Pour se chauffer, d'autres alternatives existent que les chauffages classiques électriques ou au gaz. Le chauffage bois se démarque de plus en plus, tout comme la géothermie ! Parce que les énergies renouvelables ont le vent en poupe et qu'il est vraiment temps de songer à faire des économies, découvrez le fonctionnement des pompes à chaleur géothermiques ! Qu'est-ce que la géothermie ? Comment fonctionne une pompe à chaleur géothermique ? Quels sont ses principaux avantages et inconvénients ? Quel budget prévoir pour l'installation d'un chauffage par géothermie ? On vous dit tout !
Au cœur des énergies renouvelables, la pompe à chaleur (PAC) est adaptée à la construction de maisons individuelles et à la rénovation d’un système de chauffage dès lors que l’aménagement du jardin n’est pas terminé. Découvrez comment !
Découvrez en vidéo comment fonctionne une pompe à chaleur ?
Qu'est-ce que la géothermie ? Fonctionnement d'une pompe à chaleur géothermique
Vous en avez assez de devoir payer des factures toujours plus importantes de chauffage et vous voudriez profiter des aides que l'État a mis en place pour procéder à des travaux de rénovation énergétique ? Pourquoi ne pas opter pour un chauffage par géothermie ?
La pompe à chaleur géothermique, appelée aussi PAC géothermique, utilise la chaleur contenue dans le sol, pour la transformer en chauffage dans votre maison. Elle peut remplacer ou venir en complément de votre système de chauffage actuel. C'est précisément ce que vous recherchez ? Vous pouvez choisir l'option qui vous convient le plus et diviser par 3 ou 4 votre facture de chauffage annuelle, en exploitant une énergie gratuite et renouvelable !
👉 Le chiffre à retenir: Le segment des pompes à chaleur géothermiques résidentielles a connu une renaissance en 2023, enregistrant une croissance de 15 %. Cette progression indique un regain d'intérêt pour la géothermie dans le contexte actuel de crise énergétique.
Quelles sont les 4 solutions de captage géothermique possibles ?
Des capteurs, installés horizontalement, ou verticalement, dans votre terrain, puisent les calories du sol pour les restituer dans votre logement sous forme de chauffage. Et ce, grâce à une pompe à chaleur géothermique, elle-même alimentée par un liquide caloporteur, amené à circuler en circuit fermé. Vous profitez ainsi de la chaleur présente sous terre, bien plus importante que celle de l'air, tout au long de l'année, aussi bien de jour comme de nuit et peu importe les conditions météorologiques. Selon votre environnement, si vous rénovez ou si vous construisez, il ne sera pas forcément possible d’installer tous les types de PAC. Voyons quelles sont les solutions de géothermie !
Dans la PAC géothermique, le prélèvement de la chaleur se fait à l’aide de tubes enterrés dans le sol. Vous avez la possibilité de choisir entre des capteurs horizontaux ou verticaux, en fonction des caractéristiques de votre terrain et de vos envies :
eau glycolée/eau : dans ce type de pompe à chaleur, la chaleur du sol est transmise aux capteurs grâce à un mélange d’eau et d’antigel en circuit fermé. Le générateur évapore et condense alternativement son fluide frigorigène pour chauffer, soit l’eau d’un réseau de radiateurs classiques haute température (HT) si vous gardez votre installation actuelle en cas de rénovation, soit l’eau d’émetteurs et planchers basse température (BT) si vous souhaitez changer vos éléments de chauffe ou faites construire ;
sol/sol : ce procédé est dit "à détente directe". Il est formé de tubes de cuivre gainés, remplis de fluide frigorigène, sur un seul circuit, composé d'un plancher chauffant et d'un captage horizontal. L’évaporation et la condensation se font progressivement. Un module installé dans le garage, la cave ou même si vous avez la place dans un local technique, convertit le fluide. Il est possible d’utiliser plusieurs compresseurs, c’est pour cette raison que le système offre un rendement optimal pour une superficie de captage une fois et demie supérieure à la surface à chauffer ;
sol/eau : ce système est une solution intermédiaire qui permet de restituer la chaleur au circuit d’eau d’une installation basse température ;
eau/eau : la PAC pompe directement l’énergie dans les nappes phréatiques. Il n’est pas nécessaire d’utiliser d’antigel, elle se raccorde directement à un circuit de chauffage basse température. Elle peut même être utilisée l’été pour rafraîchir les pièces, par inversion du fluide frigorifique.
Un professionnel saura vous conseiller sur la PAC la plus adaptée à vos besoins et à votre logement !
Il vous est nécessaire de faire réaliser une étude de terrain pour installer une pompe à chaleur géothermique. La surface au sol disponible et la nature du sous-sol influent sur le choix du type de PAC. Vous seul ne pouvez décider, il vous faut être accompagné d'un professionnel pour ce type d'installation.
Pourquoi ne pas chauffer votre logement avec l'énergie du sol ?
Quelles sont les différentes configurations envisageables ?
1. La géothermie par captage horizontal
C’est la solution la plus utilisée en France. À vous de définir avec le professionnel si elle convient à votre habitation. Elle possède toutefois quelques contraintes.
Votre terrain doit se prêter à cette installation, la surface de pose doit être 1 fois et demie à 2 fois plus grande que celle de la surface à chauffer.
👉 À titre d'exemple : Par exemple, pour une maison de 150 m2, le capteur occupera entre 225 et 300 m2 de la surface de votre jardin. Le terrain devra être décaissé sur 60 à 130 cm de profondeur et sur une longueur de 50 mètres environ.
Si votre sol est rocheux, cela risque d’être plus difficile que s’il était meuble. Ainsi il sera nécessaire parfois d’installer un lit de sable qui supportera les capteurs pour une installation optimale, mais cela va renchérir le coût de l’installation.
Pour des raisons de sécurité, les capteurs doivent se trouver à au moins :
1,5 mètre des réseaux enterrés non hydrauliques ;
2 mètres des plantations à racines profondes comme les arbres ;
3 mètres des fondations, puits, fosses septiques et réseaux d’évacuation.
La surface recouvrant les tuyaux doit être perméable. Cela implique qu'il n'est pas possible d'installer une terrasse au-dessus. Veillez donc à installer votre terrasse à un autre endroit qu’au-dessus des capteurs !
Les capteurs sont la plupart du temps en PEHD (polyéthylène haute densité) ou en cuivre gainé de polyéthylène. Les tubes sont installés à faible profondeur (entre 60 cm et 1,20 m) et disposés en boucles. Il faut compter une moyenne de 110 € TTC par m2 chauffé.
La géothermie par captage horizontal est la solution la plus courante en France
2. La géothermie par captage vertical
Cette technique requiert plus de moyens pour la mise en place et exige un personnel qualifié avec un savoir-faire très pointu.
Les sondes sont enfouies à une profondeur de 15 à 80 mètres, voire 100 mètres. Toutefois, contrairement au captage horizontal, il n’est pas nécessaire d’avoir un terrain avec une certaine dimension pour pouvoir utiliser cette technologie. Elle peut même être mise en place avant une construction sous le vide sanitaire. Si la terre est trop friable, il faut tuber les sondes ce qui augmente le coût final de l’installation.
La chaleur en profondeur n’étant pas soumise aux variations de température en surface, elle est plus stable, ce qui rend le captage vertical plus performant.
Si vous souhaitez opter pour ce système, sachez qu’elle nécessite des démarches administratives : la déclaration préalable à la DRIRE est obligatoire.
Il faut généralement 2 puits, distants d’une dizaine de mètres, ayant chacun une surface 50 x 50 cm. Deux sondes de 50 mètres peuvent chauffer 120 mètres carrés habitables (en fonction de la zone climatique et de l’isolation de la maison).
Les sondes géothermiques sont constituées de 4 tubes PEHD, d’un diamètre de 25 ou 32 m. ces tubes ont la forme d’un double U, où circule en circuit fermé de l’eau glycolée.
Elles sont reliées à la pompe à chaleur et scellées dans le puits par injection d’un mélange de ciment et d’argile. Ce mélange permet d’améliorer leur conductibilité et les protège des pierres et des racines.
Comptez en moyenne 160 € TTC par m2 chauffé.
La pompe à chaleur géothermique à capteurs verticaux est préconisée pour des terrains de plus petites tailles
3. La géothermie par captage sur nappe phréatique
C’est le plus rentable en termes de consommation d’énergie, l’eau étant même en plein hiver entre 8 et 12 °C. Son coefficient de performance (COP) est le plus élevé des solutions de géothermie.
Le principe est le même que pour le captage vertical, selon les régions, deux forages profonds de 30 à 100 mètres de profondeur sont creusés. Le captage doit être réalisé par un professionnel et déclaré à la DREAL locale (Direction régionale de l’environnement, de l’aménagement et du logement).
Le premier forage, appelé puits d’aspiration, est en amont de l’écoulement de la nappe phréatique. La pompe à chaleur y puise les calories de l’eau et les utilise. Le second forage ou puits, appelé aussi puits de restitution, rejette l’eau refroidie dans son milieu naturel en aval.
Il existe également un système à un seul forage, mais s’il est moins coûteux, il est à éviter, car il est moins écologique que le précèdent. L’eau refroidie est rejetée dans une rivière, un lac, un réseau d’eaux pluviales et non plus dans la nappe d’eau.
Pour qu’une pompe à chaleur sur eau de nappe soit performante, le débit de l’eau doit être suffisant et stable dans le temps. Le débit doit être compris en 1 et 3 mètres cubes par heure.
Seul un professionnel qualifié peut réaliser l'entretien de votre pompe à chaleur géothermique !
Quels sont les avantages et inconvénients d'un chauffage par géothermie ?
Comme toute source d'énergie destinée à chauffer un logement, la géothermie à usage domestique offre des avantages comme des inconvénients.
Avantages
Inconvénients
elle offre un grand confort d'utilisation et se montre très performante ;
elle s'adapte à la construction comme à des projets de rénovation dans des habitations existantes ;
elle permet de réaliser d'importantes économies d'énergie, en offrant un très bon coefficient de performance énergétique (COP) : pour 1 kWh consommé par votre PAC, vous récupérez gratuitement 3 ou 4 kWh d'énergie ;
c'est une énergie utilisable tout au long de l'année, de jour comme de nuit, quelles que soient les conditions météorologiques ;
c'est un mode de chauffage écologique, qui émet peu de gaz à effet de serre ;
elle assure la production d'eau chaude sanitaire, mais aussi d'électricité, via des turbines alimentées par la vapeur d'eau naturellement extraite du sol ;
la restitution de l'énergie géothermique peut aussi contribuer à rafraîchir votre intérieur en été (sauf dans le cas d'une pompe à chaleur géothermique à capteurs horizontaux) ;
son installation est relativement discrète, en comparaison à des panneaux solaires, puisque seule une pompe à chaleur géothermique, placée en intérieur, est visible ;
une pompe à chaleur géothermique offre une longue durée de vie (entre 40 et 60 ans en moyenne) ;
ce type d'équipement est éligible aux aides financières de l'État (voir ci-dessous).
elle représente un investissement conséquent, se chiffrant à plusieurs milliers d'euros (voir ci-dessous) ;
l'installation d'un chauffage par géothermie engendre d'importants travaux de forage ou de terrassement, pour permettre la pose des réseaux enterrés ;
une PAC géothermique peut s'avérer ne pas être suffisante pour chauffer un logement, notamment dans le cas de capteurs horizontaux, si la température du sol est inférieure à -10 °C. Il sera donc nécessaire de s'équiper d'un chauffage d'appoint ;
elle nécessite de disposer d'un terrain suffisamment grand, notamment dans le cadre d'une installation par captage horizontal ;
les démarches administratives peuvent être lourdes, avant de lancer les travaux (consultation du PLU, déclaration auprès de la DREAL...) ;
un chauffage par géothermie peut, à la longue, affaiblir la stabilité d'un terrain.
Quel prix prévoir pour une pompe à chaleur géothermique ?
L'installation d'une pompe à chaleur géothermique représente un investissement important, puisque le budget à prévoir s'élève entre 9.000 et plus de 20.000 €, selon votre surface habitable.
Faites appel à un professionnel pour l'entretien de votre appareil !
Que cela soit pour une PAC géothermique ou aérothermique, il est nécessaire de faire appel à des spécialistes pour installer ce type de chauffage et l’entretenir. Les pompes à chaleur nécessitent l’intervention de professionnels disposant d'un savoir-faire reconnu. Ainsi, pour qu’elles restent performantes dans la durée, un contrôle annuel est indispensable. Cette opération comprendra la vérification de l’étanchéité du circuit frigorifique de votre PAC, obligatoire pour les pompes à chaleur contenant plus de 2 kg de fluide frigorigène. Un bon entretien de votre appareil vous permettra de continuer à vous chauffer dans le respect de l’environnement et de profiter d'un confort optimal.
Lexique
Capteurs horizontaux/verticaux : Dispositifs utilisés dans les systèmes de géothermie pour extraire la chaleur du sol. Les capteurs horizontaux sont installés à faible profondeur, tandis que les capteurs verticaux sont enfouis plus profondément.
Liquide caloporteur : Un fluide qui transporte la chaleur dans le système de la pompe à chaleur géothermique.
Eau glycolée/eau : Un mélange d'eau et d'antigel utilisé dans certains types de pompes à chaleur géothermiques pour transférer la chaleur.
Captage géothermique : Le processus d'extraction de la chaleur du sol ou des nappes phréatiques pour l'utilisation dans les pompes à chaleur géothermiques.
Fluide frigorigène : Un composé chimique utilisé dans les systèmes de réfrigération et de pompe à chaleur, qui absorbe et libère de la chaleur en changeant d'état entre liquide et gaz.
Détente directe : Un système de pompe à chaleur où le fluide frigorigène circule directement dans les capteurs enterrés, sans l'utilisation d'un liquide caloporteur intermédiaire.
Puits d’aspiration et puits de restitution : Dans les systèmes géothermiques utilisant les nappes phréatiques, le puits d'aspiration extrait l'eau pour en retirer la chaleur, tandis que le puits de restitution renvoie l'eau refroidie dans le sol.
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