EXPLOITER LE SOL COMME SOURCE DE CHALEUR SÛRE ET EFFICACE

Cette source d’énergie est en principe disponible dans tous les jardins. Les pompes à chaleur géothermiques exploitent la chaleur du sol pour alimenter ensuite les bâtiments de manière écologique et efficace. Elles représentent à juste titre une solution qui a fait ses preuves depuis des décennies. En effet, le sol peut être considéré comme une source de chaleur idéale. En tant que telle, il présente une température très homogène tout au long de l’année, ce qui permet aux pompes à chaleur géothermiques de toujours obtenir de bons résultats. Quand elles bénéficient d’une planification professionnelle et d’une exécution appropriée, les pompes à chaleur géothermiques sont une solution fiable en toute saison pour fournir directement une source d’énergie en quantités nécessaires à un foyer.

POMPES À CHALEUR GÉOTHERMIQUES AVEC CAPTEURS GÉOTHERMIQUES

Un principe de base très répandu sur les pompes à chaleur géothermiques repose sur les capteurs géothermiques, souvent appelés capteurs plats.

Ils sont placés sous la limite de gel, c’est-à-dire à au moins environ un mètre et demi en dessous de la surface du sol. Les tubes en matière synthétique sont posés en serpentins. Dans les tubes circule de l’eau glycolée ; la chaleur prélevée est transmise par un échangeur de chaleur au fluide frigorigène de la pompe à chaleur. L’énergie solaire qui a réchauffé la terre est donc exploitée utilement à des fins de chauffage. L’une des conditions requises pour l’installation d’une pompe à chaleur géothermique à capteurs géothermiques est donc que la zone située juste au-dessus des capteurs ne soit ni étanchéifiée ni construite. Il faudra également veiller à ne pas planter de végétaux à racines profondes à cet endroit afin d’exclure tout endommagement ultérieur des tubes. Important à savoir pour tous ceux qui sont intéressés par une pompe à chaleur géothermique : les installations à capteurs géothermiques doivent être déclarées, mais n’exigent pas d’autorisation.

POMPES À CHALEUR GÉOTHERMIQUES

COMPARAISON DES INSTALLATIONS

Mais toutes les pompes à chaleur géothermiques ne se ressemblent pas. Fondamentalement, il faut choisir parmi plusieurs types qui, en raison de leur fonctionnement spécifique, varient très fortement sur les plans construction, coûts et puissance. Vous trouverez ici des informations comparatives sur les différents types de pompes à chaleur géothermiques.

CAPTEURS PLATS

TENIR COMPTE DE LA SURFACE NÉCESSAIRE

Ce sont surtout les régions pluvieuses qui se prêtent le mieux à la pompe à chaleur à capteurs géothermiques, car les précipitations accumulent efficacement la chaleur du soleil dans le sol et peuvent la transmettre aux capteurs. Il faut veiller à choisir la surface nécessaire, un aspect obligatoire de la solution à capteurs. Selon un principe général et accepté, la surface d’installation des capteurs doit être supérieure de 1,5 à 2 fois la surface habitable à chauffer. Exemple de calcul : pour une surface habitable de 120 mètres carrés, il faut poser entre 180 et 240 mètres carrés de capteurs géothermiques pour concevoir une pompe à chaleur suffisamment puissante. La nature du terrain joue également un rôle important. Les sols cohésifs qui accumulent l’humidité sont l'idéal. À titre de comparaison : les sols argileux présentent une capacité thermique massique (en joules par kilogramme-kelvin) d’environ 1 230, les sols limoneux atteignent même environ 1 345. En revanche, les sols sableux atteignent seulement une capacité thermique de 800. Dans les sols sableux, la surface recouverte par les capteurs doit donc être proportionnellement plus importante. Consultez votre partenaire Ochsner si vous avez des questions ce sujet. Chaque installation de pompe à chaleur doit toujours être précédée d’une planification minutieuse et de conseils personnalisés. Bon à savoir : plus les besoins en surface de capteurs géothermiques sont importants, plus les investissements sont proportionnellement faibles, ce qui se répercute également sur les coûts d’installation dans le cadre d’une maison neuve où le jardin n’a pas encore été aménagé.

DÉTENTE DIRECTE

POMPE À CHALEUR GÉOTHERMIQUE À HAUTE EFFICACITÉ

Le système à réchauffement direct ou à détente directe est particulier : le fluide frigorigène de la pompe à chaleur circule dans le capteur plat et s’évapore. La substance active (sans chlore et inoffensive pour l’ozone) du circuit de la pompe à chaleur prélève la chaleur du sol directement par le biais de tuyaux à double paroi sans soudure du capteur plat. Le résultat : de très bons coefficients et une sécurité de fonctionnement élevée, car le système se passe de l’échangeur de chaleur intermédiaire et du circulateur d’eau glycolée. Sur ces installations, le capteur est souvent appelé circuit d’évaporateur. La réalisation dépend des réglementations applicables et peut être soumise à des obligations de déclaration ou d’autorisation. L’avantage décisif : les systèmes à géothermie directe sont actuellement les moins coûteux en termes de frais de fonctionnement et atteignent le meilleur rendement thermique parmi les systèmes à capteurs géothermiques courants actuels.

SONDES GÉOTHERMIQUES

DES TEMPÉRATURES CONSTANTES TOUTE L’ANNÉE

Les pompes à chaleur à sondes géothermiques sont un autre type d’installation. Avec ce procédé, un simple petit forage suffit pour enfoncer verticalement un tube en plastique en forme de « U » dans la terre. La profondeur du forage est décisive pour le dimensionnement et l’efficacité de ces pompes à chaleur géothermiques. Pour une maison familiale moyenne, les experts estiment que 100 m suffisent pour garantir la puissance de chauffage nécessaire. Il est également possible de pratiquer plusieurs forages, mais il faut alors respecter les distances minimales. Un effet positif d’une installation à sondes géothermiques : comme la température à des profondeurs de dix mètres et plus est constante tout au long de l’année, quelle que soit la saison, les pompes à chaleur avec sonde géothermique bénéficient d’un fonctionnement particulièrement efficace. Par contre, utiliser toute l’année une pompe à chaleur à sonde géothermique est relativement coûteux en phase initiale, en particulier en raison du forage et de la technique impliquée. De plus, ces installations sont normalement soumises à l’obtention d’une autorisation, et en fonction des caractéristiques du sol, elles ne sont pas possibles partout. Lorsqu’une nappe phréatique existe à faible profondeur, il est alors possible d’opter pour une pompe à chaleur sur nappe phréatique .

RAFRAÎCHIR AVEC UNE POMPE À CHALEUR GÉOTHERMIQUE

RECHARGER LES RÉSERVES DE LA TERRE PENDANT L’ÉTÉ

Les pompes à chaleur géothermiques peuvent aussi en principe être utilisées pour le rafraîchissement en été si elles ont été conçues et configurées dans ce but. On distingue ici rafraîchissement passif et rafraîchissement actif. En rafraîchissement passif, on utilise seulement le circuit d'eau glycolée dans les capteurs géothermiques pour évacuer vers le sol la chaleur des chauffages au sol ou des radiateurs ; en été, le sol est toujours nettement plus frais que l'air dans la maison, de l'ordre d'environ 10 degrés. On abaisse ainsi de quelques degrés les températures qui règnent dans la maison. Cependant, le rafraîchissement passif présente l’inconvénient de réchauffer le sol. Et en cas de saison estivale très chaude et longue, l’effet de rafraîchissement peut diminuer avec le temps. En rafraîchissement actif, on inverse le mode de fonctionnement de la pompe à chaleur : la pompe à chaleur utilise la maison comme source de chaleur et évacue la chaleur produite vers l'extérieur, là aussi par le biais des capteurs géothermiques. La chaleur prélevée dans la maison est alors considérablement plus importante que dans le cadre du rafraîchissement passif, mais pour fonctionner, la pompe à chaleur utilise aussi plus d’électricité. L’un des avantages du rafraîchissement en été est de transférer la chaleur perdue à la terre et d’utiliser le sol comme « réserve de chaleur ». La chaleur provenant de la maison peut donc contribuer à un meilleur rendement thermique en hiver.

CONSTAT

CONCEVOIR LA POMPE À CHALEUR GÉOTHERMIQUE ADAPTÉE

Quel que soit le type de pompe à chaleur géothermique choisi, l'efficacité et la puissance suffisante de l’installation reposent sur sa conception adaptée. Pour choisir une pompe à chaleur géothermique adaptée aux besoins individuels, il faut prendre en compte trois valeurs et composants en particulier :

  • les besoins en chaleur du bâtiment concerné,
  • la configuration de la pompe à chaleur,
  • la sonde géothermique ou les capteurs géothermiques.

Pour des raisons évidentes, une taille trop petite (inférieure aux besoins en chaleur effectifs du foyer) ne permettra pas d’atteindre les objectifs. Mais un surdimensionnement sera également préjudiciable pour le facteur de charge et par conséquent, pour le rendement de la pompe à chaleur. Pour les sondes géothermiques, la dimension du forage est un facteur décisif pour les performances à atteindre. En revanche, si le choix se porte sur des capteurs géothermiques ou des capteurs plats, c'est la surface des capteurs qu’il convient de dimensionner correctement.Une recommandation finale : quelle que soit la solution choisie, il est très fortement recommandé aux propriétaires et aux maîtres d’ouvrage de se faire correctement conseiller. Chaque exigence est différente et doit être étudiée et planifiée individuellement. Les partenaires d’Ochsner sont disponibles pour répondre à toutes les questions sur la fourniture de chaleur par les énergies renouvelables. Le résultat : un système de chauffage qui fournit en permanence une chaleur bienfaisante et respectueuse de l'environnement.