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SAVOIR FAIRE

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Puits canadien : récupération d'énergie et confort

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SOMMAIRE

1 - APPROCHE TECHNIQUE .......................................................................................... 3

1. Puits canadien : une solution pour la basse consommation ...................................... 3

2. Une solution géothermique pour la ventilation des logements et locaux tertiaires –

fonctionnement ................................................................................................................. 4

3. Description puits canadien ......................................................................................... 5

4. Les données d’études ................................................................................................ 7

5. Les différents types de tubes ................................................................................... 10

6. Les risques sanitaires et autres ............................................................................... 11

7. Les avantages du puits canadien classique (Puits canadien à air) .......................... 11

8. Variante de construction : le puits canadien à eau glycolée .................................... 12

2 - FAQ ........................................................................................................................... 13

3 - ASPECTS REGLEMENTAIRES ............................................................................... 17

1. Energies renouvelables et réglementation thermique .............................................. 17

2. Ventilation et qualité d'air intérieur ........................................................................... 17

4 - REGLES ET OUTILS DE CONCEPTION ET DE REALISATION ............................ 19

1. Les éléments constitutifs du puits canadien ............................................................. 19

2. Règles de pose des puits canadiens ....................................................................... 20

3. Habitat - Exemple de réalisation d'un puits canadien .............................................. 26

4. Schémathèque puits canadien ................................................................................. 27

5. Tertiaire – Exemple de réalisation............................................................................ 30

5 - PRODUITS RECOMMANDES .................................................................................. 31

1. Une solution de ventilation complète : du puits canadien à la bouche d’aération .... 31

2. Puits canadien - Kit d’installation complet pour puits canadien à air LEWT ............. 32

3. Puits canadien - Kit d’installation complet pour puits canadien à eau glycolée SEWT

32

4. Groupes VMC double flux avec récupération de chaleur ......................................... 33

5. Habitat - Groupes VMC double flux ......................................................................... 33

6. Tertiaire et Industrie - Groupes VMC double flux ..................................................... 36

7. Systèmes de distribution d'air .................................................................................. 38

8. Bouches de ventilation et traversées de toit/mur ..................................................... 40

9. Réseaux commerciaux ............................................................................................ 41

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1 - APPROCHE TECHNIQUE

1. Puits canadien : une solution pour la basse

consommation

Les logements et les bâtiments tertiaires sont à l’origine de 26% des émissions de CO2 et consomment 45% de l’énergie finale. (Cf Plan Climat 2004) L'objectif du Plan Climat est de permettre à la France de remplir ses engagements découlant du protocole de Kyoto. Ce plan est un accord international de réduction des émissions de gaz à effet de serre produites par les activités humaines et à l’origine de la modification actuelle du réchauffement climatique.

Dans le secteur du bâtiment, il s'agit de renforcer de 15% les économies d'énergie des constructions neuves (réglementation thermique), qui intègreront pour la première fois une consommation maximale par m² et une obligation en termes d’énergie renouvelable.

La loi sur le Grenelle de l'environnement a 2 objectifs :

Construire des logements peu consommateurs d'énergie RT 2012 : tous les bâtiments publics et tertiaires seront soumis à la norme «bâtiment basse consommation ». Cette norme s'appliquera à l'ensemble des constructions neuves à partir de 2012. Concrètement, leur consommation énergétique moyenne ne devra pas dépasser 50 kWh/m²/an. Horizon 2020 : tous les logements neufs se conformeront à la norme « énergie positive », soit la réglementation thermique RT 2020. les bâtiments ne pourront plus faire rentrer de l'air extrêmement froid à l'intérieur. Le puits canadien est en passe de devenir une des solutions de référence pour le BEPOS (Bâtiment à énergie positive).

Rendre les logements existants plus respectueux de l'environnement Objectif : réduire de 38 % leur consommation d'énergie et de 50 % les émissions de gaz à effet de serre d'ici 2020. L'Etat prévoit de rénover 800 000 logements sociaux d'ici 2020 afin que leur consommation passe de 230 kWh/m²/an à 150 kWh/m²/an.

Economies d’énergie et réduction des gaz à effet de serre, nous obligent désormais à trouver des solutions d’amélioration de la performance énergétique. Le puits canadien ou échangeur d’air géothermique fait partie de ces solutions. En captant les calories du sol, cette technique permet à moindre frais de préchauffer l’air de ventilation en hiver et de le rafraîchir en été. Ce système se présente donc comme une solution intelligente et citoyenne de récupération d’énergie sur le poste ventilation. Dans l’habitat, ce poste représente à l’heure actuelle entre 20 et 30 % des déperditions énergétiques. Dans le tertiaire, ce chiffre peut être plus important. Réduire l’énergie nécessaire à notre chauffage en hiver et apporter un confort en été est désormais un comportement moderne qui participe au développement durable.

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2. Une solution géothermique pour la ventilation des

logements et locaux tertiaires – fonctionnement

Maison équipée d’un puits canadien et d’une centrale de ventilation double flux

Source HELIOS VENTILATEURS

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L’échangeur d’air géothermique, appelé également puits canadien ou puits provençal, est composé d’un ou de plusieurs tubes horizontaux placés sous terre et par lesquels circule l’air destiné à la ventilation des bâtiments. (Figure 1).

Il utilise l’inertie thermique du sol, à savoir sa particularité à maintenir à une certaine profondeur une température constante, pour rafraîchir ou préchauffer l’air entrant dans le bâtiment.

En hiver, dans le cas d’une température extérieure de -7 °C, l’air neuf sera introduit dans le bâtiment à une température supérieure à 0 °C.

En été, si le bâtiment est bien protégé contre les apports solaires et sous réserve des charges internes, la ventilation suffira à maintenir une température ambiante de 25 °C pour une température extérieure de 30 °C.

En demi-saison, lorsque la température extérieure est comprise entre 10 et 20 °C, le puits canadien sera by-passé partiellement. Plusieurs paramètres sont à prendre en compte pour garantir un bon fonctionnement du puits canadien. (Se reporter au chapitre I.4 « Les données d’études »)

3. Description puits canadien

Figure 2 - Schéma de principe pour installation en bâtiments avec sous-sol

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Figure 3 - Schéma de principe pour installation en bâtiments sans sous-sol

Un puits canadien est constitué, dans le sens de l’air, des éléments suivants (Figures 2-3):

Une borne de prise d’air équipée d’une grille anti-rongeur et d’un filtre (G2 ou plus) installés à 1,1 m minimum du sol pour limiter l’encrassement, elle sera positionnée loin des sources de pollution (parking, route…) et des végétaux allergènes.

Un ou plusieurs tubes de 25 à 50 m de longueur. De « qualité alimentaire », lisses à l’intérieur, ils seront posés à une profondeur variant de 1,5 m à 4,5 m sur un fond de fouille stabilisé et un lit de sable de 10 cm d’épaisseur. Dans le cas d’une habitation et jusqu'à 300 m³/h, on utilisera un seul tube posé à une distance minimum de 2 m du bâtiment, en ligne droite, en boucle autour de la maison ou en méandres.

Pour les logements collectifs ou les bâtiments tertiaires avec des débits d'air supérieurs à 600 m³/h, le puits canadien sera formé de plusieurs tubes en parallèle et reliés les uns aux autres par des collecteurs en boucle de Tichelmann (Figures 4)

Le lit de pose devra respecter une pente minimum de 2% pour l’évacuation des condensats. En effet, en été l’air chaud et humide va se refroidir et condenser le long du tube.

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Figure 4 - Disposition droite, en méandre et en boucle de Tichelmann

Sources HELIOS VENTILATEURS

Un té avec siphon et trappe de nettoyage pour un pavillon avec sous sol ou un regard étanche avec pompe de relevage pour tous les autres cas.

Un bypass automatique pour court-circuiter partiellement le puits canadien en intersaison lorsque la température extérieure est plus favorable.

Un ventilateur ou une centrale de ventilation double flux pour forcer et réguler la circulation de l’air. Une VMC simple flux ou une ventilation naturelle ne conviennent pas pour assurer le bon fonctionnement du système.

4. Les données d’études

Figure 5 - Conductivité de différents types de sol suivant leur teneur en eau

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Source : A. Musy, M Soutter, Physique du sol

Une étude préliminaire doit être effectuée avant toute installation d’un échangeur d'air géothermique. Celle-ci prendra en compte différents critères : surface disponible, débit, zone climatique, nature du sol, fonctionnement souhaité (été, hiver ou les deux), exposition du bâtiment, qualité de l’isolation et des vitrages etc., elle permettra de vérifier le bien fondé d'un tel système.

Les paramètres importants à considérer sont :

La vitesse de l’air, supérieure à 1,5 m/s pour un écoulement turbulent mais inférieure à 3,5 m/s afin d'éviter des pertes de charges trop importantes.

L’espacement des tubes de 4 à 5 fois le diamètre du conduit pour garantir un bon échange thermique et une régénération du sol suffisante.

Le temps de contact de l’air entre 15 et 20 secondes afin d'exploiter au maximum l’inertie de la terre.

La surface d'échange ou le diamètre du tube : En habitat, un tube DN 200 offre le meilleur compromis entre surface et vitesse. En tertiaire, pour des débits d'air importants, il est préférable d'utiliser des tubes DN 250 ou 300 mm.

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Les valeurs thermiques de la terre telles que la masse volumique, la conductivité thermique et la chaleur massique conditionnent le rendement du puits.

Un sable humide disposé directement sur le tube permettra d'augmenter la conductivité du sol et l'échange de chaleur (Figure 5) tout en assurant sa protection.

Figure 6 - Evolution de la température moyenne du sol au cours d’une année.

Source : C. Fink, Gebaüdekühlung Über ErdreichWärmetauscher – Passive Külkonzepte, AEE Intec

Un échangeur d’air géothermique ne se calcule pas en fonction des zones climatiques de la Réglementation Thermique mais selon les données météorologiques locales. En effet, les températures ne sont pas les mêmes entre par ex. Dijon et Pontarlier alors que ces deux villes se situe en zone EcH1.

Dans les régions avec risque de radon, une bonne ventilation des bâtiments est primordiale. Pour éviter l'introduction de radon dans le réseau enterré, il faudra veiller particulièrement à son étanchéité, depuis la borne de prise d'air jusqu’à l’entrée dans le bâtiment.

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5. Les différents types de tubes

Trois catégories de tubes permettent de réaliser des puits canadiens:

les minéraux (béton et grès) les métalliques (fonte ou aluminum) les synthétiques (PVC, PE, PP)

Cette dernière est la plus utilisée en raison de son prix et de sa facilité de mise en œuvre. Les matières synthétiques les plus courantes sont le PE (Polyéthylène) et le PP (Polypropylène). Le tube doit être lisse à l'intérieur, de qualité alimentaire, fabriqué avec des produits non recyclés, étanche et résister à l'écrasement (classe min. SN 6).

L'utilisation de tubes en PVC et de gaines TPC est déconseillée car ces produits ne respectent pas les critères sanitaires et d'étanchéité indispensables pour une installation pérenne.

La matière du tube a peu d'influence sur le rendement d'un échangeur d'air géothermique (Figure 7).

Figure 7 - Température théorique de l’air suivant la nature des puits canadiens

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6. Les risques sanitaires et autres

Les règles d'hygiène à observer sont :

Utilisation d'un filtre sur l'entrée d'air classe G2 minimum et d'une grille contre l'introduction des rongeurs, volatiles ou insectes.

Emplacement de la prise d'air éloigné des sources de pollution comme les gaz d'échappements, compost etc. et à l'abri du vandalisme.

Les tuyaux employés doivent être de qualité alimentaire, lisse à l’intérieur et de préférence sans raccord.

Pente de 2 % minimum pour permettre l'écoulement des condensats. Système fermé pour éviter l'inondation du réseau en cas de remontée de nappe

phréatique ou d'orage. Nettoyer au moins une fois tous les 5 ans l’échangeur d’air géothermique.

Nota : Il existe en Europe plusieurs dizaines de milliers de puits canadiens et il n'a jamais été signalé de cas d'infection bactériologique à ce jour. La seule étude sur ce sujet date de 1997, elle a été menée par l'ETH de Zurich et conclue sur une absence de risque sous réserve d'une filtration amont et aval suffisante et d'un entretien régulier. Tout récemment, pour répondre à l'appréhension de la maîtrise d'ouvrage, sont apparus sur le marché des tubes avec un revêtement interne antibactérien. A ce jour aucune étude in situ n'a été réalisée pour démontrer l'efficacité de ces nouveaux revêtements sur la qualité de l'air.

7. Les avantages du puits canadien classique (Puits

canadien à air)

Les avantages du puits canadien à air sont les suivants :

Economique : faible consommation électrique.

Ecologique : il n’utilise pas de fluides frigorigènes, ni de compresseur et consomme peu d’électricité.

La performance : les coefficients de performance peuvent atteindre des valeurs entre 10 et 20 (contre 2 à 4 pour des climatisations classiques.

La maintenance est restreinte.

L’investissement est en fait reporté sur l’enfouissement des puits dans le sol.

Coût énergétique : très faible par rapport à une climatisation classique.

Coût de maintenance : très faible par rapport à une climatisation classique.

Intégration possible avec d’autres systèmes de climatisation.

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Association avec une machine frigorifique de puissance réduite pour écrêter les pointes.

8. Variante de construction : le puits canadien à eau

glycolée

Figure 8 - Maison équipée d’un puits canadien à eau glycolée et d’une centrale de ventilation double flux

Source HELIOS VENTILATEURS

Le puits canadien sur boucle d’eau est une alternative intéressante au puits canadien classique (Figure 8).

Contrairement au puits canadien à air dont le tube enterré sert à véhiculer l’air extérieur, cette variante de construction utilise l’eau glycolée c orme fluide caloporteur en circuit fermé. Une batterie d’échange placée sur la prise d’air extérieur, en amont de la centrale double flux transfère la chaleur du réseau hydraulique au réseau aéraulique.

Il est composé d’un tube Ø 32 mm en PE-HD enterré à 1,2 m de profondeur minimum dans lequel circule de l’eau glycolée brassée par une pompe de circulation. Le fluide

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caloporteur récupère l’énergie de la terre pour la transmettre à l’air via un échangeur air/eau placé sur le conduit d'air neuf.

Le puits canadien à eau glycolée a le même rendement que le puits canadien à air et offre de nombreux avantages supplémentaires :

Plus économique à l'achat et au montage.

Facile à poser, pas de pente à respecter.

Encombrement réduit, tube de Ø 32 mm (au lieu de min. Ø 200 mm).

Système hygiénique, pas de condensats.

Pas de by-pass sur l'air extérieur.

Installation technique localisée dans une seule pièce.

Ne nécessite pas de regard ni de borne de prise d'air.

Aucun risque d'infiltration d'eau ou de gaz.

Peut être coulé dans les semelles des fondations du bâtiment.

Kit d’installation: voir chapitre V. Produits recommandés.

2 - FAQ

Puits canadien, échangeur d'air géothermique, HQE®, la maintenance, ...

Le puits canadien est-il une solution d’avenir pour la climatisation dite douce ?

Oui, l’échangeur d’air géothermique est une solution d’avenir parmi d’autres, pour le rafraîchissement des bâtiments bioclimatiques. On peut, en effet, espérer par ce procédé un DT de :

10°C entre TS (température en sortie de l’échangeur) et Text (température extérieure)

5°C entre Tint (température intérieure au sein du logement) et Text

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Quelles sont les avancées des autres pays européens ?

Dans le domestique : certains pays tels que la Finlande, la Suisse ou l’Allemagne (en règle générale des pays ayant des hivers assez rudes) utilisent couramment l’échangeur d’air géothermique. Dans le tertiaire : en 2002, le projet « Craft Joule » financé par l’Union Européenne à permis de jeter les bases pour le calcul et le dimensionnement des échangeurs d’air géothermiques. Ainsi, de nouveaux projets sont réalisés chaque année en Allemagne, Autriche, Suisse, Belgique, Luxembourg et même en France.

Est-il adaptable à des immeubles de bureaux par exemple ?

Oui, tout à fait. C’est d’ailleurs l’utilisation la plus pertinente. Une fois posé, l’échangeur d’air géothermique supprime les pics de température de l’air neuf et ainsi évite l’installation d’équipements surdimensionnés.

Peut-on bénéficier du crédit d’impôt relatif aux énergies renouvelables, quelles sont ces aides ?

Malheureusement, le crédit d’impôt relatif aux énergies renouvelables ne s’applique, actuellement, qu’aux chaudières à condensation, pompes à chaleur, etc.…

La ventilation n’y est pas incluse même si dans de nombreux cas (double flux, échangeur d’air géothermique), elle permet des économies d’énergie. Vous pouvez cependant, bénéficier d’aides dans le cadre HQE® ou bien par certaines régions.

Quel est le risque relatif au radon et quelles précautions prendre ?

Aucun, si l’échangeur d’air géothermique et les éléments qui le composent sont étanches. Recommandations:

Utiliser des tuyaux adaptés (en polyéthylène ou polypropylène) en limitant les raccords.

Prendre grand soin à la mise en place des raccords. Porter une attention particulière à l’enrobage du tuyau pour éviter les cavités où

le radon pourrait se loger.

Par ailleurs, il est recommandé d’effectuer une mesure de Radon sur plusieurs semaines dans la maison à l’aide d’un dosimètre.

Une installation puits canadien est garantie combien de temps ?

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L’échangeur d’air géothermique est constitué d’éléments dont la durée de vie est importante (+ de 30 ans). Mais cette dernière dépend avant tout des choix quant à la qualité du matériel employé, de la pose ainsi que de la maintenance réalisée.

Cela demande des entreprises de quel type ? Avec quelle formation ? Et où les trouver ?

L’échangeur d’air géothermique fait intervenir deux métiers différents : le génie civil et le génie climatique / électrique. La mise en place des collecteurs fait appel aux mêmes règles que celles des conduites enterrées (Fascicule 70 – Evacuation des eaux usées).

Avec une centrale double-flux, quelles performances supplémentaires m’apporte un puits canadien ?

Figure 9 - Schéma de principe d’une centrale double flux

Source HELIOS VENTILATEURS

Associé à une centrale double flux avec un récupérateur de chaleur conventionnel (Figure 9), le puits canadien améliore le rendement global du système de 30 %.

Dans le cas d'une installation avec une centrale double flux équipée d'un échangeur à haut rendement (80-90%), le puits canadien permet d'éviter le givrage de l'échangeur et son utilisation jusqu'à -10 °C environ.

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En été, l'échangeur d'air géothermique contribue au rafraîchissement des bâtiments, quel que soit le type de ventilation. En aucun cas, le puits canadien ne peut remplacer un générateur de chauffage ou système de climatisation.

Quels sont les risques sanitaires des canalisations d’air enterrées ?

Dans la mesure où les matériaux employés et la réalisation du chantier suivent les règles de l’art, il n’y a pas de risque. Une étude a été publiée par l’Ecole Polytechnique Fédérale de Zurich (ETZH) sur ce sujet. Il s’agit de « Mikrobielle Untersuchungen von Luftansaug-Erdregistern » de Barbara Flückinger.

Quelle maintenance est à prévoir pour un puits canadien?

En l’absence de norme spécifique, une inspection et un nettoyage éventuel tous les 5 ans sont conseillés, ce dernier pouvant être réalisé par hydrocurage. Par contre, il faudra procéder tous les 6 mois au contrôle ainsi qu’au nettoyage du filtre à air et le cas échéant à son remplacement.

Quelles sont les natures de terrains à éviter ?

Il n’y a pas de terrain « à éviter ». Simplement, certains types de terrain ont une plus grande conductivité thermique que d’autres : cela va de la terre végétale/glaiseuse humide jusqu’à la tourbe sèche qui est un très mauvais conducteur (un facteur 7 existe entre ces 2 extrêmes). Par ailleurs, la conductivité thermique du sol augmente avec sa teneur en eau. Privilégiez, si possible, une pose sous gazon plutôt que sous bâtiment.

La prise d’air et les conduits sont-ils plutôt à installer au nord, ou au sud ?

En ce qui concerne les conduits, qu’ils soient installés au nord ou au sud ne modifie en rien leurs performances. En effet, à 2 m de profondeur, l’amplitude de la variation de température au cours d’une journée est quasiment nulle. Pour la prise d’air, il est conseillé de la placer dans un endroit non pollué (loin de la route et des places de stationnement) et à une certaine distance du sol pour éviter l’entrée de poussière, insectes et rongeurs. Eviter également de la placer près des plantes / arbres dont le pollen pourrait être allergisant. En ce qui concerne son emplacement nord/sud, cela n’a aucune importance.

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3 - ASPECTS REGLEMENTAIRES

1. Energies renouvelables et réglementation thermique

Du point de vue de la structure générale, la réglementation RT 2012 se base sur les RT précédentes et augmente considérablement la performance énergétique de la construction.

Ces objectifs sont, dans le principe, les mêmes :

Limiter les consommations pour réduire les émissions de gaz à effet de serre Réduire les risques d'inconfort durant l'été Inciter à la cohérence du projet Favoriser les énergies renouvelables

Le premier objectif se traduit par 2 paramètres : des valeurs de besoins énergétiques maximaux à ne pas dépasser (appelé pour l'instant « Bbio max ») et des consommations maximales d'énergie primaire à ne pas dépasser (Cep max). La principale nouveauté est que chaque bâtiment n'aura plus « sa » référence. Bbio max et Cepmax seront dépendants du type, de bâtiment (habitat, bureaux, écoles, hôpital,...) et du site climatique. Il s'agit donc de ne pas dépasser des valeurs absolues.

« Bbio max » synthétise la valeur intrinsèque du bâti hors les équipements et les énergies utilisées. L'enveloppe doit donc minimiser de manière passive les besoins de chauffage, de refroidissement et d'éclairage. Cep max intègre, comme pour la RT 2005, les consommations de chauffage, de production d'ECS, d'éclairage, de refroidissement et des auxiliaires (pompes, ventilateurs,...).

Le deuxième objectif, le confort d'été, est traité dans un premier temps de manière identique à la RT 2005. Il s'agit de calculer la température intérieure conventionnelle, la « Tic », et de la comparer à la Tic de référence du lieu. Dans un second temps, probablement courant 2012, un critère plus opératif du confort d'été sera défini ainsi que les niveaux d'exigence.

2. Ventilation et qualité d'air intérieur

La décision au niveau mondial de réduire les émissions de dioxyde de carbone de 25% par rapport au niveau de 1990, a eu comme principal effet le renforcement de l'isolation et de l'étanchéité des structures, portes et fenêtres des bâtiments.

En février 2002, l'Allemagne a mis en place les prescriptions sur les économies d'énergie (EnEV) qui ont permis de corriger les conséquences négatives de ces

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techniques en insistant sur la nécessité de compenser la sur-isolation par un système de ventilation performant.

En complément d'une bonne isolation des bâtiments, l'utilisation des centrales double-flux VMC permet de réaliser d'importantes économies d'énergie.

Les centrales renouvelant l'air avec la récupération de la chaleur sur l'air extrait provoque économies d'énergie et contribuent au bien être des habitants grâce à une atmosphère saine, sans bruit et sans poussières.

Pour le bien être des habitants et préserver le bâti, une ventilation mécanique contrôlée est indispensable.

Plus important encore, les centrales double-flux permettent de créer une atmosphère saine et agréable dans les logements modernes sur-isolés et étanches ainsi que dans les appartements pollués des villes.

Des études ont montré que les personnes vivant dans des espaces clos et mal ventilés souffrent fréquemment de maux de tête et d'allergies diverses. Sachant que nous passons 90% de notre temps dans des lieux fermés, il est indispensable de préserver la qualité de l'air que nous respirons.

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4 - REGLES ET OUTILS DE CONCEPTION ET DE

REALISATION

1. Les éléments constitutifs du puits canadien

Le tube

Pour maisons individuelles et petits tertiaires :

Tube flexible de couleur bleu en polyéthylène coextrudé, PE-HD à l’extérieur et PE-LD à l’intérieur, de qualité alimentaire sans matière recyclée ni dégagement de solvants. Les matières premières utilisées permettent de garantir une stabilité du produit à plus de 50 ans (qualité minimum PE 63). Températures limites d’utilisation: -40 °C et +80 °C. Fabrication selon DIN 16961, annelé Ø 200 à l'extérieur et lisse Ø 174 à l'intérieur, livré en deux couronnes de 25 m avec un raccord de liaison et des joints ou en une couronne de 50 m. La rigidité annulaire du collecteur selon la norme EN ISO 9969 est supérieure ou égale à 6 kN/m2 soit SN 6. Classe de protection des raccords: IP 67. Les manchons et joints d'origine garantissent une étanchéité suffisante pour la pose en terrain avec faible présence de nappe phréatique.

Pour installations tertiaires et industrielles, DN 150 à 1030 mm :

Tube rigide en polyéthylène (PE-HD) coextrudé de qualité alimentaire, sans matière recyclée ni dégagement de solvants, couleur noir extérieur et jaune / blanc intérieur. Les matières premières utilisées permettent de garantir une stabilité du produit à plus de 50 ans (qualité minimum PE 63). Températures limites d’utilisation: -40 °C et +80 °C. Fabrication selon DIN 16961-1 (prEN 13476), annelé à l'extérieur et lisse (Ø 150 à 1030 mm) à l'intérieur, livré en barre de 6 m avec un raccord de liaison monté et un joint profilé. La rigidité annulaire du collecteur selon la norme EN ISO 9969 est supérieur ou égale à 8 kN/m2 soit SN 8. Toutes les pièces de formes sont éprouvées en usine à une dépression de 0,5 bar. Après pose, le réseau d'échangeur géothermique complet doit être éprouvé à une pression de 50 mbar. Les manchons et joints d'origine garantissent une étanchéité pour la pose en terrain avec présence constante de nappe phréatique.

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La borne de prise d’air

L’aspiration de l’air extérieur se fait par une borne de prise d’air avec filtre à poche intégré de classe G2 ou G3, en acier galva ou inox. Selon la pollution de l’air, le filtre s’encrasse plus ou moins vite au cours du temps. Ce dernier produit une résistance au passage de l’air, qui augmente avec l’encrassement, réduisant les performances du ventilateur. Il faut donc prévoir son nettoyage à l’eau savonneuse ainsi que son remplacement le cas échéant.

2. Règles de pose des puits canadiens

En l’absence de norme spécifique pour les puits canadiens, leur mise en œuvre sera réalisée conformément au fascicule 70 du cahier des charges techniques générales, à la norme NF EN 1610 et dans tous les cas selon les règles de l’art. Du soin apporté à la mise en œuvre dépendra la durée de vie du puits canadien (supérieure à 30 années).

Transport et stockage

Le transport et le stockage des tubes ne posent pas de problème particulier. Cependant, les précautions habituelles devront être respectées afin d'éviter toute détérioration des tubes : - Eviter les manutentions brutales, ne pas jeter les tubes du camion. - Ne pas traîner les tubes sur le sol, ne pas les percer etc... Les tubes et accessoires en PEHD ou PP-C sont résistants aux U.V. et peuvent être stockés à l’extérieur pendant une durée de 12 mois. Les joints profilés doivent par contre être protégés des U.V. Le stockage des tubes devra s'effectuer de préférence sur les palettes d'origine en veillant à ce que l'aire de stockage soit plane et propre. Eviter toute déformation des tubes. Stocker de préférence les couronnes à plat et boucher les extrémités pour éviter l’introduction d’insectes ou de rongeurs.

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Terrassement et fond de fouille

Pour la réalisation de la tranchée destinée à recevoir le puits canadien, on procèdera à une fouille en grande masse (profondeur de 1,5 m à 4,50 m suivant le type de réalisation). La terre végétale sera décapée et mise soigneusement de côté pour le remblayage autour et au-dessus des canalisations (le reste de terre étant stocké à proximité et réemployé pour le remblaiement) (Figures 10-11). Selon la profondeur et la largeur de la tranchée, des précautions devront être prises comme le talutage ou le blindage.

Figure 10 - Réalisation du fond de fouille – Bureaux 4500 m³/ (Maine-et-Loire)

Figure 11 - Réalisation du fond de fouille – Salle Polyvalente 6000 m³/ (Mayenne)

Avant la pose des canalisations, on procèdera au réglage du fond de fouille avec élimination des points durs et réalisation d’un lit de pose de 10-15 cm de sable fin 0-4 mm (≥ DN 250 = 0-8 mm) qui devra respecter une pente ou contre-pente de 2 %.

En présence d’une boucle de Tichelmann, la mise en place du puits canadien nécessitera une double pente (au niveau des tubes et des collecteurs) afin d’assurer l’écoulement des condensats sur tout le réseau.

La tranchée (et par la suite le puits canadien) devra se situer au minimum à 2m de toute plantation et bâtiment.

Pose et assemblage

La mise en place du puits canadien devra respecter l’ordre suivant : - Pose du premier collecteur - Pose du réseau de tubes, rangée par rangée - Pose du second collecteur (utilisation de manchons coulissants)

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Figure 12 - Positionnement du collecteur

Une fois le premier collecteur positionné dans sa rigole (Figure 12), réaliser une première rangée de tubes : Positionner le joint dans la première rainure, repérer la profondeur d’emboîtement du manchon par un marquage (craie, marqueur…), lubrifier le joint et l’intérieur du manchon avec du gel de type alimentaire puis emboîter à la main ou à l’aide d’une barre à mine en prenant soin d’intercaler une cale en bois pour protéger le tube (Figure 13). Continuer ainsi de suite…

Figure 13 - Pose du joint

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Figure 14 - Manchonnage des tubes

Faites de même pour la mise en place de la seconde rangée de tubes ainsi que des suivantes tout en respectant l’alignement des tubes et leur écartement (Figure 15). Attention, les tubes placés en attente devront être protégés via des bâches ou films plastiques pour éviter l’intrusion de poussière ou de sable. Assembler ensuite le second collecteur en utilisant des manchons coulissants.

Figure 15 - Entreprise 6000 m³/h (Charente-Maritime), Centre de loisirs 4000 m³/h (Vienne), Ecole 2700 m³/h (Ain), Gare 13000 m³/h (Doubs)

Le puits canadien terminé, une mise sous pression à 50 mbar devra être effectuée selon la norme NF 1610 avant remblaiement pour vérifier l’étanchéité du système.

Remblayage

Réaliser ensuite l’enrobage du tube. Cette étape dépendra du type de tube et des préconisations du fabricant. L’emploi du sable est à privilégier même s’il peut être remplacé par de la terre végétale exempte de cailloux, le critère primordial étant la granulométrie qui doit être fine. Le remblayage sera constitué par une suite de détrempages et compactages (léger à lourd au fur et à mesure du recouvrement) (Figures 16). Le niveau de compactage requis doit être supérieur ou égal à 90% de l’Optimum Proctor Normal (OPN) dans l’enrobage, soit un compactage de type q5 (q4 cas particulier – voir le fascicule 70).

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Le rendement d’un échangeur d’air géothermique dépend en grande partie du bon compactage et de la nature du remblai. Ne pas hésiter à détremper au jet pour solidariser le tube avec son entourage et ce quel que soit le type de sol. Un grillage avertisseur sera posé à 30 cm du tube environ. La pose des échangeurs d’air géothermiques ne nécessite pas de calcul statique sous réserve d’un recouvrement minimum sous chaussée de 1,20 m et inférieur à 6 m.

Figure 16 - Remblayage – Bureaux 1200 m³/ (Moselle)

Regard et borne de prise d’air

La borne de prise d’air doit être fixée sur un socle béton. L’épaisseur de ce dernier dépendra de la taille de la borne (la prise au vent étant différente) : 20 cm pour un DN 200 – 40 cm pour un DN 1250. La borne sera manchonnée sur le tube qui dépassera de 20 à 40 cm de la dalle béton pour éviter toute infiltration d’eau de pluie. Tout regard intermédiaire sera obturé par un tampon (si possible isolé) et recouvert d’une plaque en fonte de classe C-250 ou D 400 selon son emplacement et la charge qu’elle devra supporter (Figures 17).

Figure 17 - Regard et borne de prise d’air

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Sources HELIOS VENTILATEURS

Dans le cas où une pompe de relevage est nécessaire, il faudra prévoir au niveau de la borne de prise d’air ou au niveau du regard intermédiaire (selon le cas : pente ou contre pente) le passage du câble d’alimentation ainsi que celui du tube de rejet vers les EU/EP.

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3. Habitat - Exemple de réalisation d'un puits canadien

Helios a un programme de calcul qui lui permet de déterminer avec précision les puissances récupérées.

Exemple : Sélection pour un échangeur d'air géothermique de 7500 m3/h à Clermont Ferrand.

Consommation chaud (hiver) récupérée : 23 598 kwh/an Consommation froid (été) récupérée : 11 277 kwh/an Budget matériel : 30 000 €

MAISON NF HQE® en France

La maison, qui porte de le nom d'Artemis, a été conçue et construite par Maisons Hanau, et a obtenu la première certification NF démarche HQE® délivrée en France.

Cette maison témoin, que le constructeur a voulu être une vitrine de l'état de l'Art en la matière, réalise un excellent score en cumulant 93 points pour un total possible de 110 sur le référentiel NF Maison Individuelle démarche HQE® !

Un label, une double exigence

Le nouveau label NF Maison Individuelle démarche HQE® associe en une même certification :

NF Maison Individuelle, la seule marque officielle de qualité en maisons individuelles. La marque NF Maison Individuelle est délivrée par AFAQ-AFNOR. Un constructeur certifié NF Maison Individuelle respecte un référentiel qui porte aussi bien sur la qualité de la conception que sur l'organisation des travaux et le strict respect de critères techniques.

Démarche HQE®, la seule démarche environnementale reconnue. C'est pour préserver l'équilibre naturel de la planète que la démarche HQE® a été élaborée par l'Association HQE®, reconnue d'utilité publique.

HELIOS a livré pour cette maison :

Une Centrale double flux KWL EC 350 Un échangeur d'air géothermique appelé également "Puits canadien".

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Installation finie d’un puits canadien

Source Maisons Hanau

Téléchargez le détail du calcul

4. Schémathèque puits canadien

Exemples de puits canadien habitat suivant la configuration du logement :

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5. Tertiaire – Exemple de réalisation

Helios a un programme de calcul qui lui permet de déterminer avec précision les puissances récupérées.

Exemple : Sélection pour un échangeur d'air géothermique de 7500 m³/h à Clermont Ferrand.

Consommation chaud (hiver) récupérée : 23 598 kwh/an Consommation froid (été) récupérée : 11 277 kwh/an Budget matériel : 30 000 €

Téléchargez le détail du calcul

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5 - PRODUITS RECOMMANDES

1. Une solution de ventilation complète : du puits canadien

à la bouche d’aération

HELIOS VENTILATEURS propose des systèmes double flux complets pour la ventilation des logements individuels et autres installations tertiaires. Le cœur de l’installation est un groupe compact avec moteurs EC complété par des équipements périphériques innovants pour la distribution de l’air et la régulation. Seul un accord parfait entre ces systèmes périphériques et le groupe de ventilation peut garantir au client un résultat optimal. De plus, la simplicité de mise en œuvre des équipements Helios Ventilateurs permet de réduire sensiblement les temps de pose.

Maison équipée d’un puits canadien et d’une centrale de ventilation double flux

Source HELIOS VENTILATEURS

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2. Puits canadien - Kit d’installation complet pour puits

canadien à air LEWT

Collecteur géothermique flexible en polyéthylène (PE) de qualité alimentaire, diamètre 200. Annelé à l’extérieur et lisse à l’intérieur. Longueur 50 m. Inclus traversée de mur. Borne de prise d’air extérieur en acier inoxydable avec filtre G3. Régulation et accessoires, registre bypass avec servomoteur, double-té pour raccordement sur la traversée de mur avec tappe de nettoyage, grille pare-pluie RAG pour montage sur la prise d’air directe.

3. Puits canadien - Kit d’installation complet pour puits

canadien à eau glycolée SEWT

Batterie d’échange en caisson double-peau isolé avec raccord d’écoulement de condensats. Raccordement aérauliques avec double joints à lèvre. Sens de l’air réversible par inversion du filtre (G3).

Pompe de circulation montée dans une coque d’isolation en mousse expansée. Avec vase d’expansion et groupe de sécurité.

Régulation en fonction de la température extérieure, avec boîtier de commande pour fonctionnement manuel.

Capteur géothermique en PE-HD (DN 32). Longueur 100 m. Inclus 20 l de glycol éthylène.

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4. Groupes VMC double flux avec récupération de chaleur

Rappel du principe de fonctionnement :

Schéma de principe d’une centrale double flux

Source HELIOS VENTILATEURS

5. Habitat - Groupes VMC double flux

Gamme Standard : KWL EC 200, KWL EC 300, KWL EC 500 Rendement jusqu’à > 90%.

Groupe d’extraction et d’introduction d’air centralisé avec récupération d’énergie pour appartements et maisons individuels. Existe également en version Eco.

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Caractéristiques :

Panneaux double-peau en tôle acier galvanisé, peinture époxy blanc, avec isolation périphérique thermique et phonique. Nettoyage et entretien aisés.

Echangeur statique à contre-courant et haut rendement jusqu’à > 90%. Construction robuste en aluminium. Ventilateurs équipés de moteurs EC dernière génération (basse consommation).

Filtre G 4 sur l’air extérieur (filtre fin anti allergène classe F 7 disponible en option).

Bypass été automatique. Protection antigel. Régulation automatique du débit d’air par commande à distance de série.

En option :

Sondes CO2 et hygrométriques. Interface pour domotique (bus EIB/KNX ou LON ou signal externe 0-10 V ou 4-

20 mA).

Gamme certifiée Maison Passive (Passiv Haus Institut) : KWL EC 270, KWL EC 370. Rendement jusqu’à > 90 %.

Groupe mural compact pour l’extraction et l’introduction d’air centralisé dans les appartements et pavillons BBC ou passifs.

Echangeur de chaleur à contre-courant et haut rendement jusqu’à > 90 %.

Moteurs de technologie EC avec régulation à débit constant permettant le maintien des caractéristiques aérauliques de l’installation en cas de modification des pertes de charges (colmatage des filtres). Le débit d’air restera constant jusqu’à la limite max. de la pression disponible.

Habillage en tôle acier galvanisé, avec peinture époxy blanc. Coque en polystyrène expansé haute qualité pour une isolation maximale. Nettoyage et entretien aisés. Panneau frontal démontable pour faciliter l’accès aux éléments internes.

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Gamme enthalpique : KWL EC/ET 200, 300, 500 et KWL EC/ET 270,370 Rendement > à 110 %, testé TÜV

Système 2 en 1 de récupération d’énergie et d’humidité.

Un taux d’humidité trop bas assèche les muqueuses, augmente l’électricité statique et le taux de poussières dans l’air. Ces phénomènes gênants apparaissent pendant les saisons froides et se produisent lorsque l’air froid extérieur, saturé en humidité est introduit dans un logement chauffé.

Les centrales double flux Helios sont équipées d’un échangeur enthalpique permettant de récupérer l’énergie et l’humidité, contribuant ainsi à l’amélioration de la qualité d’air intérieure.

Elles récupèrent jusqu’à 65 % de l’humidité sur l’air repris. Cette humidité est transmise à l’air neuf préchauffé dont elle contribuera à augmenter l’hygrométrie pour un meilleur confort dans les pièces de vie.

L’utilisation d’un humidificateur énergivore dont l’impact sur la santé est souvent mis en cause, devient inutile pendant la période hivernale.

Gamme extra-plate pour rénovation: KWL EC 220 P, KWL EC 340 P Rendement jusqu’à > 90%.

Groupe VMC double flux extra-plat avec récupération d’énergie pour montage en faux-plafond et combles isolés Particulièrement adapté en rénovation, le groupe assure la ventilation contrôlée des habitations BBC et des logements collectifs (un groupe par logement) pour lesquels la maintenance peut être réalisée depuis les parties communes.

Convient également à la ventilation des bureaux et salles de réunion.

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Caractéristiques :

Construction extra-plate (236 mm ou 293 mm de hauteur selon modèle). Echangeur de chaleur à contre-courant en aluminium, rendement jusqu’à > 90 %. Moteurs de technologie EC à courant continu, basse consommation et sans

entretien. Multiples orientations et versions possibles. Grande flexibilité de montage (au sol, au plafond, au-dessus des portes d’entrées

etc.) Panneau double peau en acier galvanisé épaisseur 20 mm, revêtement intérieur

en peinture époxy, blanc. Nettoyage et maintenance aisés. Filtres G4 sur l’air extérieur et l’air repris. Filtre fin anti-allergène F7 de série sur

les versions avec bypass. Commande par commutateur manuel à 4 vitesses, inclus. Au total 8 modèles : version droite ou gauche, avec ou sans bypass motorisé.

6. Tertiaire et Industrie - Groupes VMC double flux

Armoire de ventilation double flux ScolAir KWL EC 700

Armoire double flux à récupération de chaleur > 90 % , pour la ventilation des crèches et des écoles. Permet l’extraction d’air vicié et l’introduction d’air neuf dans les salles de classes afin de limiter le taux de CO2 et de réduire les déperditions énergétiques. Spécialement adaptée à la rénovation, l’armoire double flux Scolair est installée directement dans la salle à traiter, elle peut être habillée, encastrée ou peinte dans une couleur RAL au choix pour une intégration harmonieuse dans le décor ambiant. Peut être également utilisée en rénovation pour la ventilation des bibliothèques, salles de réunion, salles de fitness etc.

Caractéristiques :

Fonctionnement silencieux. Moteurs EC, faible consommation. Haut rendement de récupération de chaleur par

échangeur à plaques à contre-courant, Récupération d’énergie > 90 %.

Caisson en panneaux sandwich double peau épaisseur 45 mm à haut pouvoir d’isolation acoustique et phonique.

Débit d’air modulable de 100 à 700 m³/h. Régulation intégrée paramétrable.

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L’armoire peut être équipée d’un caisson de distribution pour soufflage de l’air neuf par buses ou par gaine. Parfaite adaptation à la configuration du site grâce aux piquages entrée air extérieur et rejet air viciés orientables – nombreuses orientations de raccordement. S’intègre harmonieusement dans le décor ambiant.

Gamme KWLC 350, 650 et 1200

Groupes de ventilation double flux universels de 350 à 1200 m³/h. Montage vertical sur chant ou horizontal à plat (sauf KWLC 1200). Piquages de raccordement aux conduits aérauliques horizontaux. Appareils particulièrement adaptés pour la ventilation contrôlée des maisons individuelles (KWLC 350) ou traitement d’air dans les locaux tertiaires (KWL 650 et 1200).

Gamme KWLC 1800

Une vraie « power unit » parmi les centrales double flux avec récupération d’énergie. Avec un débit d’air de 1800 m³/h, cet équipement est idéal pour la ventilation des locaux tertiaires ou industriels, il est prévu pour être installé dans des locaux secs et protégés des intempéries.

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Gamme KWLC tertiaire

Débits d'air de 800 à 24 000 m³/h. Elles sont particulièrement destinées à la ventilation de bâtiments tertiaires tels que les hôtels, restaurants, bureaux, crèches, banques, centres de soins, écoles etc.

7. Systèmes de distribution d'air

Conduits FlexPipe FRS

Système innovant de distribution d'air en pieuvre pour appartement et pavillons. La meilleure solution actuelle en matière de distribution d'air.

Caractéristiques :

Conduit de ventilation flexible en polyéthylène lisse intérieur, DN 75 ou 63 mm livré par couronne de 50m. Etanchéité des raccords par joint à lèvre.

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Collecteur de distribution en acier galvanisé avec 5, 10 ou 15 piquages, avec revêtement intérieur insonorisant. Trappe d'accès pour le nettoyage.

Différents plénums sont disponibles pour le raccordement des conduits flexibles sur les bouches de soufflage ou d'extraction. Ils peuvent être disposés dans le plafond mur ou au sol.

Avantages :

Etude des réseaux simplifiée et installation rapide en pieuvre. Mise en service rapide, équilibrage minimum des réseaux. Répartition uniforme du débit d’air. Hygiénique car facilement nettoyable.

Le conduit flexible FRS peut être noyé directement dans le béton, posé sur une dalle ou intégré dans une cloison sèche. Il s’intègre facilement même dans les réseaux aérauliques complexes. Le conduit FRS se manipule aisément et il est économique.

Conduits isolés IsoPipe

Une alternative innovante aux conduits spiralés en acier galvanisé calorifugés. Caractéristiques :

Conduits et accessoires en mousse expansée, rigides et de faible densité, antistatiques et étanches à la vapeur.

Possède une paroi intérieure lisse et facilement nettoyable avec de bonnes qualités phoniques.

Réduit le temps de montage de 70 % par rapport aux réseaux spiralés isolés.

Toutes les pièces de formes, coudes, traversées de mur ou de toit s’emboîtent les unes dans les autres.

Existe en DN 125 et 150 mm.

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8. Bouches de ventilation et traversées de toit/mur

Bouches, grilles, atténuateurs de VMC

Conduits, kits de régulation pour batterie eau chaude, filtres

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9. Réseaux commerciaux