Performance de la climatisation par puits canadien de la maison écologique à Houilles

Chers amis, bonjour,

Compte tenu des chaleurs estivales dont nous faisons l'expérience depuis quelques jours, les conditions sont idéales pour évaluer les performances du système de climatisation de la maison écologique par le puits canadien.

Rappelons que ce puits canadien comprend environ 100 mètres de tuyaux d'un diamètre de 20 cm (tuyaux habituellement utilisés pour l'assainissement, c'est-à-dire les égouts) enterrés entre 2 mètres (profondeur à l'entrée du puits canadien) et 3 mètres (profondeur à la sortie du puits canadien, à l'entrée de l'air de la maison). Les tuyaux sont disposés dans un réseau mixte linéaire (environ 40m) et en double-peigne (environ 60 m) sous le jardin avec une descente en pente douce régulière d'environ 1% de l'entrée vers la sortie (pour évacuer l'eau de condensation lorsqu'il fait chaud et humide comme en ce moment).

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PREMIERE ESTIMATION DES PERFORMANCES DU PUITS CANADIEN EN PERIODE FROIDE EN HIVER

Ces résultats ont été obtenus en hiver 2006 juste après la réalisation du puits canadien (la maison n'était alors pas encore construite) :

Nous avions mesuré le pouvoir réchauffant de l'air circulant dans le puits canadien en plaçant un ventilateur avec un débit d'air à peu près équivalent au futur débit d'air du puits canadien en fonctionnement (estimé à 300 m3/h) et nous avons alors simplement noté pendant quelques jours la température de l'air à l'entrée et à la sortie du puits canadien en fonction de la température extérieure.

Nous étions alors parvenus à une première conclusion :

En période froide (température extérieure inférieure ou égale à 5°C), l'écart de température entre l'entrée et la sortie du puits canadien est constante et égale à 8°C grosso modo et ceci quelle que soit la température extérieure (lorsqu'elle est inférieure ou égale à 5°C). Entre 6 et 14°C, la température de sortie de l'air est d'environ 14°C (il n'est pas possible de monter plus haut car 14-15°C est la température d'équilibre du sous-sol à quelques mètres de profondeur).

Par exemple :
- lorsqu'il fait -5°C dehors, l'air sort du puits canadien (et rentre dans le système de ventilation) à +3°C.
- lorsqu'il fait 4°C dehors, l'air sort du puits canadien (et rentre dans le système de ventilation) à +12°C.
- lorsqu'il fait 7°C dehors, l'air sort du puits canadien (et rentre dans le système de ventilation) à +14°C.
- lorsqu'il fait 12°C dehors, l'air sort du puits canadien (et rentre dans le système de ventilation) à +14°C.

Nous poursuivrons ces mesures de manière plus précise l'hiver prochain.

Maintenant que la ventilation fonctionne, ce sera plus facile et plus précis, nous pourrons notamment faire varier le débit d'air que nous connaissons maintenant de manière exacte.

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PREMIERE ESTIMATION DES PERFORMANCES DU PUITS CANADIEN EN PERIODE CHAUDE
EN ETE (utilisation du puits canadien pour la climatisation)

Vu les fortes chaleurs d'hier et d'aujourd'hui, nous avons pu commencer à étudier le comportement du puits canadien en période chaude.

J'ai donc mis en route la ventilation, fait les premières mesures et voici nos premiers résultats.

Nous avons mesuré d'abord le débit d'air passant dans le puits canadien. La centrale de ventilation a un débit théorique (sans le puits canadien et sans perte de charge) de 450 m3/h.

Mais compte tenu du puits canadien qui freine le passage de l'air et des pertes de charge venant des tuyaux distribuant l'air dans la maison, le débit d'air maximal de l'installation est inférieur. Il s'avère en pratique être de 265 m3/h. Plus précisément : 285 m3/h sans aucun filtre à l'entrée du puits canadien, 263 m3/h avec le vieux filtre usagé tout noir en place depuis 1 an, 265 m3/h après remplacement du filtre usé par un filtre neuf (tout propre et bien blanc).

La présence (nécessaire) du filtre à l'entrée du puits canadien diminue donc le débit d'air de 10% environ et le fait que le filtre soit propre ou sale n'influe quasimment pas sur le débit (seulement 1%).

Notre estimation théorique de débit était d'environ 300 m3/h. Le débit réel mesuré est donc un peu inférieur (d'environ 10%) :-( à ce qui était prévu, mais ce débit est néanmoins largement suffisant pour bien ventiler la maison dont le volume est de 500 m3 environ (800 m3 si on compte le grenier et la cave) car j'avais prévu une large marge de sécurité en surdimensionnant l'installation à 450 m3/h (débit sans aucune perte de charge et sans puits canadien) installés pour 300 m3/h espérés compte tenu du puits canadien et des pertes de charge (tuyaux distribuant l'air dans la maison).

En vitesse de ventilation maximale, l'air de la maison sera donc renouvelé toutes les deux heures environ (265 m3/h pour un volume de 500 m3). C'est très bien (beaucoup mieux que dans les batiments ordinaires même ventilés).

RESULTAT DES TEMPERATURES relevées cet après-midi entre 16h et 17h :

- Température extérieure : plus de 30°C (jusqu'à 35°C)
- Température en sortie de puits canadien (entrée dans la maison) : 16°C
- Température de l'air injecté dans les pièces à vivre : 18°C
- Température de l'air repris dans la cuisine, SDB et WC : 22°C
- Température dans la maison (moyenne des deux précédente) : 20°C

RESULTAT OBTENU, si vous ne retenez qu'un seul chiffre, c'est celui-là :
- un pouvoir rafraichissant de 15°C !

Début juillet (en début de saison chaude) le puits canadien suffit donc pour climatiser à lui tout seul la maison à 20°C lorsqu'il fait 30-35°C dehors.

Cette fois, c'est nettement MIEUX que ce que nous attendions !

:-) :-) :-)

Alors qu'un climatiseur standard ferait environ 20 kW de puissance pour une habitation de cette dimension, la puissance consommée dans notre cas est seulement d'environ 100 à 200 W (100 fois moins, juste l'alimentation des deux petits ventilateurs injectant et extrayant l'air de la maison).

Par ailleurs l'air chaud et humide (hier et aujourd'hui) condense bien comme prévu dans le puits canadien plus frais, et l'eau de condensation s'écoule apparemment bien jusqu'au petit puits perdu dans le fond du regard du local technique à l'entrée de l'air dans la maison.

Merci à Pascal Astier de la société Hélios Ventilation d'être venu faire ces mesures avec moi en apportant son appareil de mesure du débit et de vitesse de l'air. Grâce à cet appareil, nous avons mesuré les débits en m3/h des bouches d'air dans chaque pièce de la maison en petite vitesse (total maison : 75 m3/h) et en grande vitesse de ventilation (total maison : 265 m3/h), résultats que je n'ai pas encore mis au propre. Grosso modo : le débit d'air dans chaque pièce est comme prévu d'environ 30 m3/h et le double (comme prévu) dans le salon et dans la chambre principale. Il varie entre 23 m3/h (WC à l'étage), environ 30 m3/h dans la plupart des pièces, 55 m3/h (chambre principale) et 68 m3/h (dans le salon où il y a deux bouches de ventilation de 33 et 35 m3/h).


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Les prochaines mesures concerneront les points suivants :

- relevé des 3 températures (comme ci-dessus : température de l'air sortant du puits canadien, de l'air entrant dans les pièces, de l'air repris) en fonction de la température extérieure (pas seulement à 30-35°C comme aujourd'hui).

- mesure de la température de l'air à la sortie du puits canadien et à l'entrée de la maison en fonction du débit d'air (entre 0 et 265 m3/h).

- relevés de la température en sortie de puits canadien au fur et à mesure des semaines qui passent durant l'été (mesure du réchauffement progressif du bloc de terre).

- mesure de la consommation électrique réelle du ventilateur en fonction du débit d'air et calcul de la consommation électrique annuelle du système de ventilation et du puits canadien. Cela ne devrait pas faire beaucoup, voici une première estimation pifométrique à confirmer : si on se base sur 100 W de puissance fonctionnant 50% du temps, soit 50W en moyenne x 8760 heures dans l'année = 438 kWh x 10 cts (coût TTC du kWh pour les particuliers) = environ 44 Euros par an d'électricité couvrant les besoins suivants :
- la ventilation de la maison toute l'année
- le préchauffage de l'air à 19,5°C en hiver (puits canadien +échangeur)
- la climatisation en été (puits canadien tout seul, by-pass échangeur).

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Pour mémoire :


Page web décrivant la maison écologique :
http://www.ecolo.org/documents/documents_in_french/maison_ecologique.htm

Article paru dans le Courrier des Yvelines :
http://www.ecolo.org/photos/maison_ecolo/article-mais-CDY-1-4-09.jpg

Description et photos de la construction du puits canadien : http://comby.blogspot.com

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Bien cordialement, avec mes salutations les plus ecologiques.

Bruno Comby