Questions & réponses
Uu puits aérien !!! ...Bizarre ???
ORIGINE DE L'IDEE DU PUITS AERIEN : LA ROSEE

La rosée qui mouille nos chaussures lorsque nous marchons dans l'herbe n'attire pas vraiment notre attention.
Pourtant combien de litres d'eau pourrions nous recueillir dans un pré sans qu'il soit tombé un seule goutte d'eau de pluie durant la nuit !
L'homme, comme les animaux ont toujours su se rafraichir individuellement avec cette eau du petit matin.


Goutte de rosée du "petit matin". Une bien grosse goutte pour une si petite surface de condensation
et pourtant quelques heures avant, la feuille était sèche !!! - (zoom)

 

HISTOIRE DES CONDENSATEURS D'HUMIDITE A L'ORIGINE DES PUITS AERIENS

On rapporte que trois siècles avant Jésus-Christ la ville de Féodosia (ou Théodosia) en Crimée (Ukraine) située dans une cuvette entourée de collines, était privée de sources et de rivières. Les habitants ne manquaient pourtant pas d'eau potable qui coulait aux cent quatorze fontaines de la ville.
A la fin du 19ème siècle, F. Zibold, ingénieur chargé des travaux d'adduction d'eau à Féodosia, avait découvert sur les collines environnantes de gigantesques cônes de pierres à côté des canalisations en grès pour l'alimentation en eau de la ville.
Il en a déduit que l'eau s'échappait des treize amoncellements de pierres calcaires mesurant une trentaine de mètres de long sur vingt cinq de large et dix mètres de hauteur. L'air pouvait pénétrer à l'intérieur, apportant l'humidité en vapeur contenue dans l'atmosphère ambiante et s'y déposait en gouttelettes à la suite de condensations répétées chaque fois que la température intérieure des massifs pierreux était au point de rosée par rapport au degré de saturation de l'air entrant.
Il s'était convaincu que ces pyramides étaient des condenseurs d'humidité pouvant chacun - selon le résultat de ses calculs - fournir quotidiennement environ 55000 litres d'eau potable à la cité antique. Ce qui n'était qu'une hypothèse.
L'ingénieur Zibold démarra en 1905 à Féodosia, un condenseur de 20 m. de diamètre à la base, 8 mètres de diamètre au sommet et de 6 m de haut. Les deux mille tonnes de galets furent entassés en forme de cône tronqué. La dalle en forme d'assiette avait 1,15 m. de profondeur. La production de rosée la plus favorable arriva à 350 litres par jour. L'expérience ne dura que quelques années suites à des problèmes d'étanchéité du socle.

C'est au tour d'un français, Léon Chaptal, d'essayer ce procédé, en 1929 à Montpellier. En s'inspirant des expériences passées, il réalisa un monticule de pierres d'environ 15 m3 sur une dalle étanche. Mais la production d'eau en une journée fut toujours inférieure à un litre.


Maquette du condenseur réalisé par F. Zibold à Féodosia (Ukraine) - Photo D. Vinçon


Etat actuel du puits aérien réalisé
par F. Zibold à Féodosia - (zoom)

LE PROFESSEUR KNAPEN, "MEDECIN DES PIERRES" ET "COLLECTEUR DE ROSEE"

 

La respiration artificielle des murs 
Lauréat de l'Académie des sciences de Belgique et de la Société des ingénieurs civils de France, il apparaissait comme un véritable spécialiste des questions hygrométriques et plus particulièrement à la solution du problème de la conservation et l'assainissement des habitations. Il était arrivé à établir des théories nouvelles. Ainsi, au lieu de s'opposer à l'évacuation de l'humidité en réalisant l'imperméabilisation la plus complète des parois murales comme c'était alors l'usage dans chaque pays, il s'attacha à la faire sortir.
Ayant observé et étudié longuement les phénomènes naturels qui provoquent l'envahissement des corps poreux par l’humidité du sol et des eaux pluviales, M. Knapen conçut un conduit en terre cuite qui pénétrant jusqu'à moitié de l'épaisseur du mur comme un drain dans une plaie extrait automatiquement son humidité.
Le «siphon Knapen» était né. En établissant une circulation d'air de bas en haut des murs, il allait permettre le sauvetage de célèbres monuments rongés par l'humidité, et faire depuis le tour du monde.
Avec les célèbres fresques de la Chaise-Dieu (Haute-Loire), le procédé avait fait ses preuves. Le Palais de Versailles comme la gare de l’Est, de riches châteaux, des abbayes comme de simples cités ouvrières retrouvèrent, grâce à cet ingénieux système la salubrité.
Ce véritable sauvetage de précieux édifices, comme le Petit et le Grand Trianon, valut à M. Knapen le titre mérité de «médecin des pierres».
L'idée du puits aérien
De cette invention du siphon atmosphérique devait germer l'idée du puits aérien émise pour la première fois au Congrès de l'Eau à Alger, en janvier 1928.
Le siphon extrait des murs humides l'eau de la capillarité pour la renvoyer à l'état d'air saturé dans l'atmosphère.
« Pourquoi ne pas faire l'inverse s'est dit M. Knapen, et capter l'humidité de l'air pour la condenser et la remettre à l'état liquide dans des corps poreux ? »
L'expérimentation
Remplacer la pluie par la rosée pour remplir les puits et servir ainsi la régénération des régions désertiques, tel fut désormais le but des recherches de M. Knapen.
Un puits aérien d'expérimentation devait être construit sur un terrain offert par le gouvernement algérien. Le climat africain pouvait seul présenter les grandes différences thermiques entre le jour et la nuit, ainsi que les variations hygrométriques de l'atmosphère nécessaires à son fonctionnement continu pendant la saison chaude.
Certains empêchements contraignirent le chercheur à renoncer à ce projet et c'est ainsi qu'il porta son choix sur cette colline de Trans pour commencer son expérience, car à son avis le climat se rapprochait le plus des conditions climatiques des pays chauds.

 


M. Knapen devant le puits aérien de Trans en Provence
Photo extraite de l'article de presse du 15/10/1961


siphon atmosphérique - (zoom)


Extrait de plan du Syndicat d'Initiative
qui localise le puits aérien - (zoom)
LE PUITS AERIEN DE TRANS EN PROVENCE

Introduction
" Est-ce un pigeonnier original, un ouvrage militaire ou un mystérieux temple inspiré de l'Afrique noire ?"
En arrivant au bas des Croisières, par la route des Arcs, bien des automobilistes se posent la question au passage à niveau de Trans-en-Provence.
Posé comme une ruche géante au sommet de la pittoresque colline du Clos de l'Hermitage, ce dôme de pierre percé de multiples meurtrières peut à juste titre intriguer le passant.
Cette curiosité se trouve éveillée plus encore lorsqu'un des habitants qui voient ce monument depuis plus de trente ans lui dit simplement : Ah ! ça c'est le puits aérien du pauvre M. Knapen... »
La naissance de ce curieux édifice transian remonte en 1930. Cette année là, M. Knapen, savant homme du Nord décida de se fixer à Trans en Provence pour y réaliser une étonnante expérience : celle de récupérer l'humidité nocturne de l'air avec un condensateur artificiel pour résoudre le problème de la sécheresse. Autrement dit : approvisionner un puits avec de la rosée.
Il acheta une terrain situé à 180 m d'altitude sur un promontoire couvert d'oliviers centenaires et relativement à l'abri des courants desséchant du mistral. Cet endroit est par contre, exposé de plein front aux vents de mer et aux vents du soir de la montagne.
Durant une année, des tonnes de pierres prirent le chemin de sa propriété de M. Knapen où s'édifiait l'étrange monument qui peut défier le temps.

Les données techniques de la construction du puits aérien
1° Enveloppe extérieure de cette construction ovoïde
--- constituée de roches calcaires assemblées selon la technique des pierres apparentes.
--- d'un diamètre à la base : 12 m.
--- d'une hauteur d'environ 12,75 m.
--- d'une épaisseur à la base 2,50 m.
--- percée de deux rangées de 30 ouvertures de 0,35 m x 0,50 m de hauteur dans la partie basse
--- percée de cinq rangées de .... beaucoup d'ouvertes dans la partie haute (difficile à compter !!)
--- avec porte d'accés de 1,85 m de large au niveau du sol qui permet de pénétrer à l'intérieur de l'ouvrage qui a un couloir périphérique de 1,40 m. de largeur dont le caniveau recueille les eaux de condensation sur les ardoises.
--- avec porte d'accés haute (pour accéder sur le cylindre du puits ??) et escaliers permettant de monter sur "la cloche" (probablement pour accéder à la cheminée extérieure). Une échelle métallique extérieure permettait de se hisser jusqu'à cette porte.
2° Puits aérien
--- constitué d'une masse de béton en grenaille de porphyre et mortier au ciment dans laquelle on a disposé, suivant des directions déterminées, des tubes poreux spéciaux de 3 cm. de diamètre environ, connus sous le nom de siphons aériens. Sur la face externe de cette masse bétonnée, on a implanté 3000 morceaux d'ardoises (30 cm x 20 cm environ) afin que l'air ambiant, pénétrant par les orifices de l'enveloppe dépose des gouttelettes comme sur une carafe frappée et provoque un ruissellement vers la citerne.
--- d'un diamètre extérieur à la base de 3,20 m. (circonférence mesurée = 10 m.)
--- d'un diamètre extérieur au sommet ...... plus grand qu'à la base (difficile à mesurer)
--- d'un diamètre intérieur de 1,00 m. (épaisseur de la paroi du puits = 1,10m)
--- d'une hauteur de 9,00 m.
--- ménagée au-dessus du niveau du sol. Ce puits est donc bien « aérien ».
--- dont l'axe de la cavité du puits est occupé par un tube métallique de 30 cm de diamètre qui traverse la cloche et la dépasse de 50 cm afin d'utiliser le refroidissement nocturne de l'air.
3° La citerne
A ce jour, nous n'avons aucune indication concernant les caractéristiques de la citerne de récupération des eaux de rosée..
L'enquête continue .....

La construction du puits a été réalisé avec les moyens les plus rudimentaires afin de rester le plus possible dans les conditions que le constructeur rencontre dans les pays désertiques.

Le fonctionnement du puits aérien
Voici comment Monsieur KNAPEN concevait le fonctionnement de son puits :
1° La nuit l'air froid pénètre dans le tube métallique central. Il remonte ensuite par le vide annulaire qui entoure ce tube, glisse le long de la masse externe en béton et sort par les orifices inférieurs de la cloche.
2° Le jour, l'air pénètre par les orifices supérieurs de l'enveloppe, il arrive au contact des ardoises et de la masse interne à basse température, se refroidit, laisse déposer une partie de son humidité et s'échappe par les ouvertures inférieures. Les gouttelettes formées à l'intérieur du condenseur tombent sur le plancher et elles sont conduites par des rigoles dans une citerne enterrée.
Mis en fonctionnement, le puits aérien devait confirmer cette théorie. Lorsque plusieurs journées froides faisaient place brusquement à une température très chaude, généralement précédée de brouillards, des traces de condensation furent relevées à diverses reprises.
Les jours les plus "favorables" ne fournirent que la valeur d'un seau de 10 litres ! M. Knapen espérait obtenir 30000 à 40000 litres par jour de son ouvrage.
Ce fait, prouvait tout de même que la solution du problème serait possible à condition de persévérer dans les observations et les expériences indispensables pour mettre le dispositif de captation en rapport avec les conditions météorologiques locales.

Le résultat de l'expérience
Pourquoi ce résultat fut si faible ? Monsieur KNAPEN avait songé à des températures variant la nuit de 4° en dessous de zéro à 11 ° au-dessus de zéro. Il était loin du compte à Trans en Provence où pendant les mois d'été les différences ne sont que de quelques degrés. En outre, le condenseur était trop grand, il ne pouvait se refroidir suffisamment la nuit. Il semblerait que le condenseur idéal devrait être léger.

Les projets sans suite
L'inventeur avait prévu trois types d'études de puits à construire dans des contrées différentes, avant de pouvoir faire entrer ce procédé dans la pratique générale.
M. Knapen ne disposa pas des moyens nécessaires et onéreux pour poursuivre ces recherches. La seule construction de ce puits expérimental de Trans avait coûté l'équivalent de 25 millions d'anciens francs 1961. Le professeur devait disparaître en 1941, à l'âge de quatre-vingts ans, en laissant son oeuvre inachevée.
Mais ce puits aérien, s'il n'était pas au point sur le plan pratique, s'était par contre révélé concluant dans le domaine expérimental.

Le puits aujourd'hui
Bien que les expériences n'aient pas continué, Monsieur KNAPEN étant décédé en 1941, le puits aérien est toujours là. A l'adret parmi les villas de caractère, il domine, de son élégante silhouette de colombier, la petite ville arrosée par la Nartuby. Il est devenu l'une des curiosités touristiques de Trans en Provence et fait partie du patrimoine local. Il reste unique en son genre.


Vue sud/est de la "cloche" du puits aérien avec ses 5 rangée
d'aération en partie haute - (zoom)


Vue sud/ouest.... un jour de pluie ! - (zoom)


Détail de la vue sud/ouest avec sa porte d'accés haute
et son escalier construit dans l'épaisseur
de la "cloche" : le dome - (zoom)


Vue nord de la "cloche" du puits aérien.
On y accède par le côté droit - (zoom)


Extérieur du puits aérien avec les marque de fixation des ardoises
qui n'ont pas résistées aux vandales depuis 1932 - (zoom)


Détail des quelques ardoises "survivantes" dans la
partie supérieure du puits - (zoom)



Espace entre "la cloche" (à gauche) et le puits aérien (à droite)
Au centre de la photo ; la porte d'accés haute - (zoom)

 

Tube métallique de 30 cm de diamètre situé
entre la cloche et le dessus du puits aérien
Photo extraite de l'article de presse du 15/10/1961

A gauche, la paroi de la cloche et ses trous de ventilation
En face la porte d'entrée
A droite la paroi extérieure du puits aérein - (zoom)
Une part d'eau plus trois part de soleil
Techniciens ou profanes, élèves des établissements de notre ville conduits par leurs professeurs, ont depuis souvent repris le chemin de la propriété de M. Knapen.
Le vieux puits, comme un travail de Romain, défie le temps. Seuls la détérioration de la cheminée métallique qui le surmontait et le bris de nombreuses ailettes d'ardoise à l'intérieur marquent le passage de quelques vandales.
A proximité s'élève la villa que fit construire le professeur. Villa d'une conception architecturale particulière elle aussi, avec ses 200 mètres carrés de terrasses, et évidemment ses murs équipés de siphons atmosphériques.
Elle était le prototype de l'habitation salubre pour colonies et pays chauds.
Dans le parc, le visiteur peut également remarquer plusieurs cyprès. Ceux-ci furent l'objet d'une remarquable expérience d'hydrogenèse aérienne. Déplantés en plein mois d'août, c'est-à-dire à une époque peu favorable, deux de ces arbres furent replantés par le professeur à proximité et dotés d'un condensateur atmosphérique sous forme de grenaille de porphyre. mélangée à la terre.
Ces cyprès devaient non seulement reprendre racine, mais se développer plus rapidement que les autres grâce à la récupération des humidités atmosphériques.
Ainsi se trouvait étendu aux plantes et aux arbres le principe du puits aérien pour lutter. contre la sécheresse.
Ainsi se justifiait le proverbe arabe que le professeur citait souvent au cours de ses conférences et qui disait : Une part d'eau et trois parts de soleil donnent quatre parts de produits.
C'est à ce proverbe à nouveau oublié que le visiteur peut songer aujourd'hui avec mélancolie en regardant sur la colline les laborieux travaux de forage d'un puits. Pendant qu'à proximité, dans l'ombre d'un vieux monument, des gouttes, en tombant régulièrement, marquent encore l'écoulement du temps.
Temps passé ou futur ? On ne le sait.


Caniveau de récupération des eaux de condensation sur les ardoises. Le jour de notre visite c'est ... la pluie qui remplissait le caniveau - (zoom)


Ouverture de 0,35m x 0,50m pour la ventilation
base du puits aérien - (zoom)

Couloir d'entrée du puits aérien au travers des 2,50m
d'épaisseur de la paroi de la cloche - (zoom)


Coupe schématique du puits aérien
(1) le haut de la cloche avec le tuyau métallique qui prend l'air à l'extérieur
(2) Cinq rangées d'ouvertures supérieures
(3) Deux rangées d'ouvertures inférieures
(4) Assise de l'ouvrage et citerne de stockage de l'eau
Document extrait de la brochure du Syndicat d'Initiative de Trans en Provence


Les informations et textes ci-dessus sont essentiellement la synthèse de documents disponibles au Syndicat d'Initiative
de Trans en Provence et notamment d'un article de presse du 15 octobre 1961 rédigé par Robert GRASSON.
Merci pour ces précieuses informations.


 
LES CONDENSEURS MODERNES

Aujourd'hui nous savons que les meilleurs "condenseurs de rosée" doivent se refroidir rapidement. Ils doivent donc être léger ..... comme l'herbe des prés dont nous parlions au tout début de cette page.

Une association continue à travailler sur ce sujet, c'est l'O.P.U.R. (Organisation Pour l'Utilisation de la Rosée).
Pour les amateurs, vous trouverez sur le site de cette association le suivi de leurs expériences actuelles et la description du matériel employé.

 
LA ROSEE .....DANS QUELLES CONDITIONS SE FORME T-ELLE ???


Tout en rédigeant cette page, je me suis demandé dans quelles conditions l'humidité contenue dans l'air pouvait bien se transformer en cette "fameuse gouttelette d'eau", objet de tant de réflexions et de travaux aussi importants !
Ci-après une petite récapitulation de mes recherches sur le net.

Définition du point de rosée
Le point de rosée est une mesure directe de la quantité de vapeur d'eau contenue dans l'air. En météorologie, on se sert de l'écart entre la température et la température du point de rosée pour connaître les conditions d'humidité de l'air ambiant.
L'air que nous respirons contient une certaine quantité d'eau sous forme de vapeur (gaz); cette vapeur est invisible mais elle est bien présente.
Or une masse d'air peut contenir une quantité maximale de vapeur d'eau; au-delà de cette quantité, la vapeur d'eau se condense en gouttelettes liquides.
Aussi, l'air chaud a pour caractéristique de "tolérer" une plus grande quantité de vapeur d'eau que l'air froid. Par exemple, en hiver, la vapeur d'eau que nous expirons se condense au contact de l'air, phénomène qui ne se produit pas l'été.
L'air qui se refroidit atteindra donc éventuellement une température à laquelle il ne peut plus tolérer la quantité de vapeur d'eau qu'il contient. La vapeur d'eau se condensera et l'air expulsera son surplus d'eau sous forme liquide. On dit alors que l'air a atteint la température du point de rosée.
La nuit, lorsque l'air se refroidit, le point de rosée nous indique par exemple la température à laquelle se formera la rosée ou le brouillard.
Le point de rosée est donc une mesure de l'humidité de l'air ; plus l'air est sec, plus la différence de température entre l'air et le point de rosée est grande. Plus l'air est humide, plus l'écart est petit.
Par exemple, pour une masse d'air dont la température est de 15,6°C et l'humidité relative de 55% le point de rosée est de 6,1 °C alors que pour une masse d'air dont la température est de 21,1°C et l'humidité relative de 85% le point de rosée est de 18.3°C (voir tableau ci-dessous).
Le point de rosée des chaudes nuits d'été avoisine les 20°C alors que celui-ci se retrouve plutôt aux environs de -25°C durant les froides et sèches journées d'hiver.

Tableau de calcul du point de rosée


informations complémentaires sur site original
http://www.benjaminmoore.ca/professionals/manual/fr/12-03.pdf

 
mis à jour le 12/04/2019