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Immobilier vert : les principales ressources concernées
Pompe à chaleurUne pompe à chaleur est un dispositif thermodynamique permettant de transférer la chaleur du milieu le plus froid (et donc le refroidir encore) vers le milieu le plus chaud (et donc de le chauffer), alors que spontanément la chaleur se diffuse du plus chaud vers le plus froid jusqu'à l'égalité des températures.
Elle existe sous trois formes :
- Géothermique (la terre)
- Aérothermique (l’air)
- Aquathermique (la nappe d’eau)
Le réfrigérateur est le système de pompe à chaleur le plus connu. Le climatiseur est un autre système de pompe à chaleur courant. Les deux servent à produire du « froid » plus que de la chaleur : la chaleur qu'ils génèrent est perdue. La sueur est une PAC rafraîchissante naturelle.
Mais le terme de « pompe à chaleur » (PAC) s'est surtout diffusé pour désigner la pompe à chaleur géothermique ou la pompe à chaleur air-eau, système de chauffage domestique popularisé en France suite au premier choc pétrolier en 1973. Dans certains pays dont la France, des incitations fiscales soutiennent la diffusion de certains modèles de pompe à chaleur air-eau. Ces systèmes regagnent en popularité depuis l'an 2000, notamment en raison de la construction de nombreuses piscines.
Un total de 53 510 pompes à chaleur domestiques a été installé en France en 2006, contre seulement un millier en 1997. Ce chiffre permet à ce pays de devenir le second marché européen pour cet appareil derrière la Suède mais devant l'Allemagne et la Suisse. Cependant, dans le pays nordique, 95% des maisons neuves en sont équipées, contre seulement 10% en France, où pourtant le marché double de valeur d'une année sur l'autre.
Panneaux solairesLe solaire représente pour la France un énorme potentiel d’énergie propre ; en effet la situation de la France n’est pas un frein à l’implantation du solaire sur son territoire, bien au contraire ; ainsi l’Allemagne, plus au Nord, produit 20 fois plus d’énergie solaire (photovoltaïque) que la France ; quant à la production thermique, elle est 7 fois supérieure à la nôtre.
Pour donner un ordre d’idées, 10 m2 de panneaux solaires peuvent produire une énergie annuelle équivalente à celle de plusieurs centaines de litres de fioul (entre 100 et 250 litres).
Un panneau solaire est un dispositif destiné à récupérer une partie de l'énergie du rayonnement solaire pour la convertir en une forme d'énergie (électrique ou thermique) utilisable par l'homme.
On distingue donc deux types de panneaux solaires :
-Les panneaux solaires thermiques, appelés capteurs solaires thermiques, qui convertissent la lumière en chaleur récupérée et utilisée sous forme d'eau chaude ;
-Les panneaux solaires photovoltaïques, appelés modules photovoltaïques, qui convertissent la lumière en électricité. Le solaire photovoltaïque est communément appelé PV. Le PV est composé de silicium, issu de la silice, ressource minérale qui a un avantage, on en trouve partout ; pour devenir un panneau, il va falloir purifier et cristalliser le silicium, puis le découper en tranches et l’assembler. Sa durée de vie est d’environ 30 ans (ça va durer plus) et cela produit de l’énergie positive très rapidement, puisque l’on compte environ 3 ans d’amortissement.
Dans les deux cas, les panneaux sont habituellement plats, d'une surface approchant plus ou moins le m2 pour faciliter et optimiser la pose. Les panneaux solaires sont les composants de base de la plupart des équipements de production d'énergie solaire.
Les panneaux solaires thermiques sont actuellement plus rentables économiquement que les modules photovoltaïques grâce à un rendement élevé avoisinant les 80%, cependant l'énergie récupérée est pour l'instant utilisée essentiellement pour le chauffage de l'eau chaude sanitaire.
Le marché français se développe rapidement sous l’impulsion des nouvelles mesures gouvernementales qui permettent à un nombre grandissant d’entre nous d’agir pour le développement durable.
Il nous reste donc un long chemin à parcourir avant d’arriver au niveau de nos voisins européens...
En disposant des panneaux photovoltaïques sur un carré de 380 km de côté, nous pourrions couvrir les besoins en électricité de la planète ! Et avec un carré de 60km de côté nous couvririons les besoins français. Il existe en France 10 000 km2 de toiture. Si un tiers de cette surface était recouverte de panneaux solaires photovoltaïques, nous subviendrions aux besoins actuels en électricité de notre pays.
ÉoliennesL’éolien en France a une capacité globale de 2,4 GW et occupe le 3ème rang ; pour info, une éolienne de 2 MW alimente en électricité (hors chauffage) 4000 personnes, soit une consommation annuelle de 4 à 5 millions de kWh.
Nous sommes loin des leaders, puisque l’Allemagne produit environ 10 fois plus de puissance éolienne, avec 22,3 GW ; et les Etats Unis sont à 16,8 GW, ce qui rapporté à la population et la surface, n’est pas gigantesque ; mais n’oublions pas que les Etats Unis sont producteurs de pétrole et de gaz.
Toutefois, nous avons un potentiel de production très important et l’éolien offshore est aussi une grande opportunité pour la France.
De fait l’éolien est une réelle opportunité pour notre pays, mais il présente quand même quelques inconvénients, surtout les éoliennes industrielles, qui sont hautes et peuvent gêner pour plusieurs raisons : le bruit, l’aspect et la nuisance faite aux oiseaux.
Toutes ces réserves sont balayées par les avantages fondamentaux des éoliennes : une surface requise très faible, des nouveaux revenus pour les propriétaires terriens, un financement local puisque les éoliennes participent à la taxe professionnelle, une énergie totalement propre non productrice de gaz à effet de serre.
Le petit éolien, ou éolien individuel ou encore éolien domestique, désigne les éoliennes de petites et moyennes puissances, de 100 watts à 20 kilowatts, montées sur des mâts de 10 à 35 mètres, raccordés au réseau ou bien autonomes en site isolé. Le petit éolien est utilisé pour produire de l'électricité et alimenter des appareils électriques (pompes, éclairage,...) de manière économique et durable, principalement en milieu rural. Par exemple, une petite éolienne accompagnée d'un module solaire photovoltaïque et d'un parc de batteries peut garantir l'autonomie énergétique d'un voilier (éclairage, instruments de bord...).
L'élément essentiel pour qu'une petite éolienne soit économiquement rentable est le vent, qui doit être à la fois puissant et fréquent.
Les éoliennes dites urbaines sont des éoliennes développées pour l’environnement urbain, généralement de petite ou moyenne puissance (jusqu'à 6 kW). Les éoliennes urbaines à axe vertical doivent être plus résistantes aux vents variables sans exiger de dispositif d'orientation au vent (qui est très sollicité pour les éoliennes à axe horizontal quand le vent est turbulent).
En milieu urbain, le vent est faible comparé aux terrains ouverts et surtout turbulent (variations rapides de vitesse et de direction du flux d'air). Le potentiel de cette technologie est discuté, les promoteurs soulignant que la production d'électricité serait décentralisée directement sur le bâtiment abritant les consommateurs d'énergie, tandis que les opposants pointent le fait que le vent est très faible et très irrégulier en milieu urbain.
Chaudières Il existe de nombreux types de chaudières, la France a une grosse tradition de fabrication de chaudières, qu’elles soient au gaz, au fuel, au charbon, à bois ou à condensation.
Les nouvelles générations de chaudières affichent une double ambition : plus d’efficience et moins de consommation d’énergie.
Ces nouvelles chaudières sont certifiées CE.
Les chaudières à haut rendement ont pour but d’offrir la quantité de chaleur souhaitée avec la quantité d’énergie la plus juste.
Les chaudières Basse Température sont efficaces même en n’utilisant qu’un tiers de leur puissance, d’où leur appellation.
Les chaudières à condensation sont plus performantes et plus propres, puisqu’elles rejettent moins de matières polluantes.
Ces chaudières ont une efficacité thermique proche de 100%, alors que les précédentes sont plus près de 90% (60 à 70% pour les anciennes générations). De plus elles sont très économes en consommation d’énergies.
Dernière catégorie, les chaudières polycombustibles ; comme leur nom l’indique, elles sont mixtes avec une constante, le bois.
Une fois de plus elles ont une double exigence, l’efficacité au moindre coût et le respect environnemental.
Isolation thermiqueL'isolation thermique désigne l'ensemble des méthodes utilisées pour limiter les transferts de chaleur entre un milieu chaud et un milieu froid. On retrouve de l'isolation thermique dans :
-Le bâtiment (diminution des besoins énergétiques des habitations)
-L'industrie (protection contre de grandes sources de chaleur) ;
-L’automobile
Les principaux isolants thermiques utilisés pour l’isolation des murs et sous-pentes sont, par ordre croissant de conductivité thermique :
- la mousse de polyuréthane : excellent isolant, cher, il est moins stable dans le temps que ses concurrents,
- la laine de verre : bon marché, stable, irritante pour la peau lors de la pose, elle est proposée en panneaux ou en rouleaux,
- la laine de roche : semblable à la laine de verre mais moins désagréable à poser, elle ne fond pas au contact de la flamme.
- Les mousses de polymère :
- polystyrène expansé : il présente les avantages des polymères et de l'air ; léger, rigide, fragile, facile à découper , il doit être protégé des rongeurs, ne nécessite pas de pare-vapeur. Existe en plaques incompressibles pour l’isolation des dalles flottantes.
- polystyrène extrudé (styrodur)
- le depron 6 mm (existe aussi en plaques de 3mm).
- la fibre de bois - moins bon isolant que les précédents mais meilleur marché et plus écologique, utilisée en vrac et bourrée entre deux cloisons.
- la laine de mouton
- la paille
- le chanvre, le béton de chanvre, la brique de chanvre
- ouate de cellulose
- les polymères : plastique, caoutchouc...
- l'air emprisonné : dans les fils d'un vêtement, des fibres non tissées, les plumes ou poils d'un animal, un double vitrage...
- le vide entre deux parois : dewar (principe de la bouteille Thermos)
La récupération des eaux uséesL’eau est un enjeu majeur et son coût est de plus en plus élevé pour des raisons de population, de traitement et d’acheminement ; le système français, organisé autour de concessions, nous entraîne vers un prix au m3 de plus en plus élevé.
C’est pourquoi des solutions individuelles voient le jour afin de récupérer l’eau pluviale.
Une fois de plus il y a un investissement au départ, mais avec des aides et un crédit d’impôt, dans la durée, le choix se révèle fructueux et citoyen. La ventilation mécanique contrôléeLe système est mis en dépression par un extracteur d'air constituant le cœur du dispositif. Il s'agit d'un ventilateur placé généralement dans les combles, aspirant l'air par des conduites aboutissant dans les pièces humides. La dépression ainsi créée assure que l'air humide ou chargé d'odeurs ne circule pas dans le reste de la construction. Cette mise en dépression force également l'air extérieur à entrer dans la construction par des ouïes disposées dans les pièces non humides. La circulation de l'air est ainsi à sens unique.
Dans les immeubles, on équipe généralement chaque cage d'escalier d'un circuit de VMC, avec un extracteur par circuit.
Une VMC double flux est une ventilation permettant d'insuffler de l'air frais dans les pièces sèches (salon, chambres, ...) et de l'extraire dans les pièces humides (cuisine, salle de bain, ...) de la maison, formant ainsi un circuit. Contrairement aux VMC simple-flux, les double-flux ne mettent pas la maison en dépression limitant l'entrée des poussières extérieures et facilitant les feux dans les foyers non pourvus d'une entrée d'air frais comme dans le cas des poëles.
Une VMC double flux a l'avantage de pouvoir s'accoupler à un échangeur thermique permettant l'hiver de préchauffer l'air entrant à l'aide de l'air sortant et, pour une maison climatisée, l'été de rafraîchir cet air.
Elle permet de récupérer 90% de la chaleur de l’air, ce qui vous assure des économies substantielles de chauffage.
Puits canadien
Il utilise l'inertie thermique du sol pour prétraiter l'air ventilant les bâtiments. L'air ainsi obtenu est plus chaud en hiver et plus froid en été, donc mieux adapté aux saisons. La température du sol étant plus tempérée, à 2 m de profondeur elle est d'environ 15° en été et 5° l'hiver. De fait il permet de modérer l’usage du chauffage l’hiver et la climatisation l’hiver ; c’est pour cela que sa double origine canadienne et provençale explique son utilité.
En pratique il faut faire circuler l'air dans un tuyau enterré à environ deux mètres de profondeur (plus c'est profond, plus on se rapproche d'une température constante de 10°C (cf. Graphique). Le flux est facilement maintenu grâce à un ventilateur. Les tuyaux ne doivent pas être d'un diamètre trop important afin de faciliter les échanges thermiques (+/- quinze centimètres de diamètre).
Ce système est encore, malheureusement, très insuffisamment utilisé, alors que son coût d'installation serait marginal s'il était prévu lors de la construction.
Le dimensionnement d'un puits canadien ne peut se faire sans une approche globale de la ventilation de la maison.
 Schéma de principe du puits canadien combiné avec une ventilation mécanique contrôlée à récupération de chaleur double flux.
La partie active des tuyaux enterrés ne sera pas placée sous la maison ni le long des fondations sous peine d'un "pompage" de la chaleur de la maison... et un effet totalement négatif (c'est la maison qui chauffe - ou rafraîchit - le puits !).
Voici donc quelques recommandations pour une utilisation optimisée:
- Utiliser pour l'entrée du puits canadien un matériau faiblement émissif comme l’alu ou la tôle
- Protéger au minimum l'entrée à l'aide d'une grille fine, pour éviter que des animaux y pénètrent (rongeurs, moustiques…)
- Si vous optez pour un filtre (2-5 mm), pensez à l'entretien régulier de ce dernier tous les 4 mois. La pratique veut que la filtration soit de plus en plus fine depuis l'extérieur vers l'intérieur.
- Placer l'entrée à une hauteur suffisante (1,20 m) pour éviter d'aspirer de la poussière et loin des sources de pollution (route, compost…)
- L'entrée doit être accessible pour le nettoyage.
- Ne pas placer l'entrée au milieu de plantes vertes.
- Avant la première mise en route, nettoyer le tuyau et ainsi contrôler l'écoulement et du surplus d'eau.
Quels sont les tuyaux recommandés pour l’installation d’un puits canadien :
- Polychlorure de vinyle (PVC): le moins cher, pas très écologique. Il peut "éventuellement" dégager des vapeurs nocives dues au mode de fabrication. Pas d'étude connue à ce jour dans le cadre du puits canadien.
- Polyéthylène (PE): le plus écologique à prix équivalent au PVC.
- Tuyau annelé de protection de câbles électriques (TPC): très bon marché pour des petits diamètres. Annelé à l'extérieur, mais lisse à l'intérieur. Ils peuvent être posés en parallèles. Attention toutefois : ce type de tuyau n'est pas prévu à l'origine pour être enterré à forte profondeur, ce qui peut nuire à leur tenue dans le temps.
- Tuyaux de béton ou terre cuite : utilisé pour des diamètres supérieurs à 300 mm. Les raccords sont difficiles à étanchéifier. L'échange thermique est plus important (la conductivité du béton est plus élevée que celle des tuyau en plastique, relativement isolants). Le principal problème de ce type de tuyau (outre le mise en oeuvre complexe), est qu'ils ne garantissent pas une véritable étanchéité sauf avec une mise en oeuvre particulièrement soignée. Le radon du sol s'il y en a peut donc s'inflitrer dans le tuyau, et aller contaminer ensuite la maison.
- Tuyaux en fonte : Sa rigidité, sa résistance mécanique et sa conductivité thermique élevée font de ce matériau une solution très compatible pour un puits canadien. Il faut veiller à ce que le revêtement extérieur du tuyau résiste à la corrosion (type zingage anti-corrosion), ainsi que l'utilisation de joints en inox.
Conseils
Le tuyau doit avoir une stabilité suffisante pour supporter l'enfouissement dans la terre. Par exemple, prendre une classe CR8 pour du PVC.
Le PVC est à écarter pour la raison simple que la craie contenue dans le PVC empêche l'échange thermique. Les bricolages avec de la gaine TPC sont également à bannir, car l'intérieur n'est pas parfaitement lisse et constitue un nid pour bactéries (odeurs). En faible épaisseur (bon échange thermique), il n'existe qu'un seul tube conçu spécifiquement pour un puits canadien, c'est un tube en Polypro bleu, avec une couche intérieure bactéricide (aux sulfates d'argent) breveté par la société REHAU (prix de l'innovation 2007 au salon des Energies de Lyon). Qui dit brevet impose de payer le prix de la recherche pour avoir un vrai résultat. Mais à 2 m de profondeur, la garantie d'un système pro qui ne transforme pas la maison en étable au bout de quelques mois vaut de payer dix fois le bricolage incompétent !
L'étanchéité est également importante pour éviter l'infiltration des eaux souterraines et la propagation de bactéries. Veiller particulièrement aux raccords entre les différents tuyaux et privilégier des raccords à joints à lèvres, type assainissement. Ne pas coller les raccords pour éviter le risque de rupture lors du remblai et surtout le risque de dégagement de vapeur nocive due aux colles.
Le matériau utilisé ne doit pas dégager de vapeur nocive comme cela peut être le cas du PVC par exemple lorsqu'il est soumis à des températures élevées (> 30°).
Le tuyau sera de préférence lisse à l'intérieur pour diminuer les pertes de charge et rester en régime laminaire. Pour l'extérieur, privilégier les tuyaux annelés pour augmenter l'échange thermique entre le sol et le tuyau.
Remarque corrective : à moins d'avoir de petits diamètres et de petites vitesses, le régime d'écoulement dans un tuyau n'est pas laminaire. Cela n'est pas souhaité dans le cas des puits canadiens. Le régime n'est donc pas laminaire. Un bon moyen de s'en rendre compte est de calculer le nombre de Reynolds (nombre qui permet de caractériser le régime d'écoulement). Il est important de savoir que les transferts thermiques sont plus élevés avec un écoulement turbulent qu'avec un écoulement laminaire. En outre, les pertes de charge en régime laminaire ne sont pas nécessairement plus faibles qu'en régime turbulent.
D'autre part, à flux égal, pour augmenter la surface d'échange thermique, il est préférable d'employer plusieurs tuyaux de petit diamètre qu'un seul tuyau de gros diamètre. Les tuyaux devront être le plus possible séparés les uns des autres dans la tranchées. exemple :
Un tuyau de 20 cm de diamètre a une section de 0,031 m2 et une surface d'échange thermique de 0,63 m2 par mètre linéaire. Pour le même débit, à vitesse de flux égale, il faudrait 5 tuyaux de 9 cm de diamètre. Ces 5 tuyaux présenteront une surface d'échange thermique de 1,41 m2 par mètre linéaire. soit plus du double que le tuyau de 20 cm de diamètre.
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