Préambule
L'être humain se sent bien entre 18 et 25°. Il dépense énormément d'énergie pour maintenir la température dans cette marge, sans toutefois toujours y parvenir. En hiver nouschauffons, en été nous climatisons.

Principe
Le "puits canadien" ou "provençal" est un système de ventilation dont le principe est d'utiliser de manière passive l'énergie géothermique du sol, en maîtrisant les déperditions de chaleur lors de la ventilation des locaux.
Cela consiste à faire passer, avant qu'il ne pénètre dans la maison, une partie de l'air neuf de renouvellement par des tuyaux enterrés dans le sol. Avec ce système, l'air aspiré par la VMC ne sera pas prélevé directement à l'extérieur via les bouches d'aération des fenêtres.
En hiver l'air froid extérieur, se réchauffant devient donc relativement plus sec. Vous ne dépensez de l'énergie que pour le réchauffer à 20°.
En été, lorsqu'il fait chaud et humide à l'extérieur, l'air chaud saturé en humidité condensera dans la gaine pour venir ensuite rafraîchir la maison.

Avantages
Le puits canadien diminue ainsi la consommation de chauffage l'hiver, tout en procurant un surcroît de confort en été.
Ce système simple à mettre en œuvre, demande certaines précautions. Le puits doit être calculé avec beaucoup de soin.
Il faut dimensionner le puits afin que la circulation de l'air soit bien équilibrée dans les différents tuyaux.
Le bénéfice de ce préchauffage est valable en hiver. Il permet d'avoir un air qui rentre dans la pièce de + 5° C par rapport à l'extérieur.
En été, au contraire il permet d'abaisser la température de 2 à 5° C, voire plus, les jours de fortes chaleurs. L'efficacité est plus grande par forte chaleur, c'est à dire au moment où l'on en a le plus besoin.
En été, lorsqu'il fait chaud et humide à l'extérieur, l'air chaud saturé en humidité condensera dans la gaine pour venir ensuite rafraîchir la maison.
Pensez que la VMC sert à rejeter de l'air chaud (et toute l'énergie contenue) à l'extérieur.
Tout rejet d'air vicié à l'extérieur implique le remplacement de cet air par de l'air venant de l'extérieur. A cette fin, on ménage des ouverture artificielles (les ouies d'aspiration dans les cadres de fenêtres) qui permettent l'aspiration d'air frais. Toutes ces ouvertures sont autant de ponts thermiques.
En été on réchauffe ainsi la maison artificiellement. En hiver on chauffe inutilement le quartier, puisque l'air venant de l'extérieur doit être chauffé en moyenne de -5° à 20°. Le puits canadien économise de l'énergie en hiver et rafraîchit la maison en été.

Schéma de conception et d'installation de puits "canadien" ou "provençal"

D’après EDF et les chauffagistes, il faut prévoir un renouvellement total du volume d’air d’une maison, par heure. En fait pour une maison bien conçue, et pour un volume normal 30m2 par habitant on peut ne renouveler son air que toutes les 8 heures.

Pour l’utilisation d’un puits canadien de 20 m de long, 18 cm de diamètre à une vitesse de 2m/s, qui fonctionne en permanence toute l’année (avec un débit réduit donc un échange thermique avec le sol supérieur), permettra de conditionner une maison de 120 m2 bien isolée avec une renouvellement d’air toutes les 3 heures, ce qui me semble réaliste et raisonnable.

Il faut de l’électricité: pour le ventilateur/circulateur. (20 à 35 w par heure de fonctionnement).

(zoom)

Mise en œuvre
Le tuyau doit être lisse à l’intérieur, des rugosités créeraient des turbulences et l’échange ne serait pas optimum. Optez pour un tuyau PVC lisse. Le béton est un mauvais conducteur dû à l’épaisseur des parois, à l’enrobage de sable et l’étanchéité sera difficilement réalisable (Attention au Radon). Suivant la nature du sol, la longueur du tuyau doit être augmentée.
Le tuyau ne doit pas dépasser 20 cm de diamètre. Une section plus importante créera un flux au centre du tuyau qui ne touchera pas les parois, donc encore un mauvais échange.
L’entrée doit être protégée par un filtre. Il faut veillez à mettre une grille pour empêcher que des rongeurs y pénètrent.
Veillez à avoir une pente de 2 à 3 % pour l’évacuation de l’eau de condensation et protéger ainsi votre ventilateur. L’évacuation des condensats, ce fera à l’aide d’un siphon placé à l’intérieur de la maison. Si vous souhaitez éviter l’installation d’un écoulement pour le siphon, vous pouvez laisser une partie en terre sous celui-ci et l’évacuation de l’eau se fera par infiltration dans le sol.
Faites calculer la puissance de votre ventilateur en fonction des pertes de charge et du volume réel de votre maison. Les spécialistes de l’air ou de la climatisation sont équipés de logiciels.
Boucher les entrées d’air au-dessus des fenêtres. Une VMC (Ventilation Mécanique Contrôlée) assurera le renouvellement de l’air dans votre maison. Le débit de la VMC doit être légèrement inférieur au débit du puits canadien.
Lorsque la température extérieure est entre 10 et 24°, vous ne souhaitez pas forcément rafraîchir votre maison. Dans ce cas, vous pouvez envoyer l’air du puits canadien dans la cave en enlevant le bouchon sur la sortie du ventilateur. L’idéal serait d’avoir une entrée supplémentaire et puiser l’air directement sans passer par le puits. Votre maison sera ainsi ventilée toute l’année. En installant un clapet motorisé et une sonde de température, vous aurez une solution entièrement automatisée de luxe. En aucun cas vous ne devez couper le ventilateur sur une période trop longue, des champignons pourraient se développer dans le tuyau.

Remarque
Ce système ne peut être parfaitement réalisé que s'il est pensé, dès la conception de la maison.
Pour bien fonctionner un puits Canadien doit être défini en tout premier lieu par le calcul thermique.

Performances
Les performances sont habituellement très bonnes.
On constate souvent les valeurs suivantes :
- en début d'été : température extérieure 31°C à l'ombre, le flux d'air pénétrant dans la maison était de 19°C.
- en fin d'été : quand le sol s'est réchauffé, le flux d'air pénétrant dans la maison passe à 21°C.
Ce système agit donc comme un véritable rafraîchisseur d'air, et régulateur, certes moins efficace qu'une véritable climatisation, mais qui offre un coût d'installation et d'utilisation modique.

Evolution des températures à l'entrée et à la sortie du puits "canadien" ou "provençal"
On peut observer sur ce graphique qu'alors qu'à l'extérieur la température de l'air varie de -9 à +3°, la température à l'entrée dans la maison est stabilisée à environ +3°

Données techniques optimales du puits canadien
Diamètre du tube PVC : 160 mm à 180 mm
Longueur du tube enterré : 25 à 30 m
Profondeur de 1 à 2 m selon le type de terrain.
Vitesse moyenne max. = 3 m/s
Débit environ 230 m3/h
Ventilateur axial contrôlé par thermostat inverseur et variateur de vitesse
Prévoir l'évacuation des condensations, en donnant une légère pente de 3% au tuyau enterré et Prévoir une purge en partie basse.
Prévoir un ventilateur performant (0,25 W/m3.h)
Protéger l'entrée du puits canadien afin d'éviter l'entrée d'eau de pluie. Installer des grilles métalliques pour se protéger de l'intrusion des insectes... ou des rongeurs.

Défauts du puits Canadien...
Ce procédé présente un inconvénient. C'est la difficulté de nettoyer ces tubes suivant la conception de votre installation. Si des insectes ou animaux viennent mourir dans ces tubes cela risque de nuire fortement à la qualité de l'air qui pénètrera dans votre logement !
Alors installez des grilles efficaces et surveillez leur état !

Lors de sa création,le présent article a été rédigé et illustré,
notamment à partir des informations contenues dans les URL herzog.nom.fr & abis-software.com

Installation pilote
Le prochain siège du Pôle d'Excellence du Développement Durable à Valence (dans La Drôme), utilisera le système de climatisation du puits canadien pour rafraichir les lieux en été et les chauffer en hiver. Les canalisations d'air seront enterrés sous l'immeuble. (information dans CAPITAL n°157 Octobre 2004)