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Les avancées de la réglementation thermique, la flambée du prix des énergies fossiles et une prise de conscience des conséquences d'un gaspillage énergétique ont pour résultat positif que les constructions sont de mieux en mieux isolées.
Les menuiseries sont de plus en plus performantes et étanches afin de limiter les déperditions et par conséquent les besoins en chauffage.
Ces constructions mieux isolées enferment presque hermétiquement l'air qu'elles contiennent et par conséquent, son renouvellement n'est plus assuré par la construction en elle même (murs, menuiseries...).
Pourtant, ce renouvellement d'air est nécéssaire car il permet de rejetter le CO (monoxyde de carbone qui provient des gazinières ou chauffage au gaz défectueux, le CO² que vous expirez, une partie de l'humidité rejettée par les occupants de l'habitation et par les salles d'eau, les odeurs, la poussière et autres allergènes ainsi que tous les polluants qui peuvent émaner des peintures de votre maison, du mobilier, ...
En somme, renouveller l'air, donc évacuer l'air vicié au profit d'un air neuf, permet d'éviter l'apparition d'humidité et moisissures dans votre maison mais surtout de limiter l'absorption de substances toxiques, allergénes , et odeurs que l'air contient.
En outre, la réglementation impose que le volume total d'air de votre habitation soit renouvellé en 4 à 6 heures selon le nombre d'occupants.
Si vous renouvellez l'air comme la réglementation l'impose, en hiver, les calories contenues dans l'air vicié sont également évacuées, l'air neuf aspiré quand à lui est à la température extérieure, ce qui veut dire qu'il peut être jusqu'à 25-30°C en dessous de la température intérieure de confort, soit environ 20°C.
Le renouvellement d'air d'une maison représente environ 15% de l'ensemble de ses déperditions, et ce chiffre évolue à la hausse lorsque l'on considère que les maisons sont de plus en plus isolées et étanches (enveloppe, menuiseries).
Les déperditions d'une construction
source : http://particuliers.edf.fr/index.php4?coe_i_id=141357
Face à ce constat, deux solutions trés intéressantes existent :
La ventilation double flux ou comment ne plus jeter par les fenêtre votre énergie de chauffage...
Vous trouverez à la suite l'ensemble l'ensemble des informations concernant ces 2 fabuleux modes des renouvelement d'air.
- PUITS CANADIEN ET PUITS PROVENCAL
- VMC DOUBLE FLUX
Le puits canadien (ou puits provençal) ou comment préchauffer ou prérafraichir votre air de prés de 15°C sans clim...
VIDEO Le puits Provençal en vidéo et en 3D
Le Puits Provençal
Le puits canadien est un système de renouvellement d'air qui utilise les propriétés de la géothermie.
source : http://www.eole-fr.com/Download/notice-installation-puit-provencal.pdf
Le principe du puits canadien :
En hiver, l'air qui rentre dans votre maison peut être préchauffé de presque 15°, tandis qu'en été il peut être rafraichi d'autant...
L'air neuf de votre maison passe par un tube enterré dont le diamétre, la longueur et la profondeur d'enfouissement dépendent de la taille de votre maison, de son occupation et du type de sol sur lequel elle est batie.
En général pour une maison de 120m², le tube fait environ 40 mètres de long, son diamétre est de 20cm et il est entérré à environ 2 mètres de profondeur.
L'air est aspiré à l'extérieur pour être insufflé à l'intérieur.
Une prise d'air est prévue au bout de ce tube, et une arrivée d'air est disposée dans votre pièce principale.
Evacuation des condensats
source : http://fr.ekopedia.org/Image:Puits-canadien-siphon.png
Les composantes du puits canadien
Kit d'installation puits canadien
source : http://www.eole-fr.com/Download/doc-puit-provencal.pdf
La pose du tube
Le tube doit conserver une pente de 2% dans le sens de l'écoulement de l'air afin d'évacuer les condensats vers le siphon.
Le choix du diamètre du tube doit tenir compte du débit nécéssaire, des pertes de charge, de la vitesse de l'air qui le traverse et des échanges thermiques avec le sol.
En somme, le diamétre du tube est trop gros (> à 20cm de diamétre) , il y aura peu d'échange thermique entre l'air et le sol par lequel il passe.
A contrario, si le diamétre est trop faible, la résistance qu'opposera le tube au passage de l'air fera davantage forcer le ventilateur (voir plus bas).
A débit égal, c'est à dire à quantité d'air insufflée égale, on peut établir que :
Gros diamètre = Echange thermique de bonne qualité = Consommations du ventilateur faibles = Vitesse de l'air faible = Bonne durée d'échange thermique
Petit diamètre = Echange thermique de qualité optimale = Consommations du ventilateur importantes = Vitesse de l'air importante = Faible durée d'échange thermique
Il est important que la vitesse de l'air dans le tube ne dépasse par les 5 métres par seconde (m/s) pour éviter les bruits de soufflerie.
La vitesse du flux d'air optimale dépend du diamètre du tube et du débit, mais il faut tendre environ vers 2 à 3m/s afin d'optimiser l'échange thermique entre l'air et le sol.
Puisque l'échange thermique se fait entre le sol et le tuyau, en hiver, le tuyau puise les calories présentes dans le sol. D'une certaine façon, il l'appauvrit thermiquement. Il est donc nécéssaire, de poser le tube à au moins 1.50m de tout autre tube de captage et également de la construction sous peine de diminuer l'échange thermique de votre installation et d'appauvrir thermiquement le sol.
Caractéristiques du tube
Le tube doit répondre à plusieurs contraintes pour être retenu.
Il doit être sain et stable aux températures d'air susceptibles de le traverser et ne doit pas rejeter de substances chimiques que vous pourriez respirer.
Il doit être suffisamment solide pour ne pas céder sous 2m de terre et rester parfaitement étanche (surtout dans les régions exposées au Radon).
Il doit avoir un échange thermique suffisant pour permettre à l'air qui le traverse de prendre la température du sol.
La surface intérieure du tube doit être lisse afin de ne pas générer de pertes de charges, ce qui serait préjudiciable à l'installation (voir ventilateur).
Il doit pouvoir être mis aisément en oeuvre et au final ne pas être trop couteux.
Les differents types de tubes
Les tubes en béton, en terre cuite ou en grés sont adaptés aux diamétres importants. Ils présentent une forte intertie thermique et de bons échanges, mais leur prix est élevé et leur mise en oeuvre particulièrement délicate pour rendre les jonctions de tubes parfaitement étanches.
Le PVC rigide est peu couteux mais également peu écologique, et potentiellement dangereux car, à cause du frottement de l'air et de la chaleur, il peut dégager du chlore mais également d'autres éléments encore plus nocifs issus des additifs qui le composent (cadmium, phtalates, plomb...). De plus, les colles qui permettent l'assemblage des tubes de façon étanche sont irritantes et/ou toxiques, donc trés fortement déconseillées pour acheminer l'air que vous respirerez au quotidien.
La gaine électrique annellée de gros diamétre type TPC présente l'intéret d'être annelée à l'extérieur, ce qui augmente la surface en contact avec le sol donc l'échange thermique, et d'être lisse à l'intérieur pour faciliter l'écoulement des fluides et empécher l'accumulation des condensats et autre nid bactériologique. En revanche, ce doublage lisse / annelé crée une lame d'air que l'on peut considérer comme isolante ce qui l'inverse du but recherché. Enfin, ce type de gaine est prévu pour une utilisation jusqu'à une profondeur de 80cm, il parait donc nécéssaire de s'assurer de la résistance du tube dans le temps à une profondeur de 2m.
Le tube polyethylène haute densité (PEHD) à l'avantage d'être de classe alimentaire, ce qui le rend parfaitement neutre pour l'organisme
La prise d'air
Elle doit être à environ 1.20m du sol afin d'éviter la poussière, les éclaboussures et la boue. Elle peut être caché par de la végétation à condition que celle-ci ne soit pas trop proche (mini 1.50m). Elle est équipée d'un chapeau empéchant à la pluie de rentrer et d'une grille empéchant les rongeurs et insectes de pénétrer dans le tube. Du coté de votre habitation, il est possible d'incorporer un filtre anti allergène.
Le siphon
Situé au point bas de l'installation, il permet d'évacuer la condensation résultante de l'échange thermique et d'éviter ainsi les risques d'apparition de salmonelles
Le ventilateur
Elément trés important de l'installation, le choix de la puissance du ventilateur est déterminé par 4 paramétres :
- Le volume de votre maison.
- Le diamétre et la longueur du (ou des) tube(s)
- Les pertes de charges de l'installation (résistance du tube au frottement de l'air)
- La vitesse de l'air dans le tube
Le logiciel GAEA permet de compiler ces variables.
Ce petit ventilateur permet d'insuffler l'air à l'intérieur de votre maison. Il ne doit pas être trop bruyant ou trop consommer d'énergie.
En effet, si le ventilateur tournait trop vite, la vitesse de l'air dans le tube serait trop importante ce qui pourrait produire un bruit de soufflerie et diminuer le temps passé par l'air dans le tube, par conséquent, la durée d'échange thermique serait réduite ce qui limiterai les performances de votre installation.
De plus, si le ventilateur tournait trop vite, il pourrait consommer plus d'énergie que nécéssaire.
L'inertie thermique du sol :
Le sol, par sa composition, réagit beaucoup plus lentement aux variations de température que l'air, c'est l'inertie thermique.
Par exemple, lorsque dans une journée nuageuse, l'air extérieur peut perdre 10°C, le sol quand à lui n'en perdra qu'1 ou 2°C, et il faudra plusieurs jours pour que la température du sol descende significativement...
Grâce aux propriétés thermiques du sol, en hiver, l'air passant par le tube est préchauffé tandis qu'en été, il est rafraichi.
Chaque degré gagné en hiver ou chaque degré en moins en été sont autant d'économies d'énergies et de gain de confort.
Le sol grâce à son inertie thermique, connaît des variations bien moins importantes que celles de l'air.
Température du sol et température de l'air extérieur
source : logiciel GAEA
Température du sol en fonction de la profondeur dans le centre de la France
source : http://fr.ekopedia.org/Image:Temp%C3%A9rature_moy_sol.jpg
| Janvier | 6.5°C |
| Février | 5.5°C |
| Mars | 5.5°C |
| Avril | 7.0°C |
| Mai | 9.0°C |
| Juin | 11.0°C |
| Juillet | 12.5°C |
| Août | 13.0°C |
| Septembre | 12.0°C |
| Octobre | 12.0°C |
| Novembre | 10.0°C |
| Décembre | 8.0°C |
Plus la profondeur est importante et plus l'amplitude thermique est faible.
On note qu'à partir de 10°C, la température reste constante a environ 9.5°C.
Température extérieure et à la sortie du tube à différentes profondeurs du 22/12 au 01/01
source : http://www.batirbio.org/html/Aeration/Le-puits-canadien-ou-puits-provencal-Version-2.1.html
Température extérieure et à la sortie du tube à différentes profondeurs au 01/08
source : http://www.batirbio.org/html/Aeration/Le-puits-canadien-ou-puits-provencal-Version-2.1.html
L'intéret en Hiver et en Eté
En hiver, la température aspirée avoisine -5°C, l'air parcourt les 40m, pendant lesquels il se charge des calories présentes dans le sol et enfin sort dans votre maison à environ 8-10°C.
Le gain est de prés de 15°C par rapport à un renouvellement d'air sans échangeur. Ce gain correspond à l'effort de chauffage que vous n'aurez pas à fournir, par conséquent son économie.
En été, le phénomène s'inverse car la température est aspirée à environ 30°C. L'air traverse les 40m de tube et se décharge d'une partie de ses calories dans le sol pour enfin rentrer dans votre maison à environ 16°C.
Le gain est d'environ 14°C, il améliore votre confort d'été et/ou diminue votre effort de rafraichissement.
L'intersaison
En intersaison il devient interessant de pouvoir choisir si l'on veut alimenter la maison en air neuf en passant par le puits provençal ou bien en prise directe.
Cela peut arriver lors d'une journée ensoleillée, lorsque l'air extérieur se chauffe rapidement, alors que le sol, dont l'inertie est importante n'est pas immédiatement affecté par cette apport de chaleur.
A ce moment, la température de l'air qui sort de votre puits canadien est plus basse que celle de l'air extérieur.
Grâce à un dispositif appellé bypass, la commutation des 2 circuits se fait par comparaison de la température de l'air extérieur et de celle qui sort du puits. Le dispositif mesure, compare et choisit la solution la plus avantageuse.
Le sol et l'air ont des températures trés différentes. Cela est du notamment à leur inertie thermique respective.
L'air extérieur est vite réchauffé ou rafraichi selon qu'il fait jour ou nuit ou que la journée est ensoleillée ou non.
Le sol, à 2m de profondeur n'est que trés peu affecté par ces cycles de chauffe ou de rafraichissement.
Il en résulte qu'à l'intersaison, une journée ensoleillée offrira une température extérieure plus élevée que celle du sol à 2m de profondeur, alors qu'une fois la nuit venue, la température tombera rapidement en dessous de la température du sol.
Par conséquent, vers la fin de l'hiver, il peut être avantageux de ne pas faire passer l'air par le puits canadien car cela aurait pour conséquence de faire baisser sa température.
Il existe un dispositif qui permet de commuter l'entrée d'air, soit directe, soit par le puits canadien.
Ce dispositif s'appelle by-pass.
Le puits canadien et provençal sont considérés comme étant la même chose, or la différence entre ces deux puits réside dans l'emploi de ce bypass dans le puits canadien.
Le puits canadien trés performant l'hiver comme l'été, est mieux adapté à l'intersaison que le puits provençal, grace à son by-pass qui priorise la température la plus avantageuse.
Les graphiques et schémas sont issus de plusieurs sources :
http://fr.ekopedia.org/Puits_canadien (article concernant le puits canadien sur l'encyclopédie libre ekopedia)
www.batirbio.org (trés bon site de bruno Herzog qui a mon sens est l'un des pionniers du puits canadien)
www.puitscanadien.com (site personnel qui confronte analyse théorique et pratique)
www.eole-fr.com (distributeur du matériel nécéssaire à la réalisation d'un puits canadien)
Le double flux statique
La ventilation mécanique controlée double flux (VMC double flux) est un système de renouvellement d'air qui permet d'utiliser les propriétés thermiques de l'air vicié au profit de l'air neuf.
En effet celle-ci est composée de deux réseaux d'air :
Le système d'extraction d'air vicié est raccordé aux bouches d'air des pièces d'eau (salle de bain et WC) et à la cuisine.
Le système d'insufflation d'air neuf est raccordé aux bouches d'air des pièces principales(chambres et séjour).
Ces deux systèmes sont reliés à un caisson composé de ventilateurs de filtres et d'un échangeur thermique à plaques.
Les deux flux d'air passent par ce caisson et sont mis en contact thermiquement.
En hiver, tandis que l'air vicié est à 20°C, l'air neuf peut être à moins de 0°C.
Grâce au système double flux, l'air qui rentre dans vos pièces principales s'est chargé d'une partie des calories présentes dans l'air que vous évacuer pour un gain d'environ 6°C et une température atteinte d'environ 16°C.
En été, selon l'isolation de votre maison et si vous utilisez un dispositif de rafraichissement, l'air que vous évacuez est à environ 25 °C tandis que l'air extérieur peut être à 35- 37°C. La température de l'air neuf est abaissée à 28-29°C, pour un gain d'environ 6 à 7°C.
Ventilation double flux statique
source : atlantic
Le double flux thermodynamique
Le principe est le même que celui de la double flux classique, à la différence prés que l'installation est complétée par un générateur thermodynamique réversible (pompe à chaleur).
En hiver, une fois l'air neuf préchauffé par la ventilation double flux, le générateur thermodynamique élève la température de celui-ci au dessus de la température de votre pièce, éliminant totalement les déperditions par renouvellement d'air, et subvenant à une partie de vos besoins en chauffage.
En été, le principe est inversé, le générateur thermodynamique abaisse la température de l'air déja prérafraichi par votre ventilation double flux, éliminant totalement les aperditions de votre maison et même subvenant à vos besoins de rafraichissement.
Le double flux sur puits canadien
Un exemple de puits provençal couplé à une ventilation double flux
source : http://fr.ekopedia.org/images/0/07/Puits-canadien-ensemble.png
Plutôt que d'être aspiré par une bouche aboutissant sur l'extérieur, l'air neuf est acheminé par votre puits canadien.
Cet air est préchauffé jusqu'à la température de 8 à 10°C en hiver ou prérafraichi jusqu'à environ 16°C en été.
La ventilation double flux élève encore la température en hiver, ou l'abaisse en été, pour atteindre quasiment la température ambiante de votre maison (20°C en hiver et environ 25°C en été), éliminant pratiquement vos déperditions ou aperditions par renouvellement d'air.
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renouvellement d'air, filtration d'air, préchauffage d'air, renouveller l'air, filtrer air, préchauffer air, énergies renouvellables, ventilation double flux, VMC double flux, puits canadien, puits provencal, puits provençal, économie d'énergies, chauffage naturel, climatisation naturelle, ventabren, aix, 13, paca |