Pompe à chaleur. Choisir un système de géothermie
La géothermie est la récupération de la chaleur dans le sol à des fins de chauffage domestique. Une pompe à chaleur (PAC) géothermique permet d’économiser jusqu’à 60% de la facture de chauffage sur 1 an en permettant de restituer 4 kWh pour 1kWh utilisé pour sa production.
Les pompes à chaleur géothermiques (ou géothermales ou PAC au sol) (à ne pas confondre avec les pompes à chaleur aérothermiques) permettent, quelle que soit la température extérieure, de maintenir une température de chauffage constante suffisante tout au long de l'année puisque les capteurs sont installés à la profondeur requise.
Les types de PAC géothermiques
Il existe trois types de pompes à chaleur géothermique en fonction de l'environnement direct de l'habitat :
Les PAC à capteurs enterrés horizontaux
Les capteurs horizontaux (tubes de polyéthylène ou de cuivre gainés de polyéthylène) sont enterrées en boucles dans le sol horizontalement à faible profondeur (de 0,60 m à 1,20 m). Il y circule en circuit fermé de l’eau additionnée d’antigel ou le fluide frigorigène de la pompe à chaleur selon que la PAC soit à détente directe, à fluides intermédiaires ou mixte (voir encadré ci-dessous).
- Le terrain ne doit pas être trop pentu et le plus ensoleillé possible ; la surface au-dessus du capteur doit être perméable (pas de revêtement en dur).
- Le capteur doit être à au moins à : 2 m des arbres, 1,5 m des réseaux enterrés non hydrauliques et 3 m des fondations, des puits, des fosses septiques et des évacuations.
- Elles sont moins coûteuses que les PAC à capteurs verticaux mais nécessitent une surface de terrain plus importante (1,5 à 2 fois la surface à chauffer).
- Elles sont donc surtout réservées au chauffage des maisons individuelles.
Les PAC à capteurs verticaux
Les capteurs verticaux (deux tubes de polyéthylène formant un U installés) (ou sondes géothermiques) sont enterrés jusqu’à 80 m de profondeur et scellés dans un forage par du ciment. Il y circule en circuit fermé de l’eau additionnée de liquide antigel puisque seules les pompes à chaleur à fluides intermédiaires peuvent être équipées de capteurs verticaux.
- Les pompes à chaleurs à capteurs verticaux conviennent pour chauffer des maisons individuelles mais aussi des petits logements ou immeubles limités par la surface environnante.
- Les capteurs verticaux ont des coûts beaucoup plus élevés que les capteurs horizontaux, surplus essentiellement lié au forage. Cependant, ils ont besoin d’une surface de terrain plus faible.
Les PAC sur eau de nappe (ou pompes à chaleur eau/eau)
La pompe à chaleur capte l’énergie contenue, non pas dans le sol comme en captage horizontal ou vertical, mais dans l’eau de nappe phréatique peu profonde et captée par forage.
Les PAC sur eau de nappe nécessitent un ou deux forages de 30 à 100 m de profondeur :
- Dans les systèmes à un seul forage, l’eau de nappe prélevée est rejetée dans une rivière, un plan d’eau ou un réseau d’eaux pluviales après qu’on y ait prélevé les calories nécessaires.
- Dans le système à deux forages, le deuxième forage sert à réinjecter l’eau utilisée dans la nappe. Ce système reste coûteux mais évite le gaspillage de l’eau souterraine.
La température de la nappe phréatique a pour avantage d'être constante et élevée toute l'année (entre 8°C et 12°C). Il est également possible de capter la chaleur des eaux de surface, telles que lacs, rivières, ruisseaux et eaux usées.
Cependant la qualité et le débit de l’eau puisée posent souvent des difficultés techniques qui font que cette possibilité reste réservée à peu de constructions.
Il y a 3 sortes de technologies mises en œuvre pour les pompes à chaleur :
Le système à détente directe : il utilise un seul circuit où circule en circuit fermé une quantité importante de liquide frigorigène (HCFC) dans la pompe, les capteurs et les émetteurs de chaleur (planchers chauffant).
- On parle alors de pompe à chaleur sol / sol pour les PAC géothermiques.
- Coût d’investissement : de 70 à 100 € TTC par m² chauffé hors eau chaude sanitaire et rafraîchissement
- Coût de fonctionnement : de 2,3 à 3,5 € TTC par m² et par an
Le système mixte : il utilise deux circuits(le circuit des capteurs et de la pompe à chaleur et celui de l’eau chaude des émetteurs). On parle de pompe à chaleur eau / sol pour les PAC géothermiques.
Le système à fluides intermédiaires : il utilise trois circuits : le circuit frigorifique de la pompe à chaleur, le circuit des capteurs où circule de l’eau additionnée d’antigel, le circuit qui alimente en eau chaude des émetteurs (placher chauffant, radiateurs ou venitlo-convecteurs). Le fluide frigorigène reste confiné dans la PAC. On parle de PAC de type eau glycolée / eau pour les PAC géothermiques.
- Coût d’investissement : de 85 € TTC/m² chauffé (option chauffage) à 135 € TTC/m² chauffé (option chauffage et rafraîchissement) pour les systèmes à capteurs horizontaux et de 145 à 185 € TTC/m² chauffé pour les systèmes à capteurs verticaux
- Coût de fonctionnement : de 2,3 à 3,5 € TTC par m² et par an
La PAC géothermique peut aussi assurer le chauffage de l'eau chaude sanitaire, le chauffage d’une piscine,
ou le rafraîchissement par le plancher (PAC réversible).
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