Principe d’une pompe à chaleur géothermique
Le fonctionnement d’une pompe à chaleur géothermique repose sur l’utilisation de l’énergie présente dans le sol contrairement à l’aérothermie captant les calories contenues dans l’air. L’énergie dans le sol est prélevée par des capteurs souterrains, lesquels les transmettent à la PAC pour la diffuser sous forme de chaleur dans toute l’habitation. Lorsqu’il s’agit de chauffage d’habitations individuelles, on parle alors de « géothermie très basse énergie », ce qui signifie que les ressources captées ont une température inférieure ou égale à 30 °C. L’échange calorifique entre les capteurs et la pompe à chaleur se fait par liaison frigorifique (circuit de fluide frigorigène) ou via un circuit d’eau glycolée.
De quoi se compose une pompe à chaleur géothermique
Le fonctionnement d’une pompe à chaleur géothermique est assuré par différents éléments, dans l’ordre du cycle suivant :
- un évaporateur chargé d’évaporer le fluide frigorigène (passage de l’état liquide à l’état gazeux) au contact des calories captées ;
- un compresseur chargé d’aspirer le fluide vaporisé puis d’élever sa température ;
- un condensateur chargé de faire revenir le fluide frigorigène à l’état liquide ;
- un détendeur chargé d’abaisser la pression du liquide frigorigène pour qu’un nouveau cycle puisse se faire.
Méthode de captage d’une pompe à chaleur géothermique
Concernant le fonctionnement d’une pompe à chaleur géothermique, celle-ci ne peut se faire sans l’utilisation de capteurs enfouis dans le sol. Ce sont ces derniers qui sont chargés de récupérer l’énergie contenue dans le sous-sol. Actuellement, il existe trois méthodes de captage suivant le type de PAC géothermique : le captage à l’horizontale, le captage à la verticale et le captage sur nappe phréatique.
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Mode de captage de l’énergie en sous-sol |
Caractéristiques |
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| Captage à l’horizontale | - mode de captage le plus courant recommandé dans le cadre d’un projet de construction neuve ; - adapté aux pompes à chaleur géothermique sol-sol, sol-eau et eau glycolée-eau ; - travaux de terrassement sur un terrain avec une superficie de 1,5 à 2 fois la surface à chauffer ; - capteurs enterrés entre 0,60 m et 1,20 m de profondeur ; - un fluide frigorigène circule dans le circuit des capteurs pour puiser les calories contenues dans le sol. |
| Captage à la verticale | - mode de captage recommandé dans le cadre d’une rénovation ; - principalement conseillé pour les terrains avec une petite superficie ; - travaux de forage nécessaires ; - capteurs installés à une profondeur jusqu’à 100 m ; - méthode de captage plus efficace que le captage à l’horizontale puisque l’énergie est puisée à une certaine profondeur qui n’est pas affectée par la température extérieure. |
| Captage sur nappe phréatique | - mode de captage à la verticale adaptée aux habitations situées au-dessus d’une nappe phréatique ; - travaux de forage de puits à moins de 100 m de profondeur ; - dans le cas d’un puits, l’eau est puisée puis déversée dans un réseau d’eaux pluviales ou un cours d’eau ; - dans le cas de deux puits, le second servira à déverser l’eau utilisée par le matériel (ce système permet de préserver la nappe phréatique) ; - méthode de captage le plus performant grâce à une température de l’eau située entre 8 °C et 12 °c permettant ainsi d’obtenir un COP de 5, c’est-à-dire pour 1 kWh d’électricité consommée, l’appareil restitue 5 kWh d’énergie sous forme de chaleur. |
Différents types de pompe à chaleur géothermique
Le fonctionnement d’une pompe à chaleur diffère suivant la source d’énergie qu’il utilise. On distingue principale 3 types de système de chauffage par géothermie :
- Pompe à chaleur sol-sol : Ce type de pompe à chaleur utilise les calories contenues dans le sol pour les transformer en chaleur. Ces calories sont puisées par des capteurs installés à l’horizontale dans le sol. Un seul circuit de fluide frigorigène assure le transfert des calories des capteurs vers la pompe à chaleur et les émetteurs (radiateurs et plancher chauffant).
- Pompe à chaleur sol-eau : Ce type de pompe à chaleur fonctionne de la même manière qu’une PAC sol-sol à la seule différence près qu’un circuit d’eau relie la PAC aux émetteurs permettant ainsi de produire de l’eau chaude sanitaire plus naturellement.
- pompe à chaleur eau eau : Ce type de pompe à chaleur utilise les calories contenues dans la nappe phréatique. Le mode de captage utilisé est alors le captage à la verticale sur nappe. Pour ce type de PAC, 3 circuits de fluides assurent les transferts thermiques.
- Pompe à chaleur eau glycolée-eau : Il s’agit d’une forme particulière de PAC eau-eau fonctionnant avec de l’eau glycolée au lieu du fluide frigorigène pour transférer la chaleur.
Installation d’une pompe à chaleur géothermique
Une PAC géothermique doit obligatoirement être installée par un artisan certifié RGE (Reconnue Garant de l’Environnement). Il est le seul habilité à manipuler le fluide frigorigène utilisé par ce type d’appareil dans la mesure où celui-ci peut être dangereux pour la santé et pour l’environnement. Heureusement qu’il circule en circuit fermé, mais il ne faut pas prendre le risque de manier. Concernant les travaux de terrassement et de forage, ils sont généralement effectués par un professionnel certifié QualiForage afin d’assurer une bonne mise en place de l’installation et pour que celle-ci fonctionne de manière optimale. Généralement, l’artisan chargé d’installer la PAC sous-traite les travaux de forage et de terrassement dans le cas où il n’a pas la qualification nécessaire pour le faire.
