La géothermie désigne la ressource géothermique issue de l’énergie de la Terre qui est transformée en chaleur. Si l’énergie est captée dans l’eau chaude ou froide présente dans les nappes du sous-sol, on parle d’aquathermie, si l’énergie captée n’est plus l’eau mais l’air, on emploie le terme aérothermie.
On distingue plusieurs types de géothermie:
| Type de géothermie | Caractéristiques du « réservoir» de chaleur | Utilisations |
|---|---|---|
| Géothermie de surface | Sol entre 10 et 15 °C (le sol est principalement chauffé par le soleil | Chauffage et rafraîchissement de locaux avec pompe à chaleur |
| Très basse énergie | Nappe à moins de 100m, Température < à 30°C | Chauffage et rafraîchissement de locaux avec pompe à chaleur |
| Basse énergie | 30°C < Température < 150°C | Chauffage urbain, utilisations industrielles, thermalisme, balnéothérapie |
| Moyenne et Haute énergie | 180°C < Température < 350°C | Production d’électricité |
Nous étudierons essentiellement la géothermie de surface et la géothermie à très basse énergie qui sont utilisées pour le chauffage et le rafraichissement de locaux.
Pour capter ces calories provenant du sol, on peut utiliser :
- les pompes à chaleur géothermiques qui récupèrent la chaleur présente dans un milieu naturel (l’air, l’eau, la terre) pour la diriger vers un autre (par exemple, dans un logement pour le chauffer).
- Un autre système géothermique :
- le puits canadien parfois appelé puits provençal utilise également de la stabilité thermique du sol quelque soit la saison. Ce système consiste à faire passer, avant qu’il ne pénètre dans la maison, une partie de l’air neuf de renouvellement par des tuyaux enterrés dans le sol, à une profondeur de l’ordre de 1 à 2 mètres. Ce système du puits canadien sert surtout de climatisation.
La pompe à chaleur géothermique
* Comment fonctionne une pompe à chaleur géothermique ?
La pompe à chaleur est un système thermodynamique qui récupère la chaleur présente dans un milieu naturel (l’air, l’eau, la terre) pour la diriger vers un autre (par exemple dans un logement pour le chauffer).
Ledispositif de pompe à chaleur fonctionne en fait tel un réfrigérateur (mais à l’inverse, la chaleur est transférée de l’intérieur du réfrigérateur vers l’extérieur).
Le mot de pompe à chaleur (PAC) est surtout utilisé pour désigner des mécanismes de chauffage domestique.
Une pompe à chaleur peut fonctionner uniquement dans un sens pour produire du froid (climatiseur froid seul) ou du chaud (pompe à chaleur solaire) ou bien dans les deux sens (pompe à chaleur réversible qui produit du frais en été et de la chaleur en hiver).
On distingue différents genres de pompe à chaleur : (pompe à chaleur air/air, pompe à chaleur air/eau, pompe à chaleur eau/eau ou pompe à chaleur sol/sol => le premier terme définit l’origine de l’énergie / le deuxième terme définit le type de diffusion possible).
La pompe à chaleur air/air
Dans le cas d’une pompe à chaleur air/air, la chaleur provient de l’air et est transférée directement à l’air du local à chauffer ou à refroidir.
La pompe à chaleur air/air, appelée aussi climatisation réversible, car elle permet de faire du chaud en hiver et du froid en été. En cycle chauffage elle va récupérer les calories de l’air extérieur pour chauffer l’air ambiant du logement. En cycle de rafraîchissement ce sera l’inverse.
Sans capteur à installer et sans autorisation spéciale, la pompe à chaleur air / air peut convenir à n’importe quel genre de logement (neuf, ancien, individuel…). Il existe plusieurs moyens d’utiliser les calories de chauffage captées par une pompe à chaleur (PAC) air / air: les ventilo-convecteurs répartis correctement dans l’ensemble de la maison ou alors des bouches de soufflage intégrées dans le plafond qui vont répartir de manière équitable la chaleur dans l’ensemble de l’habitation.
Elle est très facile d’utilisation et très rapide à installer car cela ne nécessite aucun travaux. De plus, l’investissement pour une pompe à chaleur utilisant l’aérothermie est réduit. Le retour sur investissement est donc plus rapide.
Il faudra prévoir un chauffage d’appoint car la pompe à chaleur air / air capte les calories de l’air ambiant de manière proportionnelle avec la température extérieure: cela signifie que plus l’air est froid, moins la pompe à chaleur air / air va être efficace.
La pompe à chaleur air/eau
Dans le cas d’une pompe à chaleur air/eau, la chaleur est prélevée dans l’air et est transférée à un circuit d’eau qui alimentera par exemple un plancher chauffant et/ou rafraîchissant, des radiateurs ventilo-convecteurs ou aérothermes.
La pompe à chaleur air / eau (également appelée pompe à chaleur aérothermique) est le type de pompe à chaleur le plus répandu en France.
La pompe à chaleur air / eau puisera les calories contenues dans l’air extérieur et les transférer dans votre habitation via un liquide de chauffage, qui circulera alors dans le plancher ou dans un radiateur traditionnel.
De plus, contrairement à la pompe à chaleur air / air, la gêne sonore sera beaucoup moins présente, et vous pourrez bénéficier de l’eau chaude sanitaire. Une installation réversible est également possible pour bénéficier d’une climatisation en été.
L’air chaud pourra passer au choix par des planchers chauffants, des ventilo-convecteurs, des radiateurs à basse température ou par des systèmes de diffusion d’air.
Néanmoins, plus l’air sera froid, et moins votre installation sera performante. En dessous de 3° C, Il sera nécessaire de la compléter par un chauffage d’appoint.
La pompe à chaleur eau/eau
Dans le cas de la pompe à chaleur eau/eau, le système récupère la chaleur dans un circuit d’eau en contact avec un élément qui lui fournira la chaleur (terre, nappe phréatique) pour la diriger vers un autre circuit d’eau (système généralement adopté pour la géothermie).
La chaleur est prélevée dans une nappe phréatique, un lac, une réserve d’eau ou encore un cours d’eau, cette chaleur est ensuite transmise par la pompe à chaleur au circuit d’eau chaude de l’installation de chauffage. Ce type de pompe à chaleur eau / eau est très fiable quelle que soit la température hivernale. Dans certaines régions de France où les températures peuvent descendre très vite, on utilise de plus en plus de pompes à chaleur eau / eau .
Le captage (de 30 à 100 m de profondeur) doit être réalisé par un foreur professionnel et déclaré à la DRIRE (direction régionale de l’industrie, de la recherche et de l’environnement).
L’installation d’une pompe à chaleur eau / eau nécessite de posséder un local technique (cave, sous-sol…).
Ce type de pompe à chaleur implique de creuser deux puits différents: un puits de captage ou d’aspiration et un puits de rejet de cette eau refroidie (aussi appelé puits de restitution). Quelques modèles de pompe à chaleur eau / eau peuvent ne nécessiter qu’un seul forage.
Dans les systèmes à un seul forage, l’eau de nappe prélevée est rejetée dans une rivière, un plan d’eau, une nappe phréatique ou un réseau d’eaux pluviales après que l’on y ait récupéré les calories nécessaires.
Dans le système à deux forages, le deuxième forage sert à réinjecter l’eau utilisée dans la nappe.
La pompe a chaleur (PAC) eau/eau est parfaitement capable en toute saison d’assurer un chauffage central d’excellente qualité avec des rendements nettement supérieurs à une pompe à chaleur air/air ou pompe à chaleur air/eau.
La pompe à chaleur sol/sol
La pompe à chaleur sol/sol prélève la chaleur dans la terre et la diffuse dans la maison via un plancher chauffant. Très efficace, la pompe à chaleur sol/sol est conseillée dans le cadre de construction ou d’importantes rénovations, le plancher chauffant étant un émetteur lourd à installer.
La pompe à chaleur sol/sol prélève la chaleur dans la terre ( grâce à des capteurs horizontaux ou verticaux) et la fait circuler dans la maison grâce à un plancher chauffant. Très efficace, la pompe à chaleur sol / sol est conseillée dans le cadre de construction ou d’importantes rénovations, le plancher chauffant étant un émetteur lourd à installer.
La surface du terrain doit être suffisante pour des capteurs horizontaux (surface de terrain disponible d’environ 1.5 fois la surface à chauffer). Sur cette surface de terrain, aucune plantation avec des racines profondes ne pourra être réalisée.
Autre possibilité : sondes verticales ou capteurs verticaux. Les sondes verticales peuvent atteindre des profondeurs d’environ 100m. La chaleur est transférée par la pompe à chaleur au circuit d’eau chaude de l’installation de chauffage.
* Quels sont les avantages d’une pompe à chaleur géothermique ?
Les avantages d’une pompe à chaleur air/air
La pompe à chaleur air/air évite les déperditions en réchauffant directement l’air présent dans les pièces. La température choisie par les habitants est constante dans toute la pièce. De plus, la pompe à chaleur air/air assainit l’atmosphère en installant des filtres dans les splits des échangeurs, contre les acariens, les pollens ou la cigarette.
Par ailleurs, cette pompe à chaleur est réversible c’est-à-dire qu’elle rafraîchit la maison l’été et la chauffe l’hiver. Elle ne nécessite pas de radiateur supplémentaire, pas de gros travaux et n’a besoin que de très peu d’entretien.
Les avantages de la pompe à chaleur air/eau
La pompe à chaleur air/eau fonctionne en mode chauffage (hiver) et rafraîchissement (été, plancher chauffant). Elle est simple à installer et il est possible de bénéficier de l’eau chaude sanitaire. Elle est idéale pour les petits terrains et facile à mettre en oeuvre car elle ne demande pas de surface de captage.
Par ailleurs, en 2015 , l’installation d’une pompe à chaleur air/eau vous permet de bénéficier d’un crédit d’impôt de 30 % bien que ce soit le dispositif de pompe à chaleur le moins cher pour un COP de 3,5 à 4.
Les avantages de la pompe à chaleur eau/eau
La pompe à chaleur eau/eau permet de maintenir la nappe phréatique à une température constante d’environ 10°. De plus, quelque soit la température extérieure, cette pompe fonctionne à un haut niveau de rendement. D’ailleurs, elle produit à la fois de l’eau chaude pour le chauffage mais également de l’eau chaude sanitaire.
Enfin, son coût d’exploitation est très faible.
Les avantages de la pompe à chaleur sol/sol
La pompe à chaleur sol/sol a une bonne performance car elle fonctionne en autonomie sans chauffage d’appoint, elle permet de chauffer l’eau chaude sanitaire et, dans certains cas, de rafraîchir, ce qui en fait une technologie bien maîtrisée. Cette pompe est compatible uniquement avec des radiateurs basse température et/ou plancher chauffant.
Par ailleurs, pour ce dispositif, une grande suface de jardin est nécessaire pour des capteurs horizontaux, et pour les capteurs verticaux, il y a un surcoût de forage.
Le puits canadien ou le puits provençal
* Comment fonctionne un puits canadien ?
Le puits canadien consiste à faire circuler, avant qu’il ne pénètre dans la maison, une partie de l’air neuf de renouvellement par des tuyaux enterrés dans le sol, à une profondeur de l’ordre de 1 à 2 mètres.
En hiver, le sol à cette profondeur est plus chaud que la température extérieure. L’air froid est alors préchauffé lors de son passage dans ce circuit sous-terrain.
En été, de la même manière, l’air passant dans les tubes enterrés prélève la fraîcheur du sol et l’introduit dans la maison, même par +30°C extérieur, l’air peut arriver entre 15 et 20°C ! Dans ce cas, le puits canadien est appelé puits provençal.
Composition d’un puits canadien:
- Une entrée d’air neuf : une bouche d’aspiration de l’air, avec une grille et un filtre.
- Des conduits enterrés récupérateurs : un ou plusieurs tuyaux pour le passage de l’air avec une pente supérieure à 2 % pour permettre l’évacuation des condensats et ainsi éviter les risques de moisissure et d’humidité résiduelle.
- Un regard de visite pour inspecter votre installation.
- Un by-pass pour court-circuiter le puits canadien, à l’inter-saison. Il peut en effet être plus intéressant de prendre directement l’air extérieur sans passer par le puits canadien. C’est à cet instant qu’entre en action le relais by-pass commandé par une sonde thermique extérieure.
- Un ventilateur pour forcer et réguler le débit de l’air à distribuer dans la maison.
- Un système de ventilation simple flux ou double flux en fonction des besoins énergétiques de votre maison.
Se servir du puits canadien sans utiliser la VMC (ventilation mécanique contrôlée) est moins efficace. En effet, la VMC est un dispositif qui assure le renouvellement de l’air à l’intérieur des pièces, notamment pour les pièces humides (salles de bains, toilettes…), ce qui permet de réaliser des économies de chauffage.
Coupler le puits canadien avec une centrale double-flux(VMC) sera donc recommandée.
La Centrale double-flux VMC va permettre de gérer les flux d’air entrant et sortant de l’habitation. L’air vicié aspiré dans les pièces humides du lieu (wc, salle de bain, cuisine) passe par un échangeur. C’est cet échangeur qui va capter les calories et les transmettre à l’air entrant du Puits canadien (l’air renouvelé et soufflé dans l’habitation sera aux environs de 18°).
En fonction du volume renouvelé et de la qualité d’isolation de l’habitation, c’est une partie ou la totalité du besoin de chauffage qui va être assuré par ces 2 systèmes couplés ensemble : puits canadien et centrale double-flux VMC.
* Quels sont les avantages d’un puits canadien ?
Le puits canadien permet de faire des économies sur votre facture d’énergie, mais il est également écologique dans la mesure où il fait appel à une ressource propre, gratuite et inépuisable.
Il fait preuve d’une certaine fiabilité énergétique: ses coefficients de performance peuvent atteindre des valeurs entre 10 et 20 (contre 2 à 4 pour des climatisations classiques). De plus, son coût énergétique est très faible par rapport à une climatisation classique, de même que son coût de maintenance.
Par ailleurs, il est tout à fait possible d’intégrer le puits canadien avec d’autres dispositifs de climatisation.
Cependant, l’inconvénient de ce mécanisme est essentiellement financier puisqu’il nécessite l’installation d’un double réseau de conduites et d’un échangeur thermique au niveau de l’extracteur. De plus, la pose d’une ventilation double flux nécessite d’être planifiée dès la conception de la maison.
Enfin, si vous construisez votre maison, songez à la nouvelle Réglementation Thermique 2012 qui vous impose de réduire notablement vos consommations d’énergie notamment en chauffage et en climatisation! C’est pourquoi les systèmes que proposent la géothermie peuvent alors être des solutions idéales! Pour tout connaître sur la RT 2012, venez visiter notre page!
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