Le puits climatique devrait décoller avec la RE2020

Un puits climatique, rappelons-le est une solution géothermique à air qui utilise l’inertie thermique du sol pour préchauffer ou rafraîchir l’air neuf insufflé dans le bâtiment. 

Tout l’intérêt d’un puits climatique tient au fait qu’en France, la température extérieure peut varier, selon les saisons et la localisation géographique, de -20°C à +35°C. Tandis que la température du sol, entre deux et six mètres de profondeur, demeure à peu près constante entre 10 et 15°C toute l’année.

Un puits climatique comporte :

• une prise d’entrée d’air à l’extérieur, le plus souvent en DN 500, équipée d’une grille anti-rongeurs et anti-volatiles, ainsi que d’un filtre G4,
• un ou plusieurs tubes enterrés pour l’échange de chaleur entre le sol et l’air entrant. Ces tubes sont posés avec une pente de 1 à 3° pour éviter toute stagnation de condensats, développement de bactéries et de moisissures,
• un dispositif visitable de collecte et d’évacuation des condensats,
• une pénétration dans le bâtiment.

©RAGE

Maltraité par la RT2012, valorisé par la RE2020

Le puits climatique n’est pas une technologie nouvelle. Depuis le début des années 2000, il a fait l’objet de fiches ADEME , de la conception d’une méthode de dimensionnement, de trois guides RAGE sur leur conception, leur installation et leur entretien-maintenance en 2015, d’une étude de bilan RAGE toujours et même d’un carnet de chantier du programme PACTE en 2017. 

Bref, la littérature technique disponible est épaisse. Mais voilà, la RT2012 a extrêmement mal traité le puits climatique. Il est parfaitement reconnu par les Règles Th-C, une série d’équations est prévue et il est parfaitement possible de saisir un puits canadien dans les logiciels de calcul règlementaires RT2012.

Mais le calcul ne donne rien ou presque : aucun effet sur le calcul de la TIC (Température Intérieure Conventionnelle) qui tente d’exprimer le confort d’été, une toute petite différence dans le calcul duc coefficient CEP qui minimise son apporte en préchauffage de l’air neuf.

Des mauvais esprits soupçonnent que la programmation du moteur de calcul RT2012 n’est pas conforme aux équations publiées. Bref, en construction neuve aujourd’hui, le puits canadien est très très rare.

Tout devrait changer avec la RE2020. En effet, une nouvelle méthode est apparue pour prendre en compte le confort d’été : la TIC disparaît, vive le DH (Degrés Heure). Si ce nouvel indice DH dépasse 350, des pénalités forfaitaires s’appliquent. Ce qui doît inciter les concepteurs à mettre en œuvre des moyens de rafraîchissement passif. Au premier rang desquels, le puits climatique figure en bonne place.

Nous pourrions donc assister dans quelques mois à un changement de méthode de calcul réglementaire pour la construction neuve qui valorisera une technologie auparavant quasi-ignorée. ©Elixair

Puits climatiques : de vrais résultats en termes de confort et de réduction de consommations d’énergie

Il faut dire que le puits climatique, bien conçu et bien posé, naturellement, est parfaitement efficace. L’étude de trois installations publiées sous forme d’un Bilan RAGE montre des différences de température de 7 à 12°C entre l’air entrant dans le puits et l’air sortant du puits climatique.

Tandis que les références Elixair, une marque de Saint-Gobain PAM Bâtiment qui propose une solution de puits climatique à partir de canalisation en fonte ductile, montrent des écarts de 10 à 12°C, été comme hiver. Elixair a fourni des systèmes pour des débits d’air de 100 à 28 000 m3/heure, de la maison individuelle au tertiaire.

L’entreprise propose un logiciel de dimensionnement, développé à partir des équations figurant dans la RT2012, qui fonctionne comme un plug-in de ClimaWin, le logiciel RT de BBS-Slama.

Dans le cadre de la future RE, aussi bien l’apport d’air frais pour le confort d’été que le préchauffage de l’air neuf en hiver, donc la réduction des besoins de chauffage, seront valorisés. Le bilan RAGE met en évidence en aspect intéressant d’une installation de puits climatique : il ne faut pas le by-passer ou l’arrêter durant la nuit ou durant les périodes d’inoccupation. L’apport du puits climatique est d’autant plus intéressant si le bâtiment possède une inertie thermique importante qui valorise le chargement ou déchargement de chaleur par le puits climatique.

Puits climatiques : fonte ductile ou polymères ?

Du point de vue des solutions techniques, on trouve sur le marché français Elixair de PAM Bâtiment qui utilise des tubes en fonte ductile, plusieurs offres faisant appel à des tubes en polymère, dont la gamme ComfoFond de Zehnder et l’offre de Sodielec, et la solution de «le puits canadien » qui repose sur des canalisations en grès vitrifié.

Tous les fabricants recommandent d’enfouir les canalisations à deux mètres de profondeur où la température du sol fluctue entre 10 et 14°C durant l’année. ©Elixair

Plusieurs considérations peuvent guider le choix des prescripteurs. Premièrement, la conductivité thermique du matériau des canalisations : 36 W/m.K pour la fonte ductile, 0,3 W/m.K pour les polymères et 1 W/m.K en moyenne pour le sol. Plus la conductivité thermique est importante, moins le réseau enfoui est long, pour un résultat donné. ©Elixair

Ensuite, la résistance mécanique des canalisations détermine leur comportement dans le temps. Les canalisations en polymère ont tendance à s’ovaliser sous l’effet des charges statiques du terrain ou des charges dynamiques des véhicules si elles sont enfouies sous une voie de circulation ou un parking.

Le grès vitrifié et la fonte ductile ne bougent pas. L’ovalisation peut produire un défaut d’étanchéité au niveau des raccords et favoriser la pénétration d’eau, de racines, de poussières dans les canalisations.

Combien coûte un puits climatique ?

Le gros du coût d’un puits climatique est le terrassement, puis le rebouchage. Elixair estime que selon la nature du terrain, une installation de puits climatique fournie-posée – avec remblaiement – revient 10 à 15€/m3 de terrassement. Dans ces conditions, le temps de retour, comparé à une solution de climatisation active en tertiaire, par exemple, est de 8 à 10 ans.

Du point de vue de l’entretien, il faut changer le filtre sur l’entrée d’air extérieure 3 à 4 fois par an, selon l’environnement. Un changement de filtre revient à 15 à 20 €. Il faut aussi vérifier le système de recueil des condensats, les évacuer en continue ou ponctuellement, éventuellement nettoyer une fois par an le recueil de condensats.

Il faut naturellement une propulsion de l’air associée au puits climatique. Elle peut être fournie par une VMC simple ou double flux. En rénovation, Elixair observe que de plus en plus souvent, le système associé au puits climatique est une VMI (Ventilation Mécanique par Insufflation) qui, en sortie du puits climatique, pousse l’air dans le bâtiment.

En zone froid, l’association avec une VMC double flux est particulièrement efficace. Mais en zone chaude, une VMI suffit largement à apporter la fraîcheur dans le bâtiment.