Programme : Ventilation naturelle principes de base Ventilation par tirage thermique Ventilation par pression éolienne Ventilation naturelle entre tradition et modernité Ventilation mécanique ( simple flux; double flux) Ventilation hybride Puits canadien La ventilation naturelle La ventilation naturelle est utilisée en approche bioclimatique pour procurer l’air frais nécessaire aux occupants pour leur santé et contrôler la température pour leur confort. Cette stratégie s’avère efficace à contrôler les surchauffes des bâtiments si ceux-ci sont bien conçus et si les conditions climatiques le permettent : une disposition stratégique des ouvertures et une morphologie architecturale favorable à la circulation transversale et verticale de l’air permettront de générer suffisamment de changements d’air pour évacuer la surchauffe . POURQUOI VENTILER? La ventilation consiste à renouveler l’air d’une pièce ou d’un bâtiment. Elle agit directement sur la température de l’air, puisqu’on remplace un volume d’air à la température T int par un volume d’air équivalent à la température T ext. Elle agit indirectement, donc plus lentement, sur les températures de surface des parois, car ces dernières peuvent se refroidir ou se réchauffer par convection au contact d’un air plus froid ou plus chaud. La ventilation a pour objet: •De fournir un apport d’air pur aux locaux occupés, •De permettre l’extraction de l’air pollué, malodorant et vicié, •De préserver un climat intérieur sans poussière, doté d’une température et d’une humidité appropriées, •D’assurer dans l’ensemble des locaux occupés un mouvement d’air qui soit favorable à la santé et au confort des occupants. Les besoins liés à la gestion de l’air s’organisent autour de quatre fonctions essentielles : • le confort • la salubrité (thermique et hygrométrique) (poussières, germes…) • la sécurité • les économies d’énergie (en présence d’appareils à combustion raccordés ou non) (association du rendement énergétique du système de ventilation et limitation des déperditions thermiques) Les solutions techniques existantes sont multiples. Nous allons les classer en deux catégories, ventilation naturelle, qui repose sur les différentiels de pression liés au vent et/ou au gradient de température, ventilation mécanique, où les différentiels de pression sont obtenus par le biais d’appareils motorisés Les solutions techniques sont ainsi à choisir en fonction de paramètres spécifiques au projet, que cela soit lié au terrain environnant, à la finalité du bâtiment, au désir de l’architecte ou du maître d’ouvrage. Ventilation naturelle Les moyens de mettre « naturellement » l’air en mouvement sont connus depuis longtemps, ces moteurs sont : • Le tirage thermique • La pression éolienne (gradient des masses volumiques en fonction de la température et de l'altitude) (effet du vent) 1- Tirage thermique Il résulte des forces ascensionnelles de masses d'air chauffées placées dans un environnement plus froid. 1 En période de chauffage, l'air dans un conduit de ventilation ou de fumée est plus chaud et plus léger que l'air extérieur. Il tend à s'échapper en partie haute du conduit et à instaurer une dépression en partie basse. 2 L'air extérieur, plus froid et plus dense, pénétrant par les entrées d’air des pièces principales, tend à combler ce vide en traversant le logement ; la circulation de l'air qui en résulte assure la ventilation. 3 La pression motrice due au tirage thermique est proportionnelle à la hauteur du conduit de ventilation et à la différence de température entre l’intérieur et l’extérieur. Principe du tirage thermique Formule détaillée : Formule simplifiée : Exemple d’application de la formule simplifiée du tirage thermique : En considérant une température extérieure de 5°C, une température intérieure de 20°C et un conduit de 11 mètres (bâtiment R+3), le tirage thermique est de 7,26 Pa. Remarque: Avec des conduits adaptés, le tirage thermique atteint des niveaux exploitables pendant toute la saison de chauffage. Il est également efficace la nuit en été car l'inertie thermique des bâtiments entretient souvent des écarts de température d'au moins 10°C entre l'intérieur et l'extérieur. La différence de densité entre l’air chaud et l’air froid crée un mouvement ascendant. Si la température intérieure est supérieure à celle de l’extérieur, il se produit un courant d’air de A vers B. Effet de cheminée Ventilation par cheminées C’est une ventilation qui repose sur l’effet de tirage thermique, et qui peut être assistée par le vent si la sortie est conçue pour être toujours dans des zones de pression négative. Le bon fonctionnement de la ventilation par cheminée implique que la température de l’air dans la cheminée soit la plus chaude possible, et cela sur la plus grande hauteur possible. Dans le but de maximiser cette température, on peut utiliser des éléments vitrés pour augmenter les apports. Idéalement, il faut qu’une grande hauteur reçoive des apports solaires, pour augmenter au maximum l’effet de tirage thermique, en faisant attention à l’ombrage potentiel des autres bâtiments ou des arbres sur le vitrage de basse altitude. La conception doit aussi prendre en compte le fonctionnement en hiver, où il faut que les pertes thermiques restent limitées, c’est-à-dire plus faibles que les apports solaires, a fin de garder un sens du flux positif. Ainsi, l’emploi d’isolant et de vitrage à faible perte thermique peuvent être requis. Ventilation par atrium L’atrium permet de remplir de nombreuses fonctions, en amenant de la lumière naturelle notamment. Il joue également un rôle dans la ventilation naturelle, car il agit comme une cheminée solaire géante. 2 - Vent Quand le vent rencontre un bâtiment, il comprime l'air sur les parois qui lui font face et crée, en général, des dépressions sur les autres. Les passages qui mettent en communication le logement avec l'extérieur (grilles de ventilation, débouchés des conduits en toiture…) sont soumis à des pressions différentes qui entretiennent une circulation de l'air à travers le logement. Ventilation d’un seul côté : mono exposé C’est le cas où il n’y a des ouvertures que d’un seul côté, généralement une seule façade de l’espace à ventiler, tandis que l’autre côté est cloisonné et sans ouvrants. > Ouverture unique en façade Ventilation mono-exposée ouverture simple – source : « Natural ventilation in non domestic buil-dings ». Guide CIBSE, 2005. L’efficacité de cette configuration étant faible il faut se limiter, en général, à une profondeur de la pièce inférieure ou égale à 2 fois la hauteur sous plafond. On considère qu’une profondeur de 6 mètres est le maximum pour avoir une ventilation efficace dans toute la zone. - Cette stratégie présente l’avantage d’un contrôle aisé par l’occupant si elle repose sur l’ouverture de fenêtres. - Elle n’est pas adaptée si la façade donne sur une rue bruyante, ou une source de pollution. - Son efficacité est relativement assurée si et seulement si la hauteur de l’ouverture est grande, que ce soit par tirage thermique ou par effet du vent. > Deux ouvertures en façade Il est également possible d’avoir une ventilation mono-exposée avec deux ouvertures placées à une hauteur différente. Dans ce cas, le tirage thermique est renforcé, car il y a une séparation physique entre l’entrée et la sortie d’air, ce qui facilite la mise en place du débit d’air. Le tirage thermique dépend de la différence de température entre l’extérieur et l’intérieur, mais aussi de la distance verticale séparant les ouvertures. Grossièrement, la profondeur de la pièce ne doit pas être supérieure à 2,5 fois la hauteur sous plafond, pour une hauteur entre l’entrée d’air et l’extraction d’environ 1,5. Ventilation mono-exposée ouverture double – source : « Natural ventilation in non domestic buildings ». Guide CIBSE, 2005. Influence sur la ventilation de l’orientation des fenêtres par rapport au vent Sous l’effet du vent, la ventilation est due essentiellement à une zone de haute pression et à une zone de basse pression devant et derrière le bâtiment Influence des dimensions de la fenêtre (Source : Pacer, 1996) Si la dimension de l’entrée est plus grande que la sortie, la vitesse du vent est réduite; à l’inverse, si l’entrée est plus petite, la vitesse de sortie du vent est augmentée Influence sur la ventilation de la position verticale des fenêtres La position de l’orifice de sortie du flux d’air n’influence pas beaucoup la ventilation transversale; la position de celui d’entrée est nettement plus importante pour obtenir une bonne ventilation transversale. Influence de la subdivision de l’espace intérieur Les subdivisions réduisent modérément (30 à 40 %) les vitesses intérieures de l’ensemble; les vitesses sont les plus faibles lorsque la cloison est en face et à proximité de la fenêtre d’entrée, puisque l’air est contraint de changer de direction aussitôt entré, mais les meilleures conditions sont acquises lorsque les cloisons sont proches de la sortie d’air. Influence sur la ventilation d’un auvent lié ou détaché de la façade Certains dispositifs architecturaux peuvent modifier le flux à l’intérieur d’une pièce, même si la disposition des ouvertures est identique: •Un auvent plein peut introduire une dissymétrie dans la répartition des pressions et orienter le courant d’air vers le haut; •Un intervalle, même modeste, entre l’auvent et la façade rétablit la symétrie. Influence sur la ventilation d’un avant-toit Le flux d’air est dirigé par l’avant-toit sous l’orifice d’entrée; ceci augmente la vitesse du flux d’air à l’intérieur du local Capteur de vent Les capteurs de vent sont des dispositifs utilisés traditionnellement en Iran. C’est une sorte de cheminée montée en toit qui capture le vent à grande hauteur, où la vitesse du vent, et donc la pression dynamique du vent, est généralement plus élevée. Il faut tout de même prêter attention au tirage thermique qui peut jouer contre cet effet, et donc l’inverser si la vitesse du vent est faible. Ventilation naturelle entre tradition et modernité L'utilisation de la ventilation naturelle existe depuis les temps les plus reculés, notamment dans les pays chauds du moyen orient et d'Afrique du Nord. Les moucharabiehs de l'Afrique du Nord, les Yazd Iranien, les badgirs (pièges à vents) du moyen Orient, sont autant de déclinaisons de ce système de renouvellement de l'air intérieur quelquefois associé à du rafraîchissement. Dispositif combinant le puits de lumière et le ventilateur de toit. Source : société Monodraught www.monodraught.com Variante moderne du capteur de vent – « Natural ventilation in non domestic buildings ». Guide CIBSE, 2005. CHEMINÉES SOLAIRES (OU THERMIQUE) GESTION DES FLUX - La gestion des flux est primordiale dans un système de ventilation naturelle. Dès le dessin d'épure du bâtiment, les dispositions de cloisonnements intérieurs devront avoir été pensées pour favoriser le rôle de la ventilation naturelle. - C'est au niveau de la répartition de l'air neuf que le rôle de chaque élément du bâti va s'affirmer. - Le propre de la ventilation naturelle est de balayer l'ensemble des pièces du bâtiment et ainsi se répartir, sans l'aide d'un brassage mécanique (ventilateur). Une physionomie architecturale du bâtiment particulièrement étudiée devient indispensable. - Le brassage et la distribution spatiale de l'air neuf sont subordonnés à la réflexion menée sur la disposition des ouvertures sur les façades du bâtiment. FLUX TRAVERSANT L'orientation du bâtiment et la conformité du cloisonnement permettent un balayage complet. C'est souvent le vent qui sera le moteur principal et qui imposera à l'architecte tous les artifices permettant de favoriser le flux en créant des pressions et dépressions artificielles. La taille du bâtiment, sa forme, les positions, géométries et dimensions des ouvertures, des débords de toiture (etc…) interfèrent sur les mouvements d’air créés dans les locaux. Les sorties d’air plus grandes que les entrées, permettront par exemple de placer le bâtiment en sous pression et d’obtenir ainsi une vitesse de l’air à l’intérieur supérieure à La vitesse a l’extérieur. Afin de réaliser une installation dans les règles de l’art, les éléments suivant sont à prendre en compte: l ’air en mouvement a une certaine inertie les filets d’air entrants dans le bâtiment ont donc tendance garder la même direction la direction des filets d’air à l’intérieur d’un bâtiment est influencée par la répartition des pressions sur la façade exposée au vent et par la Forme de l’orifice d’entré du vent. le mouvement l’air dans une pièce doit être considéré au aussi bien en plan qu’en coupe; La hauteur du sous-plafond est sans influence sur le trajet de l’air; Le trajet du vent au travers d’une pièce n’est pas influencé par la vitesse du vent, mais seulement par la géométrie et l’’existence de zones de haute et basse pression d ’une manière générale la ventilation naturelle sera favorisée par : des ouvertures situées sur des façades opposées pour favoriser une ventilation traversante un cloisonnement intérieure permettant la libre circulation de l’air d’ une façade à l’autre une hauteur des ouvertures telle que le flux intérieur soit dirigé vers le bas ceci est possible si l’entrée est en position basse. De même les fenêtres pivotantes et fenêtres a lames mobiles doivent être placées de façon a orienter l’air vers le bas de la pièce . une avancée assez haute augmente le flux sans modifier sa direction Récapitulatif Ventilation naturelle La ventilation mécanique Les divers systèmes de ventilation Les diverses normes définissent les modes ventilation de base possibles dans l’habitat. une amenée d'air frais dans les locaux dits "secs" (bureaux, salle de séjour, chambre, ...), un transfert de cet air vers les locaux dits "humides" (sanitaires, cuisine, salle de bain, ...) une évacuation de l'air vicié et humides dans ces derniers locaux. Ventilation mécanique simple flux Flux d’air est créé dans le bâtiment de telle sorte que l'air neuf entre par les locaux "propres" (salon, bureau, chambres,...) et que l'air vicié sorte par les locaux "humides" (sanitaires, buanderies,...) ou "viciés" (WC, cuisines,...). Des ouvertures sont placées "judicieusement" en façade (grilles dans les fenêtres ou les murs), pour diffuser de l'air dans les locaux "propres". Le transfert de l'air, entre les locaux alimentés en air neuf et les locaux avec évacuation, est organisé grâce à des passages sous les portes, des grilles de transfert dans les portes ou les cloisons. Un conduit permet la sortie de l'air vicié, la plupart du temps en toiture. Il existe deux types de ventilation simple flux : EXTRACTION (le plus utilisé) La mécanisation du flux d'air intervient au niveau de l'extraction de l'air vicié et l'entrée de l'air neuf se fait de façon naturelle. L'air extérieur traverse les pièces sèches, puis par transfert vers les pièces humides, puis est enfin aspiré vers le conduit d'extraction. Ce type d'installation est le plus simple, le moins onéreux car il ne nécessite que l'installation de bouches d'entrée d'air, sans conduits d'arrivée d'air. INSUFFLATION La mécanisation du flux d'air intervient au niveau de l'entrée de l'air neuf et l'évacuation se fait de façon naturelle par pression. L'air extérieur est insufflé vers les pièces sèches, puis par transfert vers les pièces humides, enfin dirigé vers le conduit d'extraction. Il n'y a plus de bouches d'air en façade ou dans le mur d'enveloppe mais il faut un système de conduits pour l'amenée de l'air neuf dans les pièces choisies. Ventilation mécanique double flux Un "double flux" est organisé grâce à : -la pulsion mécanique d'air neuf, dans les locaux, -l'extraction mécanique d'air vicié des locaux. On peut pulser l'air neuf dans les locaux dits "propres" (bureaux, séjour, ...) et extraire l'air dans les locaux "humides" ou "viciés" (sanitaires, cuisines). Chaque type de local peut aussi disposer d'une pulsion et d'une extraction adaptée. Les locaux produisant des odeurs peuvent être maintenus en dépression de telle sorte que l'air vicié ne s'en échappe pas ! La pulsion se distribue via un réseau de conduites verticales et horizontales dans les vides utilisables (faux plafonds). Les conduits verticaux d'évacuation d'air sont semblables aux conduits des systèmes "simple flux" et peuvent être disposés parallèlement aux conduits verticaux d'amenée d'air. Les bouches d'amenée d'air sont de type mural ou de type plafonnier s'il existe des faux plafonds. Chaque bouche, avec généralement un plénum de détente, est raccordée au circuit de soufflage par un conduit souple en tête duquel est installé un registre de réglage des débits. Dans les bâtiments tertiaires ou spécifiques : Des extractions complémentaires peuvent être disposées dans les couloirs si le débit recommandé des sanitaires est inférieur à celui des bureaux. - Les locaux de bureaux sont maintenus à l'équilibre pulsion - extraction. Souvent, un léger excédent est donné à la pulsion pour maintenir les locaux en surpression et empêcher ainsi tout courant d'air par infiltration. -Pour un hôtel ou un hôpital, chaque chambre avec sanitaire est autonome au niveau de sa ventilation (pulsion dans la chambre et extraction dans chaque sanitaire). -La pulsion se fera dans une salle de sports et l'extraction dans les vestiaires... afin que l'odeur y reste confinée. Récapitulatif Ventilation mécanique Schéma de fonctionnement de la VMC double flux LA VENTILATION HYBRIDE Principe On parle de ventilation hybride, ou de ventilation naturelle hybride, lorsque au sein d'un même bâtiment un système de ventilation naturelle et un système de ventilation mécanique sont disponibles et combinés. Il s'agit donc de favoriser et d'optimiser l'utilisation des forces motrices naturelles par une assistance mécanique à basse pression (ΔP ≤ 50 Pa). Généralement un système de gestion intelligente sur base d'une horloge, d'une sonde (température extérieure, CO2, humidité, ...) ou de capteurs permet le passage d'un mode à l'autre au moment voulu afin de procurer le renouvellement d'air nécessaire à une bonne qualité de l'air intérieur. Types Plus précisément on distingue trois types de ventilation hybride : La ventilation naturelle assistée : des ventilateurs basse pression se mettent en marche lorsque les forces motrices naturelles (vent et tirage thermique) ne sont plus suffisantes pour permettre la circulation de l'air et les débits requis. La ventilation mécanique assistée : qui correspond en réalité à un système de ventilation mécanique comportant des ventilateurs basse pression. Une alternance entre la ventilation naturelle et mécanique : ce qui suppose que les deux systèmes sont totalement dissociés et que lorsque l'un fonctionne l'autre est à l'arrêt et inversement. Avantage La ventilation hybride permet d'utiliser au maximum les forces motrices de la nature pour la circulation de l'air et donc de réduire au minimum les consommations électriques des ventilateurs et auxiliaires associés. Elle couple à la fois les avantages de la ventilation naturelle et mécanique : • Les éléments de ventilation naturelle demandent généralement très peu d'entretien et ne comprennent pas de ventilateurs bruyants. • La ventilation hybride est simple, et peu coûteuse à l'exploitation. • Elle demande peu de place utile dans les locaux techniques. • Les débits d'air extraits sont en partie contrôlés. Inconvénients La ventilation hybride semble un bon compromis entre la ventilation naturelle très économe en énergie et la ventilation mécanique qui permet de s'assurer les débits d'air recommandés. Toutefois, la ventilation hybride reste liée aux phénomènes naturels de mouvement de l'air, la qualité de l'air risque de ne pas être garantie dans tous les locaux. Le renouvellement d'air peut être fortement perturbé par le vent, par l'ouverture de fenêtres, ... Il est donc nécessaire de trouver le juste milieu entre débits recommandés et économies d'énergie d'où l'importance de sa régulation En outre, comme pour la ventilation simple flux (extraction mécanique) : •L'air neuf n'est pas filtré et les grilles d’amenée d’air peuvent laisser filtrer les bruits extérieurs, ce qui peut être délicat en site urbain ou fortement pollué. •Les grilles d'ouvertures peuvent engendrer un inconfort, par exemple en plein hiver, sauf si la grille d'ouverture est placée à une hauteur supérieure à 1,80 m par rapport au sol ou derrière un corps de chauffe. •Les ouvertures entre locaux , favorisent le passage de bruits pouvant être très gênants. Un traitement acoustique des grilles doit alors être prévu. Mais en pratique, la présence d'absorbeur acoustique dans une ouverture augmente son épaisseur et sous-entend généralement que la grille doit être placée dans l'épaisseur du mur (et non dans le vitrage ou dans la porte). •Enfin, les ouvertures dans les façades ne sont pas toujours du goût des architectes Régulation Par définition, la ventilation hybride suppose au minimum d'une régulation intelligente pour le passage d'un mode à un autre. Mais, il est également plus qu'utile d'adapter le fonctionnement du ventilateur basse pression en période de ventilation mécanique pour s'approcher au plus proche des débits recommandés et donc de réduire la consommation d'électricité. Finalement en mode naturelle, il existe plusieurs possibilités de réguler la ventilation hybride : bouches réglables, grilles hygroréglables, grilles commandées électriquement par exemple en fonction d'un horaire. LE PUITS CANADIEN S'il existe de nombreuses solutions écologiques pour produire de la chaleur, les solutions alternatives à la climatisation sont peu nombreuses. Le puits canadien est l'une d'elle, la plus facilement transposable sur l'habitat individuel. Qu'est-ce qu'un puits canadien/provençal ? Il s’agit d’un système dit géothermique qui utilise l'énergie présente dans le sol à proximité de sa surface pour chauffer ou refroidir l’air neuf de ventilation des bâtiments en s’appuyant sur le constat suivant : la température de l’air extérieur peut varier tout au long de l’année alors que la température du sol à quelques mètres de profondeur reste plus stable, entre 5 et 15°C en moyenne suivant les saisons. Le principe du puits canadien/provençal est de faire circuler l’air neuf de ventilation dans un conduit enterré grâce à un ventilateur, avant de l'insuffler dans le bâtiment. Le principe du puits canadien est de faire circuler l’air neuf de ventilation dans une canalisation enterrée avant de l’insuffler dans le bâtiment. L’air se réchauffe au cours de son parcours souterrain, les besoins de chauffage liés au renouvellement d’air des locaux sont alors réduits et le maintien hors gel du bâtiment peut être assuré. L’air extérieur profite de la fraîcheur du sol pour se refroidir et arriver dans le bâtiment durant la journée à une température modérée. Les 4 principaux éléments d'un puits canadien/provençal Eléments de conception Nature du sol Localisation géographique Place disponible pour l'enfouissement du conduit et coût Type de bâtiment et ventilation hygiénique Besoins en chauffage et refroidissement Remarque : La conductivité thermique d’un sol dépend non seulement de sa composition mais également de la disposition et de la forme de ses particules constitutives, des liaisons entre ces particules ainsi que de sa teneur en eau. Le sol sera d’autant plus conducteur de chaleur qu’il sera humide. A titre d'exemple, afin d'optimiser la quantité d'énergie que pourra récupérer le puits, il est donc préférable d'installer celui-ci dans un sol argilo-marneux ou argilo-sableux humide plutôt que dans un sol sablonneux sec. suffisant / le type de bâtiment Type d'entrée : il s'agit généralement d'une bouche extérieure pour le secteur résidentiel et d'un plénum pour le secteur tertiaire nécessitant de plus gros volumes de renouvellement d'air. Hauteur de la prise d'entrée d'air neuf : elle doit être supérieure à 1,10 m pour limiter l'encrassement. Chapeau de protection : il permet d'éviter les infiltrations d'eau de pluie à l'intérieur du puits. Grille de protection à fin maillage : elle est indispensable pour éviter l'intrusion de rongeurs, oiseaux, insectes. Elle doit être facilement accessible pour nettoyage. Filtres : il est conseillé de munir les entrées d'air des puits canadiens/provençaux d'un filtre. La classe du filtre à utiliser dépend de la densité et du type de poussières à proximité de l'entrée d'air (G4, G5, F6, F7 …). Il est recommandé d'inspecter et de changer régulièrement les filtres (3 à 4 fois par an en moyenne) car un filtre encrassé contribue à augmenter les pertes de charge du puits et donc la consommation du ventilateur. Positionnement de l'entrée d'air neuf : celle-ci doit être implantée loin des sources de pollution (voirie, parking, poubelles) et loin de toute végétation pouvant produire des pollens allergisants. Nombre de tubes : le conduit du puits peut être constitué d'un seul tube posé en méandre ou en boucle autour du bâtiment ou être organisé sous la forme d'un réseau de tubes parallèles installés entre des collecteurs afin d'augmenter le débit d'air circulant dans le puits (boucle de Tichelmann). Longueur de chaque tube : elle est habituellement de l'ordre de30 à 50 m afin de limiter les pertes de charge. La longueur totale du conduit est calculée en fonction du débit d'air souhaité, de la nature du sol, de la zone géographique (température extérieure tout au long de l'année) et du type d'installation choisie. Diamètre des tubes : pour optimiser les transferts thermiques sol/air, la vitesse de l'air au sein du puits doit être comprise entre 1 et 3 m/s. En fonction des débits d'air requis, le diamètre du conduit du puits est alors calculé pour respecter ces conditions de vitesse d'air. Disposition des tubes : afin de minimiser les pertes de charge au sein du conduit et de faciliter son entretien, il est conseillé de limiter le nombre de coudes. Deux dispositions sont majoritairement utilisées lorsque le puits ne comporte qu'un seul tube : La disposition souvent utilisée lorsque le puits est constitué d'un faisceau de tubes est la suivante : Profondeur d'enfouissement des tubes : la profondeur préconisée est souvent comprise entre 1,5 et 3 m. A ces profondeurs, la température du sol varie bien moins que la température de l'air extérieur entre l'été et l'hiver (entre 5 et 15°C en moyenne en France). Il est cependant possible d'enfouir les tubes plus profondément mais cela augmente les contraintes de terrassement et de pose du conduit. Espacement entre les tubes : il est préférable qu'il soit supérieur à 3 fois le diamètre des tubes afin de garantir un bon échange thermique de chaque tube avec le sol. Pente du conduit : elle doit être comprise entre 1 et 3% pour favoriser l'évacuation des condensats qui peuvent se former dans le conduit lorsque l'air extérieur chaud est en contact avec les parois plus froides du puits. Matériau constitutif des tubes : le choix du matériau est important car il impacte directement sur les échanges thermiques sol/puits. L’utilisation de parois compactes à conductivité thermique élevée doit être favorisée car elle permet d'augmenter les échanges et ainsi de réduire la longueur du puits. Les matériaux utilisés doivent également avoir une bonne tenue à l'enfouissement (une classe de rigidité minimale de8 kN/m2 est conseillée). Les tubes entrant dans la composition des puits canadiens/provençaux actuellement en fonctionnement sont généralement en PVC, en polyéthylène ou en polypropylène souple ou rigide. Certains tubes sont constitués de matières plastiques (PVC structurés ou gaines type TPC) emprisonnant des bulles d’air, ce qui diminue l’échange thermique sol/conduit. Le recours à ce type de tube est donc déconseillé. Etanchéité du réseau (tubes et raccords) : elle est indispensable pour empêcher la pénétration de racines ainsi que les phénomènes d'infiltration d'eau et de radon au sein du conduit. Une étanchéité des jonctions conforme aux exigences de la norme NF EN 1277 est recommandée. Traitement anti-microbien : les tubes du conduit peuvent avoir subi un traitement permettant de freiner la prolifération microbienne, source de mauvaise odeur dans les bâtiments et de dégradation de la qualité de l'air intérieur. L’emploi de sel d’argent est par exemple un excellent traitement anti- microbien. La vapeur d'eau contenue dans l'air qui circule dans le conduit enterré peut se condenser en fines gouttelettes lorsque celui-ci est en contact avec les parois intérieures froides du puits. La stagnation de cette eau de condensation au sein du puits favorise le développement de germes et de bactéries, peut perturber la circulation et altérer la qualité de l'air neuf dans le puits. Afin d'éviter ces phénomènes, le puits, dont le conduit est incliné, doit impérativement être muni d'un système d'évacuation des condensats. La structure de ce système dépend de la présence ou non d'un sous-sol au sein du bâtiment : Présence d'un sous-sol : la récupération des condensats peut alors se faire dans le sous-sol. Ils sont ensuite évacués vers l'égout à l'aide d'un siphon, ce qui permet une étanchéité parfaite du puits depuis l'entrée d'air neuf jusqu'au système de ventilation. Cette solution est donc à privilégier dans les zones à forte concentration de gaz radon dans le sol ou si le sol entourant le puits est très humide. Absence de sous-sol : un regard de visite doit être placé à l'endroit le plus bas du puits (sous la bouche d'entrée d'air si le conduit est montant, à l'extrémité du conduit côté bâtiment si celui-ci est descendant) afin d'évacuer les condensats soit par infiltration dans le sol à l'aide d'un lit de cailloux, soit en utilisant une pompe de relevage. Ce regard permet également d'inspecter visuellement le conduit afin de déceler d'éventuels problèmes et de procéder à l'entretien du puits. Performance : le ventilateur doit être dimensionné en fonction du débit d'air neuf nécessaire. Il doit avoir un rendement suffisant pour ne pas dégrader le facteur de performance du puits. By-pass et thermostat : en intersaison, lorsque la température extérieure est comprise entre 10 et 20 °C, le recours au puits canadien/provençal n'est pas judicieux. En effet, la température extérieure est bien souvent proche de la température de confort intérieur se situant entre 18 et 22 °C, il est donc préférable de déconnecter le puits par un by-pass afin de ne pas rafraîchir l'habitation. Le by-pass permet alors de contourner le puits par une prise directe d'air neuf. Il est généralement piloté par un servomoteur, couplé à un thermostat positionné à l'extérieur du bâtiment, ce qui permet de faire varier la nature de l'injection d'air neuf : injection d'air provenant du puits ou injection directe d'air extérieur en fonction de la pertinence du passage par le puits. CARACTERISTIQUES PHYSIQUES DU PUITS CANADIEN « Les performances du puits canadien dépendent de nombreux paramètres physiques relatifs à la canalisation elle-même, au flux d'air et au sol. Voici un inventaire des paramètres prépondérants : Température du sol (Température moyenne et amplitude des oscillations journalières et annuelles), fonction de la profondeur des canalisations Propriétés thermiques du sol (coefficient d'échange terre/galerie) Longueur du tube Section du tube Capacité d'échange du tube (surface d'échange) Vitesse d'air LA VENTILATION AVEC RÉCUPÉRATION DE CHALEUR Dans certains cas, comme par exemple pour les locaux demandant une grande quantité d’air neuf, il peut être nécessaire de préchauffer l’air neuf pour que celui-ci ne provoque pas de sensation de courant d’air. Une température de l’air de 14 à 16 °C est généralement suffisante. On parle de “préchauffage” de l’air et non pas de “chauffage” car le but n’est pas de compenser les déperditions du local, mais d’éviter les courants d’air froid. Durant une grande partie de la saison de chauffe, la température de l’air rejeté (température ambiante intérieure) est plus élevée que la température de l’air extérieur. On peut, dès lors, récupérer une partie de la chaleur rejetée pour préchauffer l’air neuf (dans le cas d’une installation de ventilation double flux). La récupération de chaleur sur l’air extrait (qui n’est possible qu’avec une extraction mécanique) est une solution énergétiquement très intéressante ; elle permet de récupérer 50 à 70 % de l’énergie contenue dans l’air extrait. La ventilation double flux avec récupération de chaleur séduit par les économies de chauffage qu’elle entraîne (jusqu’à 30 %) mais aussi par sa contribution au confort et à la qualité de l’air intérieur. Un investissement 100 % gagnant.
