FORAGE GEOTHERMIQUE
Le forage géothermique
Les pompes à chaleur géothermiques permettent de récupérer la chaleur du sol pour la redistribuer dans le logement. Les calories de la terre sont emmagasinées par des capteurs. C’est ici que les différentes pompes à chaleur se distinguent. En effet, il existe actuellement trois types de capteurs:le captage horizontal, le captage vertical au sol et le captage vertical sur nappe phréatique. Chacune de ces solutions requiert une installation spécifique.
Le captage horizontal
Les capteurs horizontaux peuvent être envisagés lorsque le logement à chauffer dispose d’un grand jardin. Il faut prévoir un terrain au moins égal à une fois et demie la surface à chauffer. Cette solution nécessite que l’installation soit entièrement réalisée par un professionnel qualifié.
Les capteurs horizontaux doivent être enfouis à une profondeur allant de 0,6 à 1,2m. L’installation de ce type de capteurs peut se faire par notre société comme la notre.
forage dirigé.
Le forage horizontal dirigé consiste utiliser une plate-forme de forage de surface pour installer tuyaux, conduits ou câbles sans ouverture de tranchée dans un arc peu profond, donc en ignorant la plupart des obstacles naturels et des infrastructures.
Ce procédé permet de placer sous des obstacles, une ou plusieurs conduites en partant de la surface et en ressortant également en surface, de sorte qu’aucune fouille ni terrassement n’est nécessaire. Lors du forage initial ou « tir pilote» , un outil de guidage assure une trajectoire précise. Ensuite un aléseur suivi de la canalisation est retiré dans l’autre sens.
fonçage.
Cette technique est la plus appropriée lorsque les travaux ne doivent pas perturber l’environnement en surface. Les conduits sont alors creusés en poussant des gaines en acier dans le sol. Le forage de ce type de trou nécessite que deux puits soient creusés : un d’entrée et un de sortie. Une machine creuse alors le sol à partir du premier puits pour atteindre le deuxième. Pour cela, l’appareil insère des pics ou « crayons cylindriques » dans la terre. On pousse ensuite le tuyau ou la canalisation par le puits d'entrée.
Contrairement à la construction en tranchée ouverte, le fonçage désigne une construction sans tranchée. La pose de tuyaux sans tranchée est une procédure majoritairement souterraine qui n'implique pas de déblayer la partie du sol située au-dessus.
FORAGE GEOTHERMIQUE VERTICAL
LES SONDES VERTICALES
Ce procédé consiste à enterrer une sonde verticale en polyéthylène à une profondeur pouvant aller jusqu’à 100m ou 200m. Cette sonde, qui capte les calories contenues dans le sol permet de faire circuler une eau glycolée qui capte les calories du sol. La sonde geothermique est connectée à une pompe à chaleur qui restitue la chaleur dans la maison.
ou capteurs verticaux
Les capteurs verticaux sont conseillés lorsque le logement à chauffer ne dispose pas d’un terrain important. Cette solution nécessite une surface de quelques mètres carrés seulement. Par ailleurs, ces capteurs sont connus pour être plus performants que le système de captage horizontal car, en descendant jusqu’à 100m ou 200m de profondeur, ils ne sont pas sensibles aux changements de température. Les capteurs verticaux peuvent récupérer la chaleur dans :
le sol.
Dans ce cas, il sera nécessaire de creuser un trou d’une profondeur allant de 30 à 200 mètres. La longueur du forage varie en fonction des besoins de chauffage car la chaleur emmagasinée par le sol augmente d’environ 1°C par mètre de profondeur. Un tuyau de polyéthylène ou de cuivre gainé de polyéthylène sera ensuite inséré dans le forage, un liquide caloporteur y circulera et captera la chaleur de la terre.
une nappe phréatique.
Cette solution nécessite deux forages. L’un formera un puits d’aspiration qui permettra à la pompe à chaleur d’aspirer l’eau chaude de la nappe pour en récupérer les calories. Le deuxième forage permettra de créer un puits de restitution qui servira à rejeter l’eau refroidie par la pompe à chaleur dans la nappe.
Il faut noter qu’un forage vertical, qu’il soit réalisé dans le sol ou sur une nappe phréatique, nécessite une déclaration auprès de la Direction Régionale de l’Industrie, de la Recherche et de l’Environnement (DRIRE) en plus de l’autorisation délivrée par la mairie.
Quelle profondeur forage pour la géothermie ?
Les capteurs verticaux peuvent récupérer la chaleur dans : le sol. Dans ce cas, il sera nécessaire de creuser un trou d'une profondeur allant de 30 à 200 mètres. La longueur du forage varie en fonction des besoins de chauffage car la chaleur emmagasinée par le sol augmente d'environ 1°C par mètre de profondeur.
Les pompes à chaleur
Pompe à chaleur géothermique : combien ça coûte en 2023 ?
Le prix d'une pompe à chaleur géothermique se situe entre 20000 et 40000€. Le tarif varie selon la puissance de l'équipement, sa marque, la main d'oeuvre, mais aussi et surtout le type de captation (captation horizontale ou verticale).
Ainsi, selon le type de captage, comptez
entre 13000€ et 23000€ pour des capteurs horizontaux, et entre 15000€ et 25000€ pour des capteurs verticaux.
Quelles sont les conditions pour installer une pompe à chaleur ?
La pompe à chaleur ou PAC
La PAC permet de distribuer la chaleur emmagasinée par les capteurs au bâtiment en suivant 4 étapes :
- La chaleur captée du sol est transmise au PAC par un fluide caloporteur.
- Elle réchauffe le fluide frigorigène jusqu’à le transformer en gaz.
- Ce dernier est compressé et mis sous haute pression à l’aide d’un compresseur.
- Cette vapeur haute pression transmet la chaleur à l’eau du circuit de chauffage et repasse ensuite à l’état liquide.
Une pompe à chaleur consomme de l’électricité pour fonctionner
En principe, la chaleur circule toujours d'un niveau de température plus élevé vers un niveau plus bas. Une pompe à chaleur permet de contrer ce phénomène grâce à un cycle de pression et de dépression de la chaleur sans perte d’énergie.
La chaleur est ainsi absorbée depuis la source naturelle par un fluide frigorigène liquide qui s'évapore, même à des températures relativement basses. Ainsi, l'énergie thermique peut être extraite, même d’un sol enneigé par exemple, grâce à une pompe à chaleur géothermique.
Le compresseur de la pompe à chaleur comprime les fluides frigorigènes. Cela entraîne une augmentation de la température. La chaleur est transférée au circuit de chauffage. Une fois cette opération effectuée, la pression redescend à son niveau initial grâce à un détendeur. C’est lui qui a besoin d’électricité.
Cependant, la consommation d’électricité reste plus faible qu’avec des systèmes de chauffage classiques. Pour obtenir une bonne estimation de la quantité d’énergie consommée par une PAC, il est recommandé de calculer sa consommation en kWh.
Le principe de la pompe à chaleur
Une pompe à chaleur capte les calories présentes dans une source froide (l’air, l’eau ou le sol) pour les restituer à une source chaude (fluide, gaz).
Selon le sens du pompage, la pompe à chaleur permet d’augmenter la température de la source chaude (chauffage) ou de réduire la température de la source froide (réfrigération).
Les pompes à chaleur sont présentes dans plusieurs appareils : les réfrigérateurs, les climatiseurs et les PAC de chauffage.
Dans le cas d’une PAC de chauffage, les calories sont extraites de l’air, de l’eau ou du sol et restituées sous forme de chaleur vers des radiateurs ou un plancher chauffant basse température. Une PAC est dite “réversible” lorsqu’elle permet de chauffer en hiver et réfrigérer en été.
Fonctionne ment de la PAC
Le système d’une pompe à chaleur est constitué de 4 organes principaux : l’évaporateur, le compresseur, le condenseur et le détendeur. Chacun de ces organes agit sur un fluide frigorigène, permettant à celui-ci de capter puis transmettre la chaleur.
Dans l’évaporateur, le fluide frigorigène capte la chaleur présente dans la source froide (air, eau ou sol). Le fluide monte en température et se transforme en vapeur à basse pression.
Le compresseur aspire le fluide frigorigène vaporisé puis le comprime. Le gaz sous haute pression atteint une température de 90 °C.
Dans le condenseur, le gaz transmet une partie de sa chaleur au circuit de chauffage. Sa température baisse, il se condense et redevient liquide.
Toujours sous haute pression, le fluide passe dans le détendeur. Sa pression chute et sa température baisse. Il peut repasser dans l’évaporateur pour un nouveau cycle.
La pompe à chaleur réversible pour produire du froid
Un autre type de pompe à chaleur, plus complet, permet de faire encore plus d’économies d’énergie. Les pompes à chaleur réversibles peuvent en effet s’avérer très intéressantes en cas de forte chaleur !
Ce type de pompe à chaleur permet à la fois de produire de la chaleur en hiver, mais également de rafraîchir votre logement en été. Pour passer en mode “refroidissement”, la pompe à chaleur réversible inverse son cycle thermique en récupérant cette fois les calories contenues dans l’air ambiant intérieur du logement pour les évacuer à l’extérieur. Ce processus a pour effet de faire baisser la température.
La consommation d’une pompe à chaleur réversible reste donc faible et permet d’économiser beaucoup d’énergie en comparaison d’un système de climatisation standard. Son prix d’installation est toutefois légèrement plus élevé.
Une pompe à chaleur et son coefficient de performance
Toutes les pompes à chaleur n’ont pas les mêmes performances. Leur consommation énergétique peut donc sensiblement varier selon le modèle que vous allez choisir.
Le coefficient de performance (COP)
Le rendement d’une pompe à chaleur correspond au ratio entre l’énergie restituée sous forme de chaleur et l’énergie consommée pour la produire.
Le facteur de performance annuel est déterminant pour le calcul de la consommation électrique de la pompe à chaleur. Il exprime le rapport entre l'énergie de chauffage produite et l'énergie électrique utilisée. Cela signifie le nombre d'unités de chaleur que vous obtenez à partir d'une unité d'électricité sur une moyenne annuelle.
Le ratio doit être approprié. En effet, l'électricité est une forme d'énergie relativement coûteuse à produire. En France, elle est principalement produite dans des centrales nucléaires. Il est donc d'autant plus important, en termes d'avantages environnementaux, de maintenir la consommation d'énergie à un niveau relativement bas ou d'utiliser de l'électricité autoproduite.
Comment calculer la consommation d'électricité d'une pompe à chaleur ?
C’est donc le COP (ou coefficient de performance) qui va vous donner une idée de l’empreinte énergétique de la pompe à chaleur. Sa consommation va bien sûr dé
Quels sont les facteurs qui influencent la consommation d’une PAC ?
Il existe plusieurs facteurs qui influencent la consommation en énergie des pompes à chaleur :
- la surface du logement à chauffer et sa hauteur sous plafond ;
- le nombre de personnes vivant dans le logement
- la qualité de l’isolation du logement ;
- le climat extérieur : plus il fait froid ou chaud, plus la pompe à chaleur consomme d’électricité pour produire de la chaleur ou de la fraîcheur.
- Il est donc important de bien dimensionner son système de pompe à chaleur, et notamment le nombre de radiateurs. Un dimensionnement sous-évalué implique une consommation d’énergie plus importante.
Dans certains cas, cela nécessite d’installer des chauffages d’appoint plus gourmands en énergie.
La différence entre radiateur basse température et radiateur haute température ?
La différence est la température de l'eau du chauffage central qui diffère entre ces 2 types de radiateurs. La température de l’eau circulant dans un radiateur basse température se situe entre 30°C et 55°C au lieu de 75°C et 85°C dans un radiateur haute température.
Pompe à chaleur pour radiateur basse température
Installer une pompe à chaleur basse température est la meilleure solution pour ce type de radiateur. Les pompes à chaleur air eau et eau eau sont “basse température” en offrant une eau chauffée entre 55°C et 60°C. Les PAC air eau présentent des COP ou coefficient de performance allant jusqu’à 5,11 (à température air extérieur +7 °C et température eau à la sortie +35 °C).
Pompe à chaleur pour radiateur haute température
Ces radiateurs doivent normalement être raccordés à une pompe à chaleur haute température. Les pompes à chaleur hybrides fioul ou gaz sont compatibles avec des radiateurs haute température car elles chauffent l’eau jusqu’à 80°C.