Condensation dans les puits canadiens : Mythe ou Réalité ?
COMPTE RENDU D’UNE CAMPAGNE DE MESURES SUR LE PUITS CANADIEN INSTALLÉ À LA MAISON DE RETRAITE DE PRESLES - ANNÉE 2006.
On évoque fréquemment d’éventuels problèmes de condensation de l’air humide dans les puits canadiens. Ce sujet est l’un des plus souvent évoqués par les maîtres d’œuvre et maître d’ouvrages qui nous consultent pour la conception d’installations de puits canadiens.
Les installations conçues et réalisées par Canada-Clim intègrent des dispositions préventives visant à éviter les problèmes liés à la survenance éventuelle de ce phénomène :
 Des regards d’entrée d’air visitables
Des échangeurs air-sol ayant une pente minimale de 2%, avec comme point bas le regard d’entrée ou, préférentiellement, de sortie (évacuation des condensats dans le sens de circulation des flux d’air)
Des dispositifs d’évacuation des condensats par siphon ou par pompes de relevage.
Des procédures de maintenance et de remise en marche avec évacuation de l’air sortant des puits vers l’extérieur des locaux pendant plusieurs heures en cas d’arrêt prolongé des puits.
Le suivi des installations sur plus de 2 années n’a pas permis de mettre en évidence des accumulations d’eau de condensation significatives dans les circuits ou aux points bas.
Dans le but de qualifier et de quantifier ces risques de condensation, une installation de puits canadiens desservant un établissement pour personnes âgées a été instrumentée à l’aide de capteurs température, humidité et point de rosée en entrée et sortie des échangeurs enterrés.
Hiver 2006
Le graphique ci-dessous indique l’humidité absolue relevée toutes les deux heures. Il s’agit de la quantité d’eau (en kg) contenue dans l’air rapporté à la quantité d’air sec (en kg).
L’humidité en sortie de puits ne subit pas les variations brusques qu’impose l’humidité extérieure, même pendant plusieurs jours (lorsque la courbe bleue est supérieure à la courbe rouge). Malgré les variations d’humidité extérieure on constate que le puits a un effet tampon sur l’humidité dans les canalisations.
Pour mémoire, un puits canadien joue également et principalement un rôle d’amortisseur thermique. Les courbes décrites ci-dessous indiquent les températures d’entrée du puits et de sortie de l’installation.
Nota bene : les résultats sont améliorés par le passage des canalisations en vide sanitaire qui apporte quelques degrés supplémentaires par rapport au passage dans le sol sur une longueur de 45 m.
Il apparaît donc, malgré les fortes variations de la température extérieure, que la température de sortie de canalisation demeure constante durant la période étudiée, légèrement inférieure à 15°c.
Pour revenir au problème principal, celui de la condensation, rappelons que de la condensation n’apparaît que lorsque la température mesurée est inférieure à la température de rosée (calculée en fonction de l’humidité relative).
Dans ce cas précis, voici l’évolution de ces températures sur la période :
Bien qu’il y ait de fortes variations de températures extérieures, on constate quelles sont toujours supérieures aux températures de rosée. Il arrive que les courbes de températures d’entrée soient très proches, notamment en début de matinée, mais on n’a pas observé de condensation dans les tubes et les regards. On constate également que la température de rosée de sortie de puits canadien est bien en dessous de la température mesurée. L’effet amortisseur d’humidité du puits canadien est donc bien réel.
On retrouve dans ce diagramme toutes les mesures prises heure par heure, avec comme coordonnées : la température et l’humidité absolue. Si un point se situe sur la courbe de saturation, cela veux dire qu’a une heure donnée, l’air contient 100% d’humidité (soit 100% en humidité relative). Plus on s’éloigne de cette courbe, moins l’air est chargé en humidité.
On constate que les points bleus (air extérieur) occupent une grande partie du diagramme. Pour la période étudiée, les variations en température et en hygrométrie de l’air extérieur sont importantes : [-9°C ; +18°C] et [20% ; 98%]. En revanche, l’air en sortie de puits canadien ne subit pas autant de variation en température et en hygrométrie : [8°C ; 14°C] et [40% ; 95%].
L’air en sortie du puits canadien est donc tempéré et régulé en hygrométrie.
Eté 2006
On observe également, pour la période estivale, que les courbes de températures mesurées et les courbes de températures de rosée se frôlent certains matins pendant une à deux heures mais ne se croisent pas (courbes rouge et orange pour l’extérieur ; courbes bleu foncé et bleu clair pour la sortie du puits canadien).
D’autre part, on observe une dérive de la ressource thermique : légère augmentation de la température en sortie de puits canadien suite à l’augmentation de la température à l’entrée du puits canadien. L’écart global entre la température extérieure et celle en sortie de puits reste le même. Ce phénomène diminue les chances que l’air extérieur condense en passant par le réseau de puits canadien.
L’effet amortisseur d’humidité du puits canadien en été est encore démontré par le graphique suivant :
Le passage de l’air sous le sol écrête les pics en humidité de l’air provenant de l’extérieur. Il joue donc bien le rôle de régulateur d’humidité.
Tout comme la période hivernale, les points rouges (points de fonctionnement en température et en humidité absolue sortie de puits canadien), sont concentrés sur une plus petite surface que les points bleus (extérieur).
Ce diagramme confirme les graphiques précédents, à savoir la régulation de l’air de renouvellement en température et en hygrométrie sortant du puits canadien.
Au vu des résultats de la campagne de mesure 2006 sur les installations de Presles (95), nous pouvons conclure que :
Le puits canadien est un amortisseur de température mais également un amortisseur d’humidité.
Il peut y avoir une légère condensation sur les parois des tubes lors du passage de l’air extérieur chaud et presque saturé en d’humidité à travers les canalisations de puits canadien. Mais, une ou deux heures après, ces gouttelettes disparaissent aussi vite qu’elles se sont formées au passage de l’air non saturé (qui se recharge en humidité).
Nous réalisons des visites régulières sur ces installations, nous n’avons définitivement pas trouvé d’eau de condensation stagnante au fond des regards, sachant que les tubes enterrés ont une pente de 2%. La conception de nos installations (implantation de regards visitables de part et d’autre des canalisations) permet la surveillance et la maintenance régulière des échangeurs air/sol.
Les phénomènes de condensation dans les puits canadiens doivent être pris en compte non seulement lors de la conception de ce type d’installations, mais également pendant leur fonctionnement. Des précautions au niveau du design initial (couvercles d’entrée jouant le rôle de piège à humidité, débits réels calculés en fonction des capacités d’échange air / tube et tube / terre etc....) et de la maintenance (accessibilité des canalisations enterrées) doivent être prises. Pour autant, moyennenant ces précautions, des dispositifs actifs d’évacuation des condensats ne s’avèrent pas nécessaires.
Nous serons heureux de recueillir vos commentaires sur ces travaux et nous nous efforcerons de répondre aux questions qu’ils pourront susciter.
Pour l’équipe Canada-Clim,Emmanuel EDMOND,Ingénieur EPMI,Chargé de la R&D
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