Le puits canadien, échangeur thermique enterré

L'échange de chaleur avec le sol

À un mètre cinquante ou deux mètres de profondeur, la température du sol cesse de suivre les variations quotidiennes de l'air et ne garde qu'une oscillation saisonnière atténuée et décalée. Elle se maintient, selon les régions françaises, dans une plage de l'ordre de dix à quinze degrés toute l'année, c'est-à-dire au-dessus de l'air extérieur en hiver et en dessous en été. Un puits canadien exploite cet écart en faisant circuler l'air neuf de ventilation dans un conduit enterré avant son entrée dans le logement. L'air arrive ainsi préchauffé pendant la saison froide, ce qui réduit l'énergie nécessaire pour l'amener à la température ambiante, et rafraîchi pendant la saison chaude, usage qui vaut au dispositif son autre nom de puits provençal. La puissance échangée dépend de la longueur de conduit, de son diamètre, du débit d'air et surtout de la nature du terrain : un sol argileux et humide conduit la chaleur bien mieux qu'un sable sec.

Tracé, profondeur et pente

Le conduit se pose en tranchée, à distance des fondations et des arbres, sur une longueur qui se situe le plus souvent entre trente et cinquante mètres pour une maison individuelle. Le diamètre retenu résulte d'un compromis : trop large, la vitesse de l'air chute et l'échange avec la paroi diminue ; trop étroit, les pertes de charge augmentent et le ventilateur consomme davantage. Le tracé se déroule en ligne ou en boucle, mais toujours avec une pente régulière d'environ deux pour cent vers un point bas, qui détermine la suite du dispositif. Lorsque plusieurs tubes sont posés en parallèle, un espacement suffisant évite que chacun refroidisse le terrain de son voisin. La profondeur gagne peu au-delà de deux mètres, alors que le coût du terrassement, poste principal de l'installation, continue d'augmenter.

Condensats et qualité de l'air

L'air chaud et humide de l'été se refroidit dans le conduit et y dépose de l'eau, en quantité parfois importante. Cette eau doit être évacuée, faute de quoi elle stagne dans les points bas et crée un milieu propice au développement microbien, ce qui est le principal reproche adressé aux installations anciennes. La réponse technique est connue : pente continue, regard de purge accessible au point bas avec siphon ou pompe de relevage, et conduits à paroi intérieure lisse, qui ne retiennent pas les dépôts. La prise d'air extérieure se place à distance des sources de pollution, surélevée par rapport au sol pour éviter les feuilles, les rongeurs et le radon, et équipée d'un filtre remplaçable. Un accès de nettoyage aux deux extrémités rend l'entretien possible, ce que des installations réalisées sans regard ne permettent pas.

Couplage avec la ventilation

Le puits canadien ne ventile pas par lui-même : il se place en amont d'un système de ventilation mécanique qui assure le débit. Associé à une ventilation double flux, il préchauffe l'air avant l'échangeur, ce qui limite les cycles de dégivrage de ce dernier pendant les périodes de gel. Un registre de dérivation, appelé by-pass, permet de court-circuiter le conduit enterré lorsque l'air extérieur est déjà à la bonne température, au printemps et à l'automne, et d'éviter ainsi de refroidir inutilement l'air neuf. La régulation compare la température extérieure à celle de la sortie du puits et choisit le trajet le plus favorable. Une variante hydraulique existe, dans laquelle un circuit d'eau glycolée enterré alimente une batterie placée sur la prise d'air, ce qui supprime tout contact entre l'air soufflé et le conduit.

Les cas défavorables

Le dispositif perd son intérêt dans plusieurs situations qu'il vaut mieux identifier avant le terrassement. Un terrain rocheux ou une parcelle trop petite rendent la pose impossible ou excessivement coûteuse, et le poste terrassement représente l'essentiel de la dépense. Une nappe affleurante ou un sol inondable exposent le conduit et compliquent l'évacuation des condensats. Dans un climat océanique doux, l'écart entre l'air extérieur et le sol reste modéré une grande partie de l'année, et le gain se réduit. Enfin, sur une maison dont l'enveloppe est déjà très isolée et bien ventilée, l'énergie économisée sur l'air neuf devient faible devant l'investissement, alors que le même budget consacré aux protections solaires ou à l'isolation produit davantage.