comment ça marche ?

En fonction du terrain et des ressources disponibles, plusieurs types d'installations géothermiques sont possibles.

1. 4 techniques de captage.

A. Le captage horizontal.

Les calories sont extraites du sol au moyen d'un fluide caloporteur circulant à l'intérieur de tubes enterrés à environ 20 cm sous le point de gelée de la région, c'est à dire à une profondeur d'au moins 80 cm.

2 solutions existent :
• les capteurs en cuivre gainés font partie intégrante de la Pompe A Chaleur et le fluide caloporteur est le fluide frigorigène de la Pompe A Chaleur,
• le réseau de capteurs est distinct de la Pompe A Chaleur et connecté à cette dernière. Les capteurs sont en polyéthylène et le fluide caloporteur est de l'eau glycolée. Un circulateur est nécessaire.

B. Le captage vertical.

Les calories sont extraites au moyen d'un fluide caloporteur circulant à l'intérieur d'une ou plusieurs sondes géothermiques verticales constituées de tubes en polyéthylène haute densité (PEHD).

C. Le captage sur nappe phréatique.

Pour extraire les calories d'une nappe phréatique, il faut 2 forages d'eau : un pour la production de chaleur et l'autre pour rejeter l'eau dans la nappe. On appelle aussi cette solution l'aquathermie. Elle suppose évidemment la présence d'une nappe d'eau souterraine proche du bâtiment.

D. Une solution moins répandue : les corbeilles géothermiques.

Un fluide caloporteur récupère l'énergie du sol via un échangeur en tube spiralé disposé dans le sous-sol, à moins de 5 mètres de profondeur. Les besoins d'une maison individuelle peuvent nécessiter la mise en place de 5 à 10 corbeilles.

2. La Pompe A Chaleur, cœur du dispositif.

La Pompe A Chaleur permet d'exploiter les calories du sol et de les transformer en chaleur ou en froid. Elle est composée de plusieurs éléments dont les 4 principaux sont l'évaporateur, le compresseur, le condenseur et le détendeur.

Le cycle thermodynamique d'une Pompe A Chaleur.
• Évaporation. Le fluide frigorigène est évaporé à basse pression et à basse température, en utilisant l'énergie de la source de chaleur (capteur horizontal, capteur vertical ou forage sur eau de nappe).
• Compression. La vapeur du fluide frigorigène est comprimée à une pression supérieure au moyen du compresseur électrique, ce qui entraîne une élévation de la température.
• Condensation. La vapeur du fluide frigorigène à haute pression est condensée à haute température puis la chaleur dissipée dans l'émetteur (plancher chauffant, radiateurs, ventilo-convecteurs, etc.).
• Détente. Le fluide frigorigène liquide est détendu depuis une pression élevée à une pression basse. Il s'en suit une chute de la température, et le cycle recommence.
Schéma présent sur votre guide original page 7.

3. La restitution de l'énergie géothermique dans la maison.

A. Chauffer la maison.

C'est principalement pour répondre aux besoins de chauffage que les propriétaires installent une Pompe A Chaleur géothermique dans leur logement. La chaleur est distribuée via des radiateurs, des ventilo-convecteurs ou un plancher chauffant.

Un plancher chauffant est facile à mettre en place dans une construction neuve mais entraîne des travaux conséquents pour un logement déjà construit.

B. Produire de l'eau chaude sanitaire.

Il suffit pour cela de coupler un ballon à la Pompe A Chaleur ou d'utiliser une Pompe A Chaleur double service, avec ballon intégré. Le choix dépend de la puissance et de la technologie retenues.

Avec une Pompe A Chaleur, le coût de production de l'eau chaude sanitaire nécessaire pour une famille de 4 personnes est d'environ 180 € par an, alors qu'il est de 600 € par an avec un cumulus électrique (sur la base d'un besoin journalier de 250 litres à 50°C sur 365 jours et d'un coefficient de performance de la Pompe A Chaleur (COP) moyen de 3,8 pour l'eau chaude sanitaire.

C. Climatiser ou rafraîchir sa maison en été.

Avec les pompes à chaleur dites "réversibles", le fonctionnement peut être inversé. En hiver, la chaleur prélevée dans le sol sert à chauffer le bâtiment. En été, la chaleur prélevée dans le bâtiment est rejetée dans le sol, ce qui permet de refroidir le bâtiment.

Dans le cas d'un captage dit "fermé" (captage horizontal avec eau glycolée, sondes verticales, corbeilles) une grande partie de cette énergie va se stocker naturellement dans les capteurs durant la saison estivale. Lors du démarrage du chauffage, la Pompe A Chaleur valorisera cette chaleur stockée et aura un rendement plus important.

Le "géocooling" est un moyen très économique pour rafraîchir naturellement un bâtiment. Il suffit pour cela de s'affranchir de la Pompe A Chaleur en interposant un échangeur de chaleur entre le circuit de chauffage et le système de captage (capteurs fermés, forage d'eau). La Pompe A Chaleur est à l'arrêt et la chaleur est transférée directement du bâtiment vers le système de captage. Seuls les circulateurs ou les pompes hydrauliques de forage sont en fonctionnement.

Ce mode de rafraîchissement permet de prolonger la durée de vie de la Pompe A Chaleur et de consommer très peu d'énergie avec un très bon rendement. Pour 1 kWh d'électricité consommée (par le circulateur ou la pompe hydraulique), on produit 50 kWh de froid.

Principe du Géocooling.
• Pompe A Chaleur.
• Échange de chaleur et absorption.
• Stockage de chaleur dans le sol.