accelerer-transfert-technologies-stockage-souterrain-chaleur

Voir également la publication ADEME : HEATSTORE - Une initiative européenne pour accélerer le déploiement des stockages souterrains de chaleur (Underground Thermal Energy Storage) - Le projet GEOTHERMICA HEATSTORE répond aux besoins de recherche et dévelop-pement décrits dans les feuilles de route du stockage et du réseau de chaleur et a pour principaux objectifs de réduire les coûts, de réduire les risques et d’optimiser les performances des technologies de stockage d’énergie thermique souterrain à haute[…] Plus de détails – Source : https://librairie.ademe.fr/recherche-et-innovation/1114-heatstore.html

Retour au début du sommaire

    • {{}}
      Le Projet européen de stockage de l’énergie thermique HEATSTORE – Traduction JH / document ‘geothermica.eu’
      Les technologies de stockage de l’énergie thermique doivent être développées et devenir un composant intégral de l’infrastructure du futur système énergétique pour répondre aux variations de la disponibilité et de la demande d’énergie.

Les principaux objectifs de ce projet sont de diminuer le coût, de réduire les risques et d’optimiser les performances des technologies de stockage d’énergie thermique souterraine à haute température ( 25 à 90°C) en démontrant 6 configurations distinctes de sources de chaleur, de stockage de chaleur et d’utilisation de la chaleur.

Les aspects techniques, économiques, environnementaux, réglementaires et politiques qui sont nécessaires pour soutenir un déploiement efficace et rentable en Europe seront abordés. 

Le projet a stimulé l’adoption rapide du marché en Europe, en favorisant le passage de la phase de démonstration au déploiement commercial dans un délai de 2 à 5 ans sur le marché européen et en offrant une perspective d’utilisation du plein potentiel en 2050.

Site web du projet https://www.heatstore.eu/ - Final project public report available in Publications - Project Updates - Partners - Financing - (Rapport public final du projet disponible dans Publications - Mises à jour du projet – Partenaires – Financement)

Partenaires : Iceland Netherlands Switzerland Italy Germany France Turkey Slovenia Portugal Spain Denmark Romania Belgium Ireland Norway USA

Source : http://www.geothermica.eu/projects/heatstore/

Retour au début du sommaire

Retour au début de l’introduction

Haut du formulaire

Bas du formulaire

Retour au début du dossier

Collecte de documents et agencement,
traduction, [compléments] et intégration de liens hypertextes par Jacques HALLARD, Ingénieur CNAM, consultant indépendant – 22/12/2022

Site ISIAS = Introduire les Sciences et les Intégrer dans des Alternatives Sociétales

http://www.isias.lautre.net/

Adresse : 585 Chemin du Malpas 13940 Mollégès France

Courriel : jacques.hallard921@orange.fr

Fichier : ISIAS Série Bâtiments Constructions Habitations Ecologie.Partie 2.7.docx

Mis en ligne par le co-rédacteur Pascal Paquin du site inter-associatif, coopératif, gratuit, sans publicité, indépendant de tout parti, un site sans Facebook, Google+ ou autres GAFA, sans mouchard, sans cookie tracker, sans fichage, un site entièrement géré sous Linux et avec l’électricité d’Énercoop , géré par Yonne Lautre : https://yonnelautre.fr - Pour s’inscrire à nos lettres d’info > https://yonnelautre.fr/spip.php?breve103

http://yonnelautre.fr/local/cache-vignettes/L160xH109/arton1769-a3646.jpg?1510324931

— -