Les puits canadiens : l’énergie du sol au service du confort

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il y a 1 jour
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Le puits canadien, également appelé échangeur air-sol, repose sur un principe simple mais ingénieux : utiliser la température naturellement stable du sol pour tempérer l’air entrant dans un bâtiment. À environ deux mètres de profondeur, la température du sol reste presque constante, entre 10 et 13 °C tout au long de l’année. Cette différence thermique naturelle permet de préchauffer l’air neuf en hiver et de le rafraîchir en été simplement en le faisant circuler dans des conduits enterrés [1][2].

Fonctionnement : un échange subtil mais efficace

Un puits canadien fonctionne par échange thermique entre le sol et l’air entrant. Son efficacité dépend de plusieurs paramètres clés :

la profondeur d’enfouissement (1,5 à 3 m), qui conditionne la stabilité thermique
la longueur et le diamètre des conduits, qui définissent la surface d’échange
la composition du sol, les sols humides ou argileux conduisant mieux la chaleur
le débit d’air, qui doit concilier transfert thermique et limitation de la condensation.

En France, IZUBA Énergies, mandaté par l’ADEME, a validé ce principe à travers une étude menée sur une maison à Presles (Val-d’Oise). Les températures mesurées en sortie de conduit différaient de moins de 2 °C des simulations dans 98 % des cas, et jusqu’à 40 % d’économies de chauffage de l’air neuf ont été observées en hiver [4]. Le sol agit donc comme un tampon thermique naturel, stockant et restituant la chaleur selon les saisons sans recours à une réfrigération mécanique.

Un exemple emblématique à grande échelle est le Research Support Facility (RSF) du National Renewable Energy Laboratory (NREL) au Colorado (États-Unis), un bâtiment de bureaux de 22 000 m² certifié LEED Platinum. Il utilise 42 tubes enterrés pour préconditionner 100 % de l’air neuf avant sa distribution. Cette stratégie passive contribue à réduire la consommation énergétique totale du bâtiment de 51 à 56 % par rapport à un bureau classique de même climat, soutenant ainsi son fonctionnement quasi zéro-énergie [3][12].

Le sol agit ainsi comme un véritable tampon thermique naturel, stockant la chaleur ou la fraîcheur selon la saison et limitant le recours à des systèmes énergivores. Ce principe se décline aujourd’hui dans plusieurs solutions commerciales. Par exemple, certains fabricants proposent des échangeurs air-eau spécifiquement conçus pour les puits canadiens, comme le module « SEWT-W-2565 » d’Helios, équipé d’un système de récupération des condensats [6]. Pour les installations hydrauliques, la société française MyDATEC commercialise également des systèmes glycol-eau, qui améliorent le transfert thermique et simplifient la maintenance dans les bâtiments collectifs et publics [7].

Différents types de systèmes

Selon le type de bâtiment et le climat, plusieurs configurations sont possibles.

Système air/air

C’est la configuration la plus courante. L’air extérieur circule directement dans des conduits enterrés avant de pénétrer dans le bâtiment. Le guide technique Fiabitat [5] met en avant plusieurs priorités de conception :

maintenir une pente descendante régulière pour évacuer les condensats
assurer un drainage efficace
positionner la prise d’air à distance des sources de pollution (routes, parkings)
choisir des matériaux durables tels que les conduits en PEHD (polyéthylène haute densité), résistants à la corrosion et offrant une bonne inertie thermique

Système air/eau (glycolé)

Un mélange eau-glycol circule dans un réseau enterré. Un échangeur thermique transmet ensuite l’énergie au flux d’air, évitant tout contact direct entre l’air et le sol une solution adaptée aux bâtiments publics ou multi-logements [5].

Couplage avec une pompe à chaleur

L’étude de Quevillon (2017) [8] a exploré le couplage puits canadien / pompe à chaleur air-air. Le préchauffage de l’air alimentant l’unité extérieure permet :

d’augmenter le COP
de réduire les cycles de dégivrage
de stabiliser le fonctionnement annuel.

Puits provençal

Utilisé principalement pour le rafraîchissement estival, on parle alors de puits provençal. Selon Passivact.fr, son rendement peut atteindre 90 % dans des maisons passives [9].

Avantages et innovations : sobriété et confort

Performance énergétique

L’étude ADEME–IZUBA [4] a montré une réduction de 40 % de l’énergie nécessaire au chauffage de l’air neuf. Fiabitat [5] indique jusqu’à 1 700 kWh d’économies annuelles et un COP proche de 12.

Un exemple concret illustre cette approche : le puits hydraulique haute performance développé par Brink Climate Systems, basé sur un échangeur en polypropylène isolé alimenté par un circuit glycolé. Cette configuration optimale, identifiée par Fiabitat, permet de reproduire en pratique les économies annoncées [11].

Une application à grande échelle démontre l’intérêt du système en contexte public : la Cambridge Public Library (États-Unis) utilise un réseau de tubes enterrés pour préconditionner l’air neuf avant la ventilation mécanique. L’air circule dans des conduits en béton enterrés où il échange de la chaleur avec le sol, stabilisant sa température en toute saison.Cela réduit la demande de chauffage en hiver (air soufflé plus proche de la consigne) et limite la surchauffe en été sans recours à une climatisation active.Pour un bâtiment public à fort taux d’air neuf, cette démonstration confirme la pertinence des échangeurs air-sol à l’échelle institutionnelle [12].

Confort intérieur et qualité de l’air

À deux mètres de profondeur, la température reste proche de 12 °C [2], ce qui stabilise l’air insufflé. Couplé à une VMC double flux, le puits canadien améliore à la fois le confort thermique et la qualité de l’air.

Intégration bioclimatique

Selon Eole-FR, la ventilation représente 20 à 30 % des pertes thermiques d’un bâtiment [1]. En préchauffant ou prérefroidissant l’air, le puits canadien réduit la puissance nécessaire des systèmes CVC et s’intègre naturellement dans une conception bioclimatique.

Résilience climatique et durabilité

Un puits canadien bien conçu peut réduire jusqu’à 70 % l’énergie liée au refroidissement des bâtiments passifs [9]. Avec une durée de vie de 30 à 50 ans [5], sans fluide frigorigène ni compresseur, il s’agit d’une solution durable à très faible impact.

Conclusion

Par son exploitation directe de la stabilité thermique du sol, le puits canadien réduit la demande énergétique, améliore le confort et diminue la charge sur les systèmes actifs.

Les études ADEME, IZUBA et les réalisations de grande échelle comme le RSF du NREL et la Cambridge Public Library démontrent son efficacité et sa pertinence dans une transition énergétique fondée sur la sobriété.