Feeds:
Articles
Commentaires

Archive for the ‘Puits Canadien’ Category

Figurez-vous que ça faisait tellement longtemps que je n’avais pas écrit sur le blog que j’en avais oublié le mot de passe… J’ai ainsi pris conscience du temps écoulé depuis le dernier article ! Trois cent dix mille visites sur le blog : je n’avais pas consulté les compteurs depuis cet été… J’hallucine.

Nous voici donc installés dans la maison, depuis cet été. C’est assez extraordinaire… Tout d’abord, au moment où nous avons posé les meubles, j’ai instantanément oublié tous ces mois de travaux… C’est comme si nous avions toujours habité ici ! La première surprise a été le silence… En entrant dans la maison, nous entrons dans un cocon sonore ! Les sons extérieurs restent dehors, ce qui est même déroutant car nous n’entendons pas les voitures arriver… La deuxième surprise a été le confort que j’appelerai « hygrométrique ». Notre ancienne maison était humide en permanence, ce qui nous obligeait à mettre du chauffage très souvent, pour pallier à cette impression de froid qui « transperce ». A température d’air égale, la sensation est complètement différente ! Quel confort… La troisième surprise a été l’apport solaire : dès qu’il y a un rayon de soleil, il fait chaud dans la maison, sans aucun moyen de chauffage… Je n’ai pas calculé cet apport (cf. article), et ne le calculerai probablement pas (un peu de réalisme 😉 ), mais c’est assez incroyable. Nous profitons de cette chaleur (plusieurs fois tropicale cet hiver, en déjeunant devant la baie vitrée) gratuite et très agréable ! Evidemment, l’inconvénient de cet avantage est qu’il a fait chaud l’été dans la maison : nous n’avons pas encore posé les volets, ni protégé la baie vitrée… Au printemps peut-être !

Pour l’instant, nous nous contentons d’un petit feu tôt le matin, que nous laissons mourir : cela suffit à maintenir un 20° en bas par temps couvert, pour toute la journée. J’imagine que l’activité humaine (cuisine, douches, etc.) apporte aussi sa quantité de chaleur ; en tous cas la consommation de bois est au plus bas : un peu plus d’1 stère depuis notre emménagement, et je viens de recouper 3 stères : verdict en fin d’hiver (si nous pouvons encore appeler ça un « hiver« ). J’ai hâte de tester les grands froids mais pour l’instant l’occasion ne s’est même pas présentée : les 2 ou 3 petites gelées de fin d’année n’ont rien changé en confort. La température à l’étage n’est pas trop importante dans la mesure où nous ne chauffons pas beaucoup ; je crois que cela pourra changer si nous devions chauffer plus lontemps dans la journée ; à voir. Pour l’instant en tous cas, le poêle de masse ne nous fait pas défaut. La température de la salle de bains est parfaite : est-ce le mur de masse ou la présence du ballon d’eau chaude ? Difficile à dire mais le résultat est là : cette pièce est la plus chaude de la maison, pour notre plus grand confort. Le puits canadien n’est pas encore mis en service : il reste à poser la cheminée et à faire le raccordement de la grille intérieure, vers la cage d’escalier. Du coup, pour l’instant, nous faisons une aération manuelle de la maison, en créant un courant d’air quelques minutes, 2 fois par jour… J’ai aussi hâte de voir l’apport du puits canadien dans ce domaine !

Au chapitre des finitions, elles sont pour l’instant fidèles à leur réputation : ce qui n’a pas été fait à l’emménagement… n’est toujours pas fait. Ce sont des choses minimes, mais qui vont probablement rester un moment : mon perfectionnisme est complètement absent dans ce domaine ;-).

 Que dire de plus ? C’est le panard. En ce début d’année, je ne peux m’empêcher de penser à toutes les personnes qui ont contribué de près ou de loin à ce projet… Leur énergie est ici, parmi nous, perceptible dans cette maison. C’est ça aussi (surtout ?) qui rend ce lieu spécial. Merci encore à vous. J’aurais encore plein de choses à dire pour conclure cette expérience ; mais ce n’est pas encore mûr…

Ah si, autre chose : cette série de vidéos (Une histoire de la Violence, conférence organisée par les Colibris en Juin 2015 ; l’intégrale des interventions ici) m’a fait beaucoup de bien en cette fin d’année !

Read Full Post »

thermometreDepuis le début de ce blog, je repousse cette échéance… Et puis là, je sens que c’est mûr : je me lance dans les calculs de dimensionnement du chauffage de la maison. Je dois dire que je ne suis pas un professionnel du domaine, mais j’aime bien la technique et comprendre ce qui se passe. Il y aura des erreurs dans ce qui suit ; cet article sera donc évolutif, d’autant plus que je suis sûr de ne pas pouvoir traiter tous les aspects d’une seule traite : je vais procéder par étapes. L’idée pour moi est de faire ces calculs manuellement (aidé d’un tableur quand même), histoire de comprendre les hypothèses et les choix qui se cachent derrière le résultat final. Quand j’ai réalisé que les calculs pour le label officiel PassivHaus allemand étaient faits à l’aide d’un gros tableau Excel, je me suis dit que je pourrais tenter les calculs à la main, pour voir. D’autant plus que dans ces logiciels, on est souvent bloqué par un détail x ou y : par exemple, il est impossible de faire un calcul PassivHaus si la maison n’a pas de VMC double flux… Et pour tout avouer, j’aime quand même tortiller les équations ;-). Âmes allergiques aux formules mathématiques ou aux données avec des unités à coucher dehors, vous pouvez zapper cet article !

Le principe de base de ce calcul est le suivant : nous voulons une température intérieure Tint ; la température extérieure est de Text. Vu que nous calculons les besoins en chauffage (et non pas en rafraîchissement), nous nous plaçons dans une hypothèse où Tint > Text. Il faudra donc apporter de l’énergie à la maison pour maintenir Tint constant. Quelle quantité d’énergie ? Il faudra tout simplement compenser les déperditions thermiques de la maison, c’est à dire les pertes de chaleur. Dans une maison thermiquement parfaite, sans déperditions de chaleur, il n’y aurait pas besoin d’apport de chauffage car Tint resterait constante quelle que soit Text ; mais dans la vraie vie, la maison n’est pas parfaite, et en plus des gens vivent dedans (!), entrent et sortent de la maison, ouvrent des fenêtres, etc.

Tout commence donc par le calcul des déperditions thermiques de la maison ; il y en a de plusieurs types, dans une première approximation : les déperditions statiques (liées aux murs, au toit, aux menuiseries et au plancher), et les déperditions liées au renouvellement d’air et aux fuites d’air dans la maison. Il y en a d’autres mais on va commencer par là.

Calcul des déperditions statiques de la maison :

Déperditions thermiques pour une maison mal isolée. (C) H.Nallet

Déperditions thermiques pour une maison mal isolée. © H.Nallet

Le schéma ci-dessus montre que bien souvent, la priorité pour rendre une maison plus performante énergétiquement est d’isoler le toit, puis les murs, et ensuite de s’occuper des fuites d’air (cheminée ouverte, etc.). Les fenêtres sont très loin derrière, et je constate que les vendeurs de fenêtres ont bien travaillé pour faire passer l’idée (fausse dans la plupart des cas) que la priorité est de changer les menuiseries. A budget égal, voire même souvent inférieur selon les cas, il est bien plus rentable de commencer par isoler le toit…

Nous verrons que dans une maison isolée les proportions ci-dessus sont significativement différentes. Les déperditions statiques se calculent avec la formule D = U x S, avec :

  • U : coefficient de transmission thermique, en W/m².K
  • S : surface de la paroi, en m²
  • D : déperdition thermique, en W/K : cela donne une puissance perdue par °K de différence de température entre l’intérieur et l’extérieur ; certaines sources expriment la déperdition thermique en Watts, et donc intègrent déjà la différence de température dans cette valeur.

Pour le calcul du paramètre U, c’est assez simple pour une maison neuve : les fabricants de matériaux isolants doivent indiquer soit le R (coefficient de résistance thermique, en m².K/W), soit le coefficient de conductivité thermique λ, exprimé en W/(m.K). La relation entre toutes ces valeurs est simple : R=e/λ, où e est l’épaisseur de l’isolant en m, et U=1/R.
Il suffit donc de connaître la nature des matériaux mis en œuvre ainsi que leur épaisseur et le tour est joué !

Pour les murs et le toit, j’avais déjà fait les calculs dans un article précédent ; je n’avais pas parlé du plancher : il méritera un article dédié. Voici le tableau récapitulatif :

Mursoltoit2 - 1

Il faut aussi tenir compte des fenêtres ; nous n’avons pas encore finalisé notre choix, mais dans tous les cas, le coefficient de transmission thermique des fenêtres Uw tournera autour de 1,6 W/m².K. Attention, il faut bien prendre le Uw (« w » comme « window », c’est à dire le coefficient global de la fenêtre, en tenant compte du vitrage, du dormant et du cadre, ainsi que des ponts thermiques), et non pas le Ug (« g » comme « glass », qui est le coefficient de transmission thermique du vitrage seulement) qui est bien meilleur que le Uw. Nous aurons l’occasion de revenir sur ce point dans l’article sur les menuiseries… Bref, cette valeur de 1,6 W/m².K correspond à une fenêtre classique de bonne qualité avec un double vitrage 4/16/4 argon. Ce n’est pas la panacée mais ça devrait faire son boulot.

Voici un premier résultat : Dstat = 81,46 W/K

Récapitulatif des déperditions thermiques statiques

Récapitulatif des déperditions thermiques statiques

Nous constatons que la répartition des pertes thermiques pour une maison bien isolée est vraiment différente de la répartition pour une maison non isolée. Pour que les fenêtres ne soient plus la principale source de déperditions, il faudrait avoir un Uw de 1W/m².K, ce qui impose quasiment le triple vitrage, encore très onéreux et qui pose d’autres problèmes, notamment de facteur solaire. Les résultats ci-dessus sont au-delà de ce qui est nécessaire pour la RT2012 ; l’isolation du toit atteint même les critères PassivHaus (valeur U < 0,15 W/m².K). Mais cela ne concerne que l’isolation ; il y a bien d’autres critères à respecter pour la conformité à ces normes.

Les calculs ci-dessus sont tout à fait approximatifs ; pour affiner, il faudrait prendre en compte plusieurs autres paramètres. D’un côté, on peut dire que les chiffres ci-dessus sont pessimistes car on ne prend pas en compte le gradient de température (la chaleur monte, et donc les pertes sont plus importantes par le haut du bâtiment : avantage pour une toiture bien isolée), ni le coefficient d’ajustement α d’isolation du plancher (le plancher n’étant pas en contact direct avec l’extérieur, le calcul du U doit être ajusté avec ce coefficient ; cependant dans le cas d’un vide sanitaire, le α est proche de 1), ni le fait que le pignon Ouest (vents dominants) soit protégé par l’appenti, etc. On peut aussi dire que les chiffres ci-dessus sont optimistes, car on n’a pas tenu compte des ponts thermiques ; dans une maison mal isolée, les ponts thermiques représentent 5% des pertes ; dans notre cas, les ponts thermiques sont limités au strict minimum, mais ils existent. Tout cela peut être intégré dans un logiciel de simulation thermique, pour avoir des résultats plus fins. Mais cette première approximation me suffit.

Calcul des déperditions de la maison liées aux échanges d’air :

La ventilation de la maison est un aspect critique du bien-être et de la santé ; certaines études montrent que l’air intérieur est souvent plus nocif que l’air extérieur (cf. observatoire de la qualité de l’air intérieur par exemple). Nous pourrions débattre de ce sujet pendant des heures ; disons simplement qu’il parait évident qu’il faille renouveler l’air intérieur de notre maison. C’est d’autant plus important que maintenant, pour atteindre de bonnes performances énergétiques, nous construisons des maisons étanches à l’air… Autre débat en vue…

Bref, le calcul de la déperdition thermique lié à l’échange d’air se fait avec la formule : Dair = 0,34 x V x N, où

  • Dair : Déperdition liée aux échanges d’air, en W/K (même remarque que pour le calcul précédent : la déperdition se calcule aussi parfois en Watts ; dans notre cas, il suffira de multiplier Dair par la différence de température pour obtenir une puissance en Watts)
  • 0,34 : coefficient lié à la capacité thermique massique de l’air et à sa masse volumique
  • N : nombre de changements d’air par heure
  • V : volume de l’habitation, en m3

Pour faire le calcul, il nous faut déterminer N, le nombre de renouvellements d’air par heure. Il y a matière à discuter à ce sujet, aussi… Apparemment, la ventilation en France est réglementée par l’arrêté du 14 mars 1982 ; ce texte impose un renouvellement d’air de 0,5 volume d’air / heure au minimum. A priori (je prends des pincettes car on trouve vraiment de tout et je n’ai pas pris le temps de creuser), cette valeur n’a pas été modifiée ni par la RT2005, ni par la RT 2012. On trouve aussi d’autres valeurs ici ou , notamment pour des locaux à usages collectifs. Je ne comprends pas comment on peut imposer un renouvellement d’air qui soit indépendant du nombre d’occupants dans la maison… Mais j’ai découvert qu’il existe une autre pratique : la règle des 30m3/heure/personne : il faut renouveler 30m3 d’air toutes les heures par personne. Là aussi, on peut discuter, quand on voit que le volume d’échange minimal imposé pour les locaux collectifs ne dépasse jamais 22m3/heure/occupant… Cela ne tient évidemment aucun compte des matériaux employés pour la construction : on traite de la même manière des maisons construites avec des matériaux bourrés de formaldéhydes et de peintures chimiques et des maisons construites avec des matériaux naturels. Bref, c’est tout bizarre. Selon les hypothèses retenues pour notre maison (310 m3), voici les résultats pour N x V :

  • 0,5 volume à l’heure = 155 m3/heure
  • 30 m3/heure/personne = 90 m3/heure
  • 22 m3/heure/personne = 66 m3/heure

Il y a un rapport de 1 à 2,5… (!) Pour le calcul je vais donc choisir une valeur intermédiaire : 90 m3/heure. Nous avons donc Dair = 0,34 x 90 = 30,6 W/K. Ce chiffre est à comparer avec les déperditions statiques (81,46 W/K) : les déperditions liées au renouvellement de l’air représentent donc 27% des déperditions totales (Dtotale = 30,6 + 81,46 = 112,06 W/K)… Non négligeable !

Pour bien faire, il faudrait tenir compte de beaucoup d’autres paramètres : ouvertures des portes et fenêtres, fuites d’air de la structure (minimes j’espère si j’arrive à poser le frein-vapeur correctement) ; à priori ces volumes sont négligeables par rapport aux 90 m3/heure ; je choisis donc pour l’instant de les inclure dans les 90 m3/heure.

Besoin en puissance de chauffage :

Tout ceci n’était qu’une introduction : voici maintenant les choses concrètes : de quelle puissance de chauffage avons-nous besoin pour la maison ? Pour cela, il suffit de se placer dans le cas le plus défavorable : disons que nous voulons 19°C à l’intérieur, et qu’il fait -15°C à l’extérieur (c’est vraiment un cas très extrême ici)… La différence de température est donc de 34°C ou 34°K (peu importe car c’est une différence de température : les degrés Kelvin ou Celsius ont le même pas). Et c’est ici que vient tout l’intérêt du puits canadien : au lieu de faire rentrer de l’air à -15°C dans la maison, on fera rentrer de l’air à 6°C environ : nous gagnons donc 21°(C ou K) pour les déperditions liées à l’échange d’air !

La puissance instantanée nécessaire dans ces conditions est donc : P = Dstat x (Tint – Text) + Dair x (Tint – Tpuits canadien)

P = 81,46×34+30,6×13= 3167 W

Il nous faudra donc un moyen de chauffage d’une puissance de 3167 W pour chauffer la maison, en prenant le cas le plus extrême. A noter que le puits canadien nous fait économiser 643 Watts (17% de puissance) dans ce cas extrême. Pas mal pour un bout de tuyau enterré !

Première approximation de la consommation d’énergie liée au chauffage à l’année :

Pour effectuer ce calcul, il faudrait ajouter la puissance nécessaire au chauffage tous les jours, avec la différence de température de chaque journée. Même si les données sont disponibles dans des bases statistiques, le calcul serait fastidieux. Pour simplifier, on utilise une valeur dédiée, le Degré Jour Unifié (DJU), qui représente la somme des (Text – Tref ) pendant la période de chauffe (d’Octobre à Juin) ; cette valeur est calculée pour Tref = 18°C, et moyennée sur 30 ans. Le DJU est bien sûr dépendant de la situation géographique ; pour donner une idée, le DJU de la Corse est de 1600, alors qu’il est de 3800 pour le Jura. Voici un tableau des DJU de la France, moyennés sur 30 ans. A Auxerre, le DJU base 18 est de 2753.

Voici la formule de calcul des besoins en énergie : B = (24 x G x V x DJU)/1000, avec :

  • B : besoins en énergie (KWh)
  • 24 et 1000 (coefficients de conversion : heures en jours, et Wh en KWh)
  • G : coefficient de déperdition volumique (W/(K.m3)) = Dtotale (W/K) / V (m3)

G=112,06/310 = 0,36 W.K-1.m-3

D’où une première approximation des besoins en énergie pour Auxerre (DJU = 2753) :

B = 24 x 0,36 x 310 x 2753 / 1000 = 7374 kWh.

Cette première approximation donne un chiffre très fortement majoré pour 2 raisons principales : nous n’avons pas pris en compte ni les apports solaires (une des bases de la conception bioclimatique) ni les apports du puits canadien. En effet, le DJU base 18 ne tient pas compte, pour Dair , du fait que la température approximative de l’air entrant dans la maison en hiver via le puits canadien est de 10°C au lieu de Text .

Deuxième approximation de la consommation d’énergie en chauffage en tenant compte des apports du puits canadien :

Nous entamons ici un chapitre assez conséquent… Si vous êtes lecteur et que vous êtes encore avec moi à ce stade de l’article, bravo ;-). Le principe du puits canadien est de faire rentrer de l’air à la température de la terre dans la maison (cf. article sur le puits canadien) ; disons qu’en moyenne, pour une première approximation, l’air rentre à 10°C (6°C l’hiver et 13°C l’été selon la nature des sols et la profondeur du puits). Du coup, quand on introduit les DJU dans le calcul, nous introduisons une erreur car l’air qui rentre dans la maison n’est plus à Text mais à Tpuits canadien ; le puits canadien préchauffe l’air de la maison. Pour corriger cette erreur, nous pouvons séparer les besoins énergétiques liés à la compensation des déperditions thermiques statiques du besoin énergétique lié à la compensation de la déperdition liée au renouvellement d’air. En clair, B = Bstat + Bair . Pour le calcul de Bstat , aucun problème, nous pouvons réutiliser la formule ci-dessus avec les DJU, par contre en prenant évidemment un coefficient de déperdition volumique lié uniquement aux déperditions statiques Gstat . Gstat = Dstat / V = 81,46/310 = 0,26 W.K-1.m-3 ; d’où Bstat = 24 x 0,26 x 310 x 2753 / 1000 = 5325,4 kWh. Notons au passage que 28% ((7374-5325,4)/7374) de l’énergie dépensée pour le chauffage sur une année est utilisée pour réchauffer l’air renouvelé quand on n’a pas système particulier pour réchauffer cet air, puits canadien ou VMC double flux par exemple… Voila pour la partie statique.

Pour la partie renouvellement d’air, il nous faut remplacer le DJU par autre chose qui prenne en compte la température de l’air entrant par le puits canadien. Pour faire ces calculs, nous allons prendre la méthode météo (la plus simple) pour calculer le DJU. Nous allons faire ces calculs sur l’année 2004 qui donne un DJU pour Auxerre de 2508, valeur assez proche de la valeur DJU30 base 18 utilisée ci-dessus (2753). Ce n’est pas idéal, mais ça nous donnera déjà une bonne idée. Les données brutes sont disponibles nationalement et gratuitement sur http://www.infoclimat.fr/ ; et voici pour Auxerre en 2004. J’ai copié tout ça dans un tableur, et après quelques formules pour le tri des données et la mise en forme, j’arrive au tableau suivant ; la colonne H donne le DJU base 18 pour l’année 2004 (Janvier-Juin et Octobre-Décembre). Pour connaître l’apport du puits canadien, il suffit à priori de remplacer la température extérieure (Text) par 10°C (Tpuits canadien) lorsque Text< Tpuits canadien . Mais il faut aussi tenir compte du rafraîchissement de l’air apporté par le puits canadien en inter-saison : quand Text > Tpuits canadien, il faut que le système de chauffage réchauffe cet air… Par exemple, quand il fait 15°C dehors, sans puits canadien le chauffage ne devrait réchauffer que 19-15=4°C, alors qu’avec le puits canadien il faut réchauffer 19-10=9°C.  C’est tout l’intérêt du système bypass du puits canadien, qui consiste à faire entrer l’air extérieur directement dans la maison en inter-saison, sans passer par le puits canadien. Le système de bypass était resté bien théorique pour moi lors de la conception du puits canadien ; je n’en ai d’ailleurs pas prévu. Mais je voulais voir ce que ça peut donner sur le papier, en terme de gain d’énergie. En construisant le tableau, je me suis rendu compte que les résultats dépendaient énormément des hypothèses prises pour la température de l’air du puits canadien ainsi que de la température de déclenchement du bypass… Il est donc important de garder à l’esprit que ces calculs ne sont que des approximations assez grossières qui commencent dès le calcul de la température moyenne dans une journée : dans le calcul, c’est (Tmax + Tmin)/2, mais dans la réalité la température moyenne de la journée est souvent bien différente, dans un sens ou dans l’autre… Voici les 2 fichiers de calcul : Tpuits canadien constante et Tpuits canadien variable. Et voici les résultats :

Gains apportés par le puits canadien

Gains apportés par le puits canadien

Voici le calcul de Bair, la quantité d’énergie de chauffage liée au renouvellement de l’air : Gair = Dair / V = 30,6/310 = 0,099 W.K-1.m-3 ; d’où Bair = 24 x 0,099 x 310 x 1916 / 1000 = 1455,4 kWh sans le bypasset Bair = 24 x 0,099 x 310 x 1376 / 1000 = 1013,5 kWh avec le bypass.

Conclusion partielle :

Il faut bien que cet article s’arrête à un moment ;-). Voici donc une première conclusion, qui ne tient pas compte d’un facteur très important : les apports solaires. Dans une maison de conception bioclimatique, ces apports devraient être conséquents ; je ferai ce calcul plus tard. Je garde donc bien à l’esprit que les chiffres ci-dessous sont des approximations pessimistes pour la consommation énergétique de la maison. Idéalement, il faudrait aussi tenir compte  de l’inertie de la maison, du déphasage des matériaux, de l’apport de chaleur lié à la cuisine, de l’âge du capitaine et de bien d’autres choses, mais on sort de l’exercice qui consistait à se faire une vague idée de la consommation énergétique à l’année.

Résumé des besoins en chauffage et de la consommation énergétique sans les apports solaires

Résumé des besoins en chauffage et de la consommation énergétique sans les apports solaires

Le puits canadien permet donc de gagner en gros (gardons à l’esprit que nous faisons des comparaisons un peu brutales vu que le DJU 30 était différent du DJU en 2004 à Auxerre) 17% de puissance de chauffage, et 16% de consommation d’énergie, si il est utilisé avec un bypass. Je crois que ça vaudrait le coup de calculer le DJU du puits canadien sur l’année (et non pas seulement sur la période de chauffe) et voir ce que le bypass peut apporter sur l’année… Après ces calculs, j’en suis à me demander si un puits canadien sans bypass a du sens en terme de gain d’énergie de chauffage… Sachant qu’il a toujours un sens l’été, pour le rafraîchissement de la maison, et en hiver pour les températures extrêmes  ! Vais-je ajouter un bypass finalement ? A mûrir…

Article à suivre, avec le calcul des apports solaires… (sans aucun engagement ;-)).

Pour aller plus loin :

Addendum du 21/05/2017 :

Et voici les fichiers de tableurs, suite à la question de Raja : (désolé, il m’a fallu convertir en .xls car je ne peux partager des .ods avec wordpress (en tous cas, la version que j’utilise)).

Read Full Post »

Après un petit break Alsacien fort agréable parsemé de magnifiques rencontres, je prends un peu de temps pour mettre à jour le blog… L’été a été enfin au rendez-vous fin Juillet pour quelques jours au moins ; nous avons donc pu terminer le puits canadien, en tous cas pour la partie terrassement. La veille nous avions vidé la tranchée inondée à l’aide d’une pompe, non sans mal à cause de la boue ; quand j’ai vu à la vitesse à laquelle notre artiste de la pelleteuse a vidé le reste, je me suis dit que j’aurais mieux fait d’aller à la piscine… Bref, nous avons prolongé la grosse tranchée, jusqu’au regard/puisard qui servira à évacuer les condensats.

A cet endroit, surprise, nous tombons sur une veine de sable ocre jaune et une petite couche d’ocre rouge… C’est assez impressionnant de voir une telle couleur dans le sol ! Le mauvais côté de cette découverte est l’instabilité du sol à cet endroit, situé exactement là où nous devions creuser au plus profond pour y mettre le regard…

Veine de sable ocre jaune et ocre rouge à l’endroit du regard de visite

Nous avions décidé de laisser 1m de profondeur sous le tuyau du puits canadien afin de pouvoir laisser la place pour le siphon et placer une couche de graviers drainants ; le trou était donc à plus de 2m50 de profondeur… Autant dire que le placement du premier anneau de puits (de 90cm de diamètre pour être visitable) a été un peu sportive ; l’objectif étant de ne pas se faire ensevelir vivant en cas d’affaissement des parois sableuses. Malgré les précautions élémentaires prises par notre artiste de la pelleteuse, je n’ai pas fait le malin pendant les quelques minutes de calage à niveau du premier anneau… L’enchaînement avec les autres anneaux ont été plus triviaux ; nous avons mis une couche de mastic-colle pour béton (en cartouches) afin d’assurer l’étanchéité entre chaque anneau. Nous avons entaillé le 3ème anneau à la tronçonneuse thermique pour matériaux (belle bête) que Mickaël nous avait prêtée (merci encore !).

Tronçonneuse thermique à matériaux

Nous avons ensuite coupé le tuyau du puits afin d’y placer le té avec le siphon ; et là, surprise… Le té, pourtant fourni avec le kit, est lui aussi mâle, comme le tuyau. Et, en plomberie au moins, 2 pièces mâles ne s’emboîtent pas bien. Je n’avais pas pris le temps d’essayer la pièce avant de commencer le puits… Il a donc fallu improviser rapidement ; notre marchand de matériaux favori nous a dépanné illico avec une culotte PVC de 200mm sur laquelle nous avons récupéré les rosaces (parties femelles dans lesquelles s’emboîtent les tuyaux mâles). Un peu de silicone sanitaire (pour éviter le développement de moisissures ou autres bactéries) pour assurer une parfaite étanchéité et le tour était joué.

Tuyau du puits avec les manchons femelle-femelle improvisés

Té avec siphon permettant d’évacuer les condensats

Nous avons raccordé le té avec toutes ses pièces (réducteur pour le siphon, ainsi que le siphon) sur le tuyau côté maison, puis sur le bout de tuyau restant, côté cheminée du puits. Tout ça à 2m50 de profondeur, dans un cylindre de 90cm de diamètre. Autant la section des anneaux me paraissait énorme à la surface, autant une fois à l’intérieur, il n’y a pas de place superflue…

Pour une raison encore mystérieuse, la gaine TPC40 rouge qui amène l’électricité et qui était censée faire 50m tout comme le tuyau du puits était trop courte… Nous avons donc repris une nouvelle gaine pour aller jusqu’à la cheminée. L’idée est de prévoir de l’électricité dans le regard de visite pour y placer un vide-cave en cas d’inondation (soit par les condensats soit par forte pluie), mais aussi d’avoir l’électricité au niveau de la cheminée du puits pour le cas échéant y placer un ventilateur qui forcera l’entrée de l’air dans le tuyau et donc dans la maison ; cela créera aussi une surpression dans le tuyau, évitant ainsi les éventuelles infiltrations de radon (cf. article précédent sur le puits canadien), bien que je sois très confiant sur l’étanchéité de l’installation avec un unique tuyau, coupé uniquement au niveau du té. Les découpes dans le regard ont été bouchées au ciment.

Fond du puits d’évacuation des condensats, raccordé au puits canadien

Après avoir remblayé (en prenant soin de tasser copieusement au godet sous l’arrivée des tuyaux afin d’éviter le cisaillement contre le béton du regard au fur et à mesure que le remblai se tasse), nous nous sommes rendus compte qu’il nous manquait 30cm pour que le haut du regard soit légèrement au-dessus du niveau du sol, ce qui était indispensable pour éviter que les eaux de ruissellement de surface ne se retrouvent au fond du puits. Là encore notre marchand de matériaux nous a dépannés en urgence… Je mesure l’intérêt d’avoir de la réactivité et du service… Merci encore !

Nous avons placé l’autre moitié du regard au niveau de la cheminée d’arrivée d’air du puits canadien, afin de faire un coffrage pour le béton qui permettra de sceller la cheminé… Tout est à niveau !

Un petit coup de pelleteuse, et la terre végétale est ré-étalée sur le terrain… Ça y est, le gros du puits canadien est terminé ! Il ne restera qu’à sceller la cheminée et à maçonner une butée pour la trappe d’entrée dans le regard… Sans compter la distribution de l’air à l’intérieur de la maison, mais ça c’est une autre histoire…

Extrémité du puits canadien (presque) terminé, sans la cheminée d’entrée d’air

Je suis plutôt content de la manière dont s’est déroulée la mise en oeuvre du puits canadien ; il n’aura fallu que 2 jours de terrassement ; c’est finalement assez simple ! Le seul bémol serait sur le kit plutôt mal fichu au niveau du té : vendre un kit avec 2 côtés mâle relève du foutage de g. … D’autant plus que la pièce (le té) n’est pas donnée (près de 200 Euros TTC). Si c’était à refaire, je prendrais un té en PVC CR4 à joints et j’adapterais un siphon sur un bouchon à vis… 30cm de PVC sur toute la conduite du puits, qui plus est hors de la chaleur, ne serait pas à mon avis prohibitif au niveau des éventuelles émissions de particules plastiques dégradées dans l’air du puits… Mais globalement, je suis content de ce système ; nous verrons comment tout cela se comporte en pratique dans la maison !

Ça fait vraiment plaisir d’avoir encore terminé quelque chose qui touche au terrassement ! Une étape est clairement passée avec la fin du Puits Canadien ; côté terrassement il ne reste plus que le raccordement des réseaux (200m de tranchée, ça va nous détendre pendant un moment), la mare et la cuve de récupération d’eau… Bref, encore pas mal de boulot, mais rien du tout à côté de tout ce qu’on a déjà fait !

Read Full Post »

Nous commençons une étape importante pour la maison, et qui a beaucoup de sens pour moi : le puits canadien. Mais qu’est-ce qu’un puits canadien exactement ? L’idée de base du puits canadien (appelé aussi puits provençal) est d’utiliser l’inertie thermique du sol pour réchauffer ou refroidir l’air qui entre dans la maison. Grossièrement, on enterre un gros tuyau dans le sol ; une extrémité de ce tuyau est dans la maison (arrivée d’air pour la maison), et l’autre est sur le terrain (cheminée d’entrée d’air). A une certaine profondeur, la température du sol est quasiment constante (aux alentours de 12°C) ; le puits canadien utilise cette inertie thermique pour réchauffer l’air l’hiver ou bien le refroidir l’été : quand il fait 0°C dehors, l’air qui entre dans le puits canadien est réchauffé par le sol à 12°C environ ; l’été, quand il fait 30°C dehors, l’air est refroidi à 12°C environ, créant ainsi une climatisation naturelle.

Voici pour le principe de base ; nous verrons les détails de mise en oeuvre un peu plus loin dans l’article. J’aime cette idée simple, qui n’a besoin d’aucune source d’énergie pour fonctionner, et qui permet d’améliorer sensiblement le confort d’été tout en faisant des économies de chauffage l’hiver. C’est une sorte de climatisation inversible complètement naturelle et qui ne demande aucune énergie (à part pour produire le tuyau évidemment).

La ventilation de la maison

Dans la conception de notre maison, le puits canadien n’est pas vraiment une option de confort ; il est une des clés de la ventilation de la maison. En effet, il est fondamental de prévoir une bonne ventilation dans une maison afin d’avoir un air sain, et une maison durable qui ne devienne pas un piège à humidité. Les maisons anciennes étaient ventilées naturellement, par les ouvertures (fenêtres et portes) qui laissaient passer de l’air, et souvent aussi par l’enveloppe (murs, toiture, plancher). Dans les maisons modernes, que l’on veut performantes énergétiquement (j’espère pouvoir revenir sur ce sujet plus tard), l’usage est de traquer les fuites d’air afin de limiter les pertes de chaleur. Ceci est poussé à l’extrême dans les nouvelles générations de maisons (BBC, passives, etc.) pour lesquelles on recherche une enveloppe complètement étanche à l’air. Dans ces maisons, la ventilation est quasiment systématiquement assurée par une VMC double flux (pour en savoir plus sur les différents types de VMC). Ce dispositif est certes très performant s’il est bien dimensionné et bien mis en oeuvre, mais de mon point de vue il possède plusieurs inconvénients :

  • Il ajoute une complexité technique dans la maison : moteurs, échangeur air-air, filtres, circuit de gaines, etc.
  • Il demande une consommation électrique permanente (!)
  • Il va contre la résilience : en cas de panne de courant ou de la VMC, plus de ventilation du tout.
  • Il demande un entretien suivi, notamment le changement régulier des filtres
  • Il est cher : compter minimum 2500 Euros pour une VMC double flux performante, hors entretien et filtres
  • Enfin, et c’est sans doute le point le plus important pour moi : j’ai la nette impression que la VMC double flux est un n-ième dispositif « business ». Nous sommes à mon avis dans le parfait exemple de l’écologie-business, où on part d’un principe louable pour pousser encore plus à la consommation. Essayez donc de trouver une explication du principe de VMC double flux qui ne soit pas fournie par un fabricant ou un vendeur de VMC…

Dans notre concept de maison, nous souhaitons quelque chose de simple et résilient, qui a du sens (pour nous au moins ;-)). Je cherche encore des comparatifs indépendants qui prennent en compte la globalité des solutions de ventilation, en tenant compte du bilan énergétique global des solutions : énergie nécessaire à la construction des matériels (VMC, gaines, etc.), à leur transport et à leur maintenance, à leur fonctionnement (moteur électrique tournant en permanence), tout cela mis en face du gain d’énergie liée au chauffage. D’autant plus que ces solutions sont basées sur des normes (renouvellement de la totalité du volume de l’air d’une maison toutes les 2 heures) qui demandent à être regardées de plus près… La pollution intérieure est vraiment différente selon qu’on a utilisé des matériaux naturels ou bien des produits bourrés de formaldéhydes ou dégageant des COV…

Nous avons donc choisi une solution simple : entrée d’air par le puits canadien, et extraction ponctuelle dans les pièces humides (cuisine/WC/salle de bains). Nous nous laissons aussi la possibilité d’ouvrir les fenêtres 5 minutes pour aérer ;-).

Le puits canadien en pratique

Si le principe théorique de fonctionnement est simple, en pratique c’est un tout petit peu plus complexe. Dans la vraie vie, selon la nature des sols, la température du sol à 2m de profondeur n’est pas constante ; elle oscille dans le pire des cas entre 6°C l’hiver et 13°C l’été (source : « Le puits canadien », Bruno Herzog, Eyrolles, p.52). Si vous lisez ce bouquin, vous allez certainement renoncer au puits canadien tellement c’est pointu techniquement. Voici ce que j’ai retenu de tout ce que j’ai pu lire sur le sujet, et de ce que j’ai pu échanger avec d’autres personnes ; il y a selon moi quelques éléments essentiels pour une bonne conception de puits canadien, en restant dans la plus grande simplicité :

  • la nature du tuyau : sa composition ne doit pas amener de polluants dans la maison (PVC à proscrire) ! Nous avons choisi un tube souple en PE qualité alimentaire (double paroi, annelé extérieur et lisse à l’intérieur) SN6, utilisé pour les puits canadiens en allemagne depuis des années.
  • la gestion des condensats : il y aura de la condensation dans le tuyau, nous n’y échapperons pas (dans le pire des cas plus d’1 litre par jour). Il est donc nécessaire d’évacuer cette eau de condensation pour éviter au mieux le développement de bactéries et autres champignons ; je n’y connais rien mais je comprends que laisser de l’eau stagnante dans un tuyau où circule l’air qui entre dans la maison n’est pas souhaitable, intuitivement. Pour ce faire, nous avons prévu une pente pour la pose du tuyau, ainsi qu’un puits à fond perdu où se déverseront les condensats.
  • l’étanchéité du puits canadien : ceci est critique pour 2 raisons : 1/ ne pas  noyer le puits (eaux de pluie ou autres) et 2/ se protéger du radon. Le radon est un gaz radioactif naturel que l’on trouve dans le sol ; il y a beaucoup d’études sur le sujet (cf. liens en fin d’article). Dans notre cas, nous avons utilisé un tuyau d’une pièce avec jonction étanche dans le puits d’évacuation des condensats, à travers un siphon.

Le radon dans les communes de l’Yonne (source : IRSN)

J’ai fait le choix de me passer dans un premier temps de solutions du type bypass pour les mi-saisons (quand la température de l’air extérieur est supérieure à la température du sol à 2m de profondeur, il vaut mieux faire entrer directement l’air extérieur dans la maison, donc on court-circuite le puits canadien), ainsi que de la pompe d’évacuation des condensats ; je pense en effet que le puits à fond perdu sera suffisant pour évacuer les condensats, et qu’au vu de la nature du sol, le puits ne devrait pas être inondé. Nous avons cependant passé un câble électrique en parallèle du tuyau du puits afin de pouvoir alimenter le cas échéant un vide cave. J’ai aussi laissé de côté pour l’instant l’option du ventilateur en entrée de puits qui force l’entrée d’air dans le puits. Ce système, utile si la circulation naturelle d’air à travers le puits n’est pas suffisante, possède aussi l’avantage de créer une surpression dans le tuyau du puits, évitant ainsi toute infiltration de radon en cas de défaut d’étanchéité du puits. Nous pourrons le faire plus tard, soit à l’aide d’un ventilateur autonome (alimenté par un petit panneau photovoltaïque), soit d’un ventilateur alimenté par notre câble placé en réserve le long du puits.

La solution retenue, dimensionnement : 

Nous avons fait le choix d’une conception simple, minimaliste mais évolutive pour le puits canadien. Un petit croquis valant mieux que de longues explications, voici ce que nous mettons en oeuvre :

Schéma basique de la solution retenue pour le puits canadien

Côté dimensionnement, le volume intérieur de la maison est environ 265m3 ; avec un tuyau de 200mm de diamètre, cela permet de renouveler l’air toutes les 2 heures, en restant dans les bornes limite de la vitesse de l’air dans le tuyau (entre 1 et 2,5 m/s) qui autorise un échange thermique optimal. Les abaques ainsi que le principe de dimensionnement sont disponibles dans le bouquin de Bruno Herzog. Encore une fois je ne suis pas forcément d’accord avec ce principe de renouveler 1 volume d’air toutes les 2 heures, mais je n’ai pas pris le temps de creuser plus en profondeur ce sujet, donc à défaut je pars sur cette base. Quoiqu’il arrive cela ne changeait pas grand chose : le diamètre de tuyau inférieur était du 160mm (dans une autre gamme), qui est plus cher que le 200mm, beaucoup plus répandu.

Pour la fourniture du tuyau, nous étions partis sur le produit Hekatherm de chez Hegler (constructeur allemand) ; cette société a une filiale en France. J’ai obtenu une liste des distributeurs de l’Yonne en les appelant ; pour le tuyau de 50m, le tarif était d’environ 700€ HT livré. Restait à se procurer le T avec siphon pour l’évacuation des condensats ainsi que la cheminée d’entrée d’air avec le filtre. Je me suis tourné pour cela vers les kits Helios ; après quelques recherches, je me suis rendu compte que le tuyau vendu par Helios (sans aucun doute un Hegler d’ailleurs) était moins cher… Du coup nous avons commandé les 3 éléments directement chez Helios via notre bureau d’étude en énergies renouvelables préféré (encore un grand merci !).

Pour faire le puits à fond perdu, nous avons choisi des anneaux de puits béton de diamètre 900mm, afin qu’il soit visitable le cas échéant.

Mise en oeuvre, concrètement : 

Le puits canadien doit passer sous les fondations de la maison, étant donnée sa profondeur. C’était donc la dernière étape avant de pouvoir creuser les fouilles ! En ces derniers jours de juin nous avons donc commencé à creuser la tranchée pour mettre le tuyau du puits canadien. Cette tranchée est assez énorme (environ 2m de profondeur), et il a donc fallu prendre les précautions nécessaires pour éviter l’accident en cas d’écroulement de la tranchée.

Début de la tranchée du puits canadien, au beau milieu de la maison

Énorme pente au départ du puits pour passer en-dessous des fondations

Ça a donc été un gros travail de terrassement, une nouvelle fois ; il a fallu évacuer la terre au fur et à mesure avec un tracteur et une remorque, créer un espace de stockage de la terre. Pour le reste, que du classique : sablage du fond de tranchée, calage du tuyau avec une pente de 1,5% (le laser a été le bienvenu), sablage du tuyau et de la gaine électrique (en n’oubliant pas de tasser à la pelle sur les côtés pour faire passer le sable sous le tuyau, et en gardant 20cm de sable au-dessus du tuyau pour éviter la perforation par des cailloux), et enfin rebouchage de la tranchée avec de la terre.

Tranchée d’environ 2m de profondeur pour le puits canadien

Départ du puits canadien dans la maison – pose du tuyau dans la tranchée

Le tuyau est plutôt lourd à manœuvrer (une bonne centaine de kg pour les 50m) ; 3 personnes ont parfois été nécessaires pour le dérouler en fond de tranchée !

Vue d’ensemble du puits canadien depuis la cour

Tuyau du puits canadien + câble électrique dans sa gaine TPC, en fond de tranchée

Terrassement un peu sportif

Rien de bien compliqué au final pour cette première partie du puits canadien ; par contre, c’est vraiment du gros terrassement, parfois un peu sportif, d’où l’intérêt d’avoir la chance de bosser avec un artiste de la pelle qui en plus sait travailler en toute sécurité.

Nous sommes bien à la bourre pour les fondations, aussi nous avons fait le minimum pour sortir le puits canadien de la zone des fondations ; nous le terminerons plus tard !

Nous allons (enfin !) pouvoir creuser les fouilles de la maison !

Pour en savoir plus :

Read Full Post »