Définition de la géothermie
Provenant du grec « géo » signifiant la Terre et thermos signifiant chaleur, la géothermie fait référence à l’énergie thermique provenant du sous-sol (calories présentes sous la terre) qui est convertie en chaleur. Ella a d’autres définitions, mais celle-ci convient le mieux lorsqu’on parle de systèmes de chauffage et de climatisation ou en gros de confort thermique principalement dans les habitations, maisons et appartements confondus. Ce qu’il faut savoir, c’est que l’énergie géothermique est exploitée depuis des millénaires pour chauffer ou disposer d’eau chaude dans la Rome antique, en Chine et dans le bassin méditerranéen. La géothermie aujourd’hui est généralement utilisée pour déterminer un type de pompe à chaleur : pompe à chaleur géothermique ou pac par géothermie.
Fonctionnement d’une pompe à chaleur par géothermie
Un appareil utilisant l’énergie géothermique fonctionne sur un principe thermodynamique à la manière d’un réfrigérateur, mais en mode inversé. En effet, au lieu de produire du froid en captant les calories présentes dans l’environnement, la pompe à chaleur par géothermie puise l’énergie contenue dans le sous-sol pour la transformer en chaleur afin de la diffuser à l’intérieur du logement pour améliorer le confort des occupants ou encore pour produire de l’eau chaude sanitaire. On peut résumer le fonctionnement de la géothermie d’une pac en 4 phases :
- 1ère phase : prélèvement de l’énergie sous-terraine via des capteurs enterrés pour la transférer vers un liquide caloporteur qui se condense afin de se transformer en vapeur à basse pression ;
- 2ème phase : transfert de la vapeur à basse pression au compresseur de la pompe à chaleur géothermique pour la comprimer davantage afin de devenir de la vapeur à haute pression ;
- 3ème phase : condensation de la vapeur produisant de la chaleur pour alimenter différentes unités de chauffage (plancher chauffant, radiateur, ventilo-convecteur à eau…) ou un circuit d’ECS (eau chaude sanitaire) ;
- 4ème phase : passage de liquide caloporteur à son état initial via le détendeur afin de démarrer un nouveau cycle.
Géothermie : méthodes de captage et technologies utilisées
Par rapport à l’aérothermie, la géothermie utilise un système particulier pour capter l’énergie en sous-sol. Il s’agit de capteurs pouvant être enterrés à une certaine profondeur en fonction du type de pompe à chaleur :
| Mode de captage horizontal | Mode de captage vertical |
Mode de captage vertical sur nappe phréatique |
|---|---|---|
|
- travaux de terrassement nécessaires ; |
- travaux de forage nécessaire ; |
- travaux de forage nécessaire ; |
Concernant les technologies utilisées, elles sont au nombre de 3 : fluides intermédiaires, détente directe et mixte :
- Technologie géothermique à fluides intermédiaires : installation disposant de 3 circuits de fluide -> un circuit reliant les capteurs, un circuit situé dans la PAC en elle-même et un circuit dans les émetteurs de chaleur.
- Technologie géothermique à détente directe : installation disposant d’un seul circuit de liquide caloporteur reliant les capteurs, la pompe à chaleur en elle-même et les émetteurs de chaleur.
- Technologie géothermique mixte : installation disposant de 2 circuits de fluide -> un circuit reliant les capteurs et la pompe à chaleur et un circuit dans les émetteurs de chaleur.
Types de pompe à chaleur par géothermie
Trois types de chauffage par géothermie sont disponibles pour répondre aux besoins de tout un chacun en matière de confort thermique, mais également de budget :
| Types de PAC géothermique | Modes de captage | Technologies |
|---|---|---|
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Pompe à chaleur géothermique |
Captage horizontal | Technologie à détente directe |
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Pompe à chaleur géothermique |
Captage horizontal | Technologie mixte |
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Pompe à chaleur géothermique |
Captage vertical sur nappe phréatique | Technologie à fluides intermédiaires |
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Pompe à chaleur géothermique |
Captage horizontal ou vertical | Technologie à fluides intermédiaires |
Géothermie : avantages et inconvénients
Il y a plusieurs avantages à faire installer une pompe à chaleur géothermique, dont voici les principaux :
- Écologique : La pompe à chaleur par géothermie utilise une source d’énergie dite écologique ou verte laquelle est l’énergie contenue dans le sous-sol ou de l’eau de la nappe phréatique. En plus, celle-ci est inépuisable et gratuite.
- Efficacité énergétique élevée : Par rapport aux autres systèmes de chauffage et de climatisation réversible, la pompe à chaleur géothermique dispose du coefficient de performance thermique le plus élevé -> COP de 5 (5 kWh d’énergie produite pour 1 kWh d’électricité consommée) pour la PAC eau-eau.
- Rendement optimal et constant : Peu importe la température à l’extérieur, cela n’influencera pas le rendement de la pompe à chaleur. En effet, même s’il fait -20 °C ou -25 °C dehors, cela n’affectera pas la température en sous-sol.
- Système autonome : Contrairement aux pompes à chaleur aérothermiques, les PAC par géothermie n’ont pas besoin d’un système d’appoint en chauffage. Elles fonctionneront toujours de manière optimale même si la température extérieure est très basse, en dessous de -20 °C.
- Système compatible : Avec une pompe à chaleur géothermique, il n’y a pas besoin de remplacer son ancien système de chauffage (radiateur en fonte, plancher chauffant…). La seule condition est que ce dernier ait été dimensionné par un professionnel certifié RGE (Reconnu Garant de l’Environnement).
- Faible coût de fonctionnement : Parmi tous les systèmes de chauffage et de climatisation réversible, la PAC par géothermie a le coût de fonctionnement le plus bas, moins de 4 €/m²/an ce qui fait moins de 200 € pour un logement avec une superficie à chauffer de 50 m².
Du côté des inconvénients, ceux-ci ne concernent pas les équipements en eux-mêmes, mais plutôt leur coût : achat, forage ou terrassement, installation, mise en service et entretien. Il faudra compte à partir de 10 K € pour l’achat de la pompe à chaleur, à partir de 5 K € pour son installation, 100 €/mètre linéaire pour le forage, jusqu’à 200 €/m² chauffé pour le captage, etc.
