tunnel à galets

[Bernard (Lyon)]

Voici décrit ci-dessous, longuement, un autre système d'utilisation du solaire : Le tunnel galets, déjà mentionné dans le fil : les excédents solaires.

Le principe consiste à insuffler de l’air chaud dans un tunnels de galets profondément enterré pour obtenir un déphasage de 3 à 4 mois, car l’onde de chaleur se déplace lentement dans le sol, environ de 0.80 m par mois.

Ce procédé est très peu coûteux, et simple à réaliser. Rentabilité immédiate, donc. Une seule précaution basique cependant, vérifier s'il la réalisation de la tranchée est sans danger pour le bâti et ses fondations.
Une réalisation en rénovation est très facilement envisageable en mettant le tunnel sous la véranda.

-1) FONCTIONNEMENT DE PRINTEMPS ET D'ETE = Stockage et climatisation.
- 1a) stockage : les jours (même nuageux) sont ensoleillés, ce qui permet de puiser l’air chaud dans la partie haute d’une véranda, et de l’insuffler dans le stockage profond placé sous la véranda ou sous la maison.

- 1b) climatisation : l’été, quand il a fait trop chaud, la ventilation simple flux est utilisée en direct pour tempérer la maison avec l’air nocturne, plus frais.

-2) FONCTIONNEMENT EN AUTOMNE ET EN HIVER = déstockage et chauffage direct
- 2a) chauffage direct : la véranda par journées ensoleillées ou faiblement nuageuse, permet de tempérer la maison en insufflation directe.
- 2b) déstockage : par journées froides ou nuageuses, on insuffle l’air de la véranda dans les galets pour le réchauffer.

L’utilisation des galets 40/80 permet d’augmenter considérablement la surface d’échange comparée à un puits canadien qui n’est qu’un tuyau lisse.

Il n’y a pas de risque de prolifération bactérienne car l’insufflation de l’air à 60°C l’interdit.
La mise en pression évite également d’absorber le radon.
Le bidim qui entoure le stock de galets permet d’éliminer l’humidité.

Constitution du stock : les galets entourent un tube de fort diamètre (200 à 250 mm), strié de fentes. Les galets sont enterrés à 2,50 m de profondeur, sur un hauteur de 0.60 m, et sur la largeur du godet de la pelleteuse (0.60 x 0.60), puis recouverts de 2.10 m de terre.

Dimension d’une tranchée : 4 x 0.60 x 2.50.

Toujours préférer des petites longueurs pour limiter les pertes de charges.

Les tranchées peuvent être multiples. Elle sont alors parallèles entre elles pour augmenter l’inertie thermique du capteur qui compte alors la partie médiane : plus grande capacité à emmagasiner, puis à restituer la chaleur.

A la construction, il est préférable de mettre ces tranchées sous la maison : les pertes latérales de chaleur profiteront toujours à la maison dans son ensemble.

Dans le cas d’une maison déjà construite, la construction d’une véranda permet la réalisation des tranchées le long de la maison. L’isolation verticale se limite à la partie externe de la tranchée.

J’ai fait un petit topo en incluant les mentions « question et réponse » du fil de Futura Science, intitulé : « puits canadien déjà dépassé ? » à l’adresse suivante : http://forums.futura-sciences.com/showt ... %E9&page=6


C’est donc Hérakles qui fait les réponses :

Question : Mais cette véranda ne risque t-elle pas de surchauffé la maison?(malgré l'extraction d'air et insufflation d'air venant des galets?)

Réponse :
Lire plus haut les principes expliqués sur le tunnel de galets ..l'air surchauffé venant de la véranda se refroidit vite sur les galets: entrée à 50°C et sortie à 18°C~22°C ..: pour les raisons ci-après :

1-grande inertie du stockage : la T° moyenne terre-galets passe de 17°C à la fin de l'hiver à 26~28°c environ ( été pourri ou été chaud) après 4 mois de soufflage donc la T) ne croît que très lentement et la t° de l'air idem ...

2-le tunnel de galets est placé à une profondeur telle que l'épaisseur de terre au-dessus freine la propagation de chaleur ; d'après travaux de l'INSA de Toulouse et Versailles, on admet un déphasage de 1m par mois grosso modo

3-la masse de stockage correspond à la surface du terre-plein multipliée par la profondeur jusqu'au fond des tunnels et 1m plus bas soit environ 300m3 pour 100m2 de surface d'emprise

4-ce déphasage de 3 à 4 mois selon taille du stockage , profondeur des tunnels , taille et forme du capteur à air, fait que :
-en hiver , on se chauffe avec 3 mois de retard avec la chaleur accumulée en été

-en été . on rafraîchit l’habitat avec un stockage qui s'est refroidi pendant la période de chauffe ...( de 26~28 à 17°C ) tout en rechargeant ce dernier

5-le stockage ayant une très grosse inertie et trop lourd à gérer (cas des premières maisons bâties sur ce système) , il est nécessaire de by-passer ce type de stockage pour chauffer directement la maison , en janvier-février .. (cf croquis plus haut )

6- également en fin d'été , le stockage étant chaud (26/28°C) il faut aussi by-passer par dessus ce stockage pour rafraîchir l'habitat ( fin août - septembre ...) en se servant du réseau direct pour ventiler lors des nuits fraîches .. et en se servant de l'inertie des murs intérieurs si ce n'est pas une MOB ..


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Question : Quant à la véranda, si elle atteint 50/60°C, mieux vaut éviter d'y mettre des plantes ...

Réponse : Oh Oh ...avec des stores "brise-soleil" , placées sous la toiture , on a bien 50/60 au niveau de la grille haute d'extraction et seulement 20/25 sur les 2 premiers mètres en hauteur ;
de plus la véranda est hyperventilée à raison d'un flux d'air par le bas - pendant tout l'ensoleillement journalier - compris entre 800 et 1200m3/h pour une habitation de 120m2 environ, ce qui crée une sorte de brise dans le bas de la serre

Et les plantes poussent très bien , mon cher .voir photo ..





Question :
Enfin, encore une question : avec la condensation qui ne peut manquer de se produire, n'y a-t-il pas à terme (sans h ... ) un risque que se développent dans les tuyaux et surtout dans le sol (tranchées) une belle culture bactérienne et/ou mycélienne ?

Réponse : Question mille fois posée ..pff ..l'air est constamment filtré , sur des galets propres ou aucune matière organique n'entre , et à une vitesse de l'ordre de 1 à 2m/s , vu le débit d'air à assurer , et en hiver l'air est "désséchant" ce qui stoppe toute prolifération en principe ; en été , la condensation se fait sur des galets froids et s'évacue immédiatement vers le bas , par pompage dans le sol (bidim jouant le rôle de buvard filtrant ..de plus l'air à ce moment est entre 50/60°C .




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Question : pour remplaçer les galets j'ai trouvé des graviers de gros calibre(0-80 ou 20-80).
quelle-est l'utilité de mettre un polyanne au fond et sur les cotés de la tranchée?

Réponse :
Préférer les galets 40/60 ou 40/80 , pas du 0/80 car bouchage des interstices par ou passe l'air , très propre (lavés et "javellisés" avant mise en place )

Non , bidim au fond et sur les parois de la tranchée ,
ensuite , polyane épais (500 ou 1000 microns )sur les parois , assez hauts pour être rabattus avec le bidim sur les graviers :

-limite la contamination par les terres et racines sans freiner les transferts de chaleur air-terre
-évacue les condensats par le bas (absorbés par la terre à travers le bidim)

-ventilateur AVANT ce stockage pour surpression dans les galets , évite de pomper l'humidité de la terre ou des gaz comme le radon

-10m2 de capteur par 5ml de tranchée et 400 à 600m3/h d'air insufflé en cas d'ensoleillement pour recharge et 125m3/h au repos = utilisation en puits canadien pour récupération

-by-pass nécessaire en cas d'ensoleillement et en cas de besoin pour chauffer directement la maison sans passer par les galets = registre à clapets à la sortie du caisson ventilateur avec FILTRE soigné avant les galets ( et un filtre à la sortie des galets) à nettoyer tous les 6 mois

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Question : Considères-tu que l'air surchauffé est extrait (mécaniquement) suffisamment vite ?

Réponse : pour une maison de 100m2 habitables et un stockage par tunnels de galets , le débit d'air entre véranda et stockage est généralement de 1000 à 1200m3/h en cas d'ensoleillement

la véranda ( 12 à 15m2 au sol soit 45 à 50m3 de volume) voit sa T° baisser vers des t° plus basses , entre 30 et 35°C puisque son volume propre est ventilé plus d'une vingtaine de fois à l'heure

des stores à lamelles intérieures -sous la vitre - et des rideaux -intérieurs - font encore un peu baisser la T° intérieure de la serre - et mieux encore , des lames horizontales inclinables pouvant être jointifs une fois fermées joueront le rôle d'un absorbeur solaire en été tout en faisant de l'ombre à la serre et aux murs mitoyens

Ce principe est valable partout , seules les surfaces d'insolation changent , les dimensions du stockage également et les réglages du ventilo aussi suivant les climats , des ajustements seront à faire sur l'épaiseur de l'isolation de la maison

Capteurs en murs-rideau : idem , l'air est à extraire mécaniquement , pour vaincre les pertes de charge du réseau aéraulique direct ou du stockage de galets

Pour des capteurs verticaux , penser à placer une belle couche de graviers blancs devant ces derniers pour favoriser l'albedo ( réflexion des rayons solaires en mi-saison)


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Question : Je préfère une circulation d'eau pour bénéficier d'un plancher rafraichissant 'été. Peut-on craindre la surchauffe avec le sustème à air ?

Réponse : plancher rafraîchissant = danger ...de condensation sur le carrelage par temps chaud et humide - il m'est arrivé de glisser sur le sol humide d'une maison qui se rafraîchissait par ce moyen

il faut préférer les murs chauffants -ou rafraîchissants - verticaux tels que ceux proposés par le système "hélioterre" mis au point par un de mes confrères

Tu vois je ne suis pas contre les systèmes à eau pour peu qu'ils soient efficaces et simples

par contre , l'argument négatif "surchauffe" que tu avances contre les systèmes a air n'est pas fondé QUAND le stockage est dit "intersaisonnier " c'est à dire de très longue durée , sur 4 mois :

Voici pourquoi:

1- Fin Avril , le stockage est "vidé" de sa chaleur par l'hiver (il est redescendu vers 15 ~17 °C et on entre dans la période de reconstitution du stockage donc avant l"été

2- L'air très chaud du capteur à air -60°C - se refroidit considérablement dans le tunnel de galets - et ne dépassera pas la T° d'inconfort soit 26°C ou 27°C qu'au mois d'Août , vu le très gros volume de terre autour des galets = 400m3 de terre autour de 12 m3 de galets (servant d'échangeurs)

ce qui veut dire que pendant les mois chauds de Juin et juillet , le système climatise la maison

Fin août , l'air est simplement rejeté au-dehors

Et fin Septembre , la chaleur stockée dans les galets et dans le terre-plein , se propageant dans le terre-plein à raison de 0.80m par mois - atteindra la dalle du RDC pour l'hiver ..

donc déphasage de 3 à 4 mois pour ce type de stockage inertiel de longue durée .

de plus , il est possible , par hyperventilation nocturne , de rafraîchir la maison , si elle a sa propre inertie dans ses murs isolés par l'extérieur , en dehors du stockage profond , ce qui équilibre les températures moyennes ressenties par l'habitant