Comment rafraîchir .. et chauffer avec un puits climatique
Sommaire (par FreeHeat SAS, fabricant français de puits climatiques)
Puits Climatique - le confort d été RE2020
Comment rafraîchir .. et chauffer avec un puits climatique
Sommaire (par FreeHeat SAS, fabricant français de puits climatiques)
Pourquoi un puits climatique hydraulique
Le puits climatique hydraulique appelé aussi puits canadien hydraulique ou puits provençal hydraulique se différencie du puits climatique à air sur 6 points:
- L'eau permet de véhiculer plus de calories ou frigories que l'air donc les travaux sont plus compacts
- L'eau évite les problèmes de radon véhiculé par l'air
- Le puis climatique hydraulique peut se brancher sur de nombreux appareils de rafraîchissement mais aussi de chauffage comme le plancher chauffant
- Il peut être utilisé pour le chauffage. L'été, associé à la production d'ECS, le rendement du rafraîchissement est décuplé
- Il peut être utilisé avec du solaire thermique ou hybride pour utiliser le roof cooling et le stockage inter saisonnier
- Les logiciels de calculs issus de la géothermie sont très faciles et rapides à utiliser
Des travaux très compacts pour le puits climatique hydraulique
Notre produit de puits climatique s'appelle "mur géothermique" ou "geowall" en anglais. Il est fabriqué à Blois dans notre usine. Il a été de nombreuses fois primé par ses aspects de performance, compacité et facilité de mise en oeuvre.
Pour 100m² habitables, en fonction de la localisation du bâtiment, il faut 1 à 2 murs géothermiques pour rafraîchir 100m² soit par mur géothermique
- 1 tranchée de 8 m de long par 3,5 m de profondeur à réaliser à l'aide d'une mini pelle
- Une emprise au sol nécessaire à son bon fonctionnement de 32 m² seulement
- Chaque mur peut être mis soit en rang d'oignons dans un même tranchée soit dans des tranchées séparées de 4 m
Sur le graphique suivant, on a porté pour chaque région :
- le nombre d'heures d'inconfort au dessus de 25°c suivant le fichier climat RT2012 hors canicule
- le nombre de kWh de rafraîchissement pour conserver un confort d'été à 25°c alors que la norme suivant les cas mentionne de 26 à 28°c
- la puissance par m² à mettre en oeuvre. Pour référence, le chauffage d'un maison RT2012 est de l'ordre de 30 à 40w/m² et de 15 à 25w/m² pour le RE2020
- le nombre de corbeilles ou murs géothermiques
Le puits climatique peut être utilisé avec de nombreux appareils de rafraîchissement et de chauffage
A chaque type de bâtiment sa solution
- pour une habitation résidentielle, on choisira le plancher chauffant qui pourra devenir rafraîchissant si on utilise des solutions sans inertie comme le plancher Caleosol
- Des radiateurs réversibles dans le cas de grandes puissances, le besoin de maintenir un niveau d'hygrométrie stable, en complétement de plancher rafraîchissant
- Des gainables ou cassettes dans le tertiaire ou chambres d'hotel
- La boite à eau d'une VMC double flux
Et bien sûr sur le même réseau qu'une pompe à chaleur ou une chaudière
Dans le cas d'une pompe à chaleur eau-eau, on pourra utiliser le puits climatique en rafraîchissement et en chauffage en commençant par l'ECS l'été pour booster le rendement du puits climatique. Dans ce cas, la PAC fonctionnera en thermofrigopompe.
Puits climatique hydraulique sur plancher rafraîchissant
Avec le plancher chauffant rafraîchissant Caleosol ECO+ neutre en CO2 pendant la fabrication, le puits climatique hydraulique est certainement le produit le plus adapté.
Le plancher rafraîchissant Caleosol avec ses 2 cm d'épaisseur pouvant recevoir directement du parquet dessus est une vraie source de confort dans les étages car
- il se glisse partout (2 cm seulement)
- Il produit un froid suffisant pour la RT2012 et RE2020 avec ses 24 w/m²
- Il est insonorisant
- Il est très rapide à mettre en oeuvre
Le puits climatique hydraulique sur VMC
C'est certainement la combinaison la plus connue mais pas forcément la plus performante et terme de capacité à rafraîchir car très contraint par la taille de la boîte à eau.
Pour que le puits climatique hydraulique fonctionne, il faut une VMC double flux. On installe sur la VMC une boite côté flux air neuf vers la maison que l'on appelle boite à eau.
Cette boite à eau contient un radiateur, comme celui de votre voiture, alimenté en eau froide et provenance du puits canadien et qui va refroidir l'air qui passe au travers sans faire de bruit.
Pour éviter la condensation du au point de rosée qui consomme de l'énergie et être compatible avec la température d'un puits canadien, la température d’entrée sera réglée à 18°c. On peut utiliser une température plus froide mais
- L'air en sortie sera plus froid donc risque d'inconfort et de problèmes de santé
- Il y a un risque d'épuiser plus rapidement le puits canadien à cause du fonctionnement en dessous du point de rosée, donc sur consommation d'énergie quand la vapeur d'eau se condense.
Le tuyau en bas à droite de la boite à eau est le drain pour les condensats.
Le branchement de la boite à eau pour puits climatique hydraulique
La boite à eau pour puits climatique hydraulique se branche sur la VMC double flux côté sortie les pièces. Si la surface à rafraîchir est grande, on installera plusieurs boites à eau. Une par sortie de la VMC double flux.
Pourquoi une VMC double flux: c'est le type de VMC qui permet de récupérer de l'air extérieur déjà rafraîchit.
Capacité de rafraîchissement d'un puits climatique hydraulique
Le mur géothermique comme puits climatique
le mur géothermique peut s'installer assez profond pour bien capter la fraîcheur de la terre par rapport à une corbeille:
Logiciel de calcul du puits climatique
Le logiciel de calcul du rafraîchissement a été développé par le BRGM pour FreeHeat Caleosol pour permettre de répondre rapidement à votre attente
Implanter un puits climatique avec une mini-pelleteuse
Avec le mur géothermique comme puits climatique, l'implantation est très simple:
- utiliser une mini pelle
- ouvrir une tranchée de 3 à 3,5 m de profondeur, la moins large possible pour réduire la quantité de terre remuée. Le travail dure quelques seulement
- mettre en place le mur géothermique dans la tranchée
- reboucher en utilisant la méthode de compression hydraulique
Avec un godet de 600 mm, une tranchée pour un mur va nécessiter environ 90 godets à extraire de 0,31m3 avec un facteur de foisonnement de 2, soit moins de 2 heures de travail.
Le travail peut se réaliser avec la mini-pelle 3,5T la plus répandue en France (VRD, paysagistes pour la pose de clotures, maçons, locations, etc...) . La location est de l'ordre de 150 à 300 €/jor suivant la demande.
La compression hydraulique consiste à "noyer" d'eau la terre de rebouchage pour permettre un très bon contact tuyau / terre et surtout de ne pas avoir besoin de descendre dans la tranchée. Les travaux se font hors tranchée.
Le moins cher est d'implanter les puits climatiques quand des travaux de VRD sont réalisés pour mutualiser les tranchées et l'utilisation de la pelleteuse.
Le mur géothermique s'implante à l'aide d'une pelleteuse standard. On peut réaliser les travaux en même temps que les travaux de VRD pour réduire les coûts.
Pour les gros travaux, les entreprises spécialisées utiliseront une pelle plus grosse pour aller plus vite et réaliser les autres travaux de VRD en même temps.
Sur cette vidéo, un modèle 13T utilisé, les travaux pour un mur ont été réalisés en 1 jour avec une personne seulement réalisant les travaux, évacuant la terre en décharge et approvisionnant de la carrière du sable de calcaire soit les 2/3 du temps en conduite de camion et 1/3 en travaux de fouille.
Le puits climatique est situé à au moins 1 à 1,5 mètre de profondeur pour éviter les effets trop importants des saisons et peut descendre jusqu'à 3 à 4 m pour permettre l'utilisation de pelleteuses courantes. Ainsi, le puits climatique peut s'installer sur 1 voire2 hauteurs quand la terre le permet.
Qualité de la terre et positionnement du puits climatique
La qualité de la terre a un impact sur la performance du puits, nos calculs permettent de prendre ce facteur en compte. La base de données utilisée nous permet de connaître la qualité de la terre
La tranchée doit être réalisée assez loin des fondations d'un immeuble. Un minimum de 3 m devra être respecté. 2 rangées de puits seront espacés de 4 m et on peut mettre des puits climatiques à la suite dans une même tranchée.
Le puits climatique est positionné à une profondeur à laquelle les racines ne vont pas. Théoriquement, on peut planter ce que l'on veut par dessus, par contre, la performance du puits varie en fonction de l'humidité de la terre. Un arbre a tendance à assécher la terre. Si il y a une crainte de terre trop sèche, on pourra épandre les eaux de pluie par un tuyau à épandage au dessus de chaque puits climatique.
Implantation du puits climatique en lotissement
Implanter un puits climatique en petit collectif
Dans le cas d'immeubles, on peut profiter des fouilles pour l'infrastructure pour placer les murs géothermiques
Comment chauffer avec un puit climatique?
Contrairement au rafraîchissement qui se passe de pompe à chaleur, le chauffage à besoin d'une pompe à chaleur géothermique.
Les caractéristiques d'une pompe à chaleur géothermique sont
- Rendement supérieur de 30 à 40% par rapport à une pompe à chaleur air-eau comparable, ce qui permet de passer une "coque RT2012" en "coque RE2020"
- Rendement constant même quand il gèle sans cycle de dégivrage
- Faible encombrement
- Absence de bruit à l'extérieur et bruit bien inférieur à un thermodynamique en intérieur
- Une capacité nécessaire nominale 30% inférieure à une PAC air-eau
Pour chauffer les pièces, on va plutôt utiliser un plancher ou un plafond chauffant rafraîchissant type Caleosol car
- Très faible température pour un rendement de pompe à chaleur optimal
- Très faible inertie pour chauffer ou rafraîchir quand vous voulez
- Neutre en CO2 pendant la fabrication
- Très faible quantité de matière à utiliser
Mais on peut aussi chauffer avec d'autres émetteurs très basse température
- Radiateur réversible
- Gainable
- Cassettes
- ...
Domotique pour gérer le puits climatique
Il y a de nombreuses façon d'optimiser un puits climatique que ce soit pour le confort d'été ou le chauffage avec une utilisation en
- thermofrigopompe
- Freecooling
- Géocooling
- Assistance solaire Solaropac
- ...
Pour ce faire, chez FreeHeat Caleosol, nous avons la solution de domotique CaleoDom qui permet d'optimiser rafraîchissement et chauffage mais aussi de prendre en compte tous les autres aspects de la domotique (éclairage, sécurité des ouvertures, prises de courants...)
Combien coûte un puits climatique
Le mur géothermique permettant de réaliser un puits climatique hydraulique coûte 599€ TTC livré au 01/01/2022 pour 1400 w de puissance instantanée
A cela, il faut ajouter le travail d'enfouissement avec une mini-pelle et les connexions vers les appareils de distribution de frais ou chaud.
Vu que le tuyau véhicule de l'eau (pour le rafraîchissement ou du glycol pour de frais et chaud), il est de petit diamètre par rapport à un système à air soir 25 mm à comparer à 160 à 250 mm pour le système à air, d'où des travaux beaucoup plus faciles et compactes à réaliser
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