Principe de la géothermie
À une époque où de nombreuses questions se posent sur la ressource de notre planète en énergies fossiles (pétrole, charbon, gaz) et où leur prix ne cesse d’augmenter, la géothermie apparaît comme une des solutions alternatives les plus intéressantes.
Elle permet d’utiliser une ressource gratuite et disponible en permanence sans générer d’impacts sur l’environnement.
A quoi ça sert ?
Le but de la géothermie est d’assurer le confort thermique d’une habitation ou d’une construction en captant la chaleur inépuisable contenue dans le sol.
La chaleur chez soi ...
La géothermie permet de chauffer des habitations, des piscines et même de produire de l’eau chaude sanitaire. Elle sert aussi à rafraîchir ou à climatiser sa maison par simple inversion du système, avec le même appareil (« réversibilité »). La géothermie est l’un des rares modes de chauffage qui permette cette réversibilité.
… mais aussi pour des processus industriels
On trouve d’autres applications de la géothermie dans des domaines industriels ou agricoles, par exemple pour des opérations de lavage ou de séchage ou encore pour chauffer des serres ou des bassins piscicoles.
La géothermie s’inscrit dans la famille
des énergies renouvelables thermiques
propres qui contribuent à préserver
l’environnement.
C’est donc une énergie d’avenir !
Comment ça marche
La terre est chauffée à la fois par le soleil, l’air, le vent et l’eau de pluie. Le sol autour d’une maison constitue donc un réservoir qui reçoit en permanence de l’énergie sous forme de calories. Pour capter ces calories puis assurer le confort thermique d’une maison (chauffage, rafraîchissement) ou produire de l’eau chaude, l’installation géothermique comporte trois éléments majeurs: des capteurs extérieurs, une pompe à chaleur et un circuit de chauffage à l’intérieur de l’habitation.
Un système en trois temps
Le captage de la chaleur
il peut être réalisé par 4 procédés
différents (captage horizontal,
vertical, sur nappe d’eau souterraine
ou aérien) utilisant un fluide pour
récupérer et transporter la chaleur,
généralement de l’eau glycolée.
L'amplification de l'énergie
une fois captée, l’énergie est amplifiée
par une pompe à chaleur
, appelée couramment PAC, constituée d’un
circuit fermé et étanche dans lequel
circule un fluide frigorigène.
La restitution de la chaleur
la PAC restitue ensuite la chaleur dans
l’habitation, par le circuit de chauffage
(plancher chauffant, radiateur ou
ventilo-convecteur).
Un même appareil pour chauffer, rafraîchir et climatiser
Pour rafraîchir ses locaux d’environ 2° à 4° C ou pour les climatiser, il n’est pas nécessaire de changer de PAC. Il suffit juste d’actionner son mode réversible et le cycle du fluide s’inverse : la PAC exporte alors les calories de l’intérieur de l’habitation vers l’extérieur et fait ainsi baisser la température.
Il ne reste plus à l’utilisateur qu’à choisir son confort thermique !
Le captage horizontal
Le captage horizontal consiste à récupérer la chaleur par le biais
de capteurs disposés horizontalement à environ 60 cm de profondeur.
Ces capteurs sont des tuyaux en polyéthylène ou en cuivre gainé
spécifiquement adaptés à la circulation sous pression et en circuit fermé
de l’eau glycolée ou du fluide frigorigène, selon la technique utilisée.
C’est grâce à eux que se font les échanges thermiques.
Les capteurs horizontaux nécessitent
une surface de terrain de 1,5 à 2 fois la
surface à chauffer. Par exemple, pour
une habitation de 100 m2, il faudra
disposer d’au moins 150 m2 de surface
extérieure. L’exposition du terrain
a peu d’incidence sur le rendement
de l’installation. Et, sauf exception
la nature du sol, importe peu.
Les capteurs peuvent ainsi être
installés sur un terrain jusqu’à 20 %
de pente. En revanche, la distance entre
les tuyaux doit être de 30 cm et le circuit
ne doit pas se trouver à moins de 2 ou
3 mètres d’un arbre, d’un ouvrage (fosse
septique) ou de canalisations.
Enterrés à moins d’un mètre de
profondeur, les capteurs horizontaux ne
nécessitent pas de travaux importants :
le coût de leur installation est donc
peu élevé. Ils s’adaptent
aussi bien à la construction neuve
qu’à la rénovation. Selon l’appareil
choisi, il sera également possible
de rafraîchir et climatiser sa maison
ou ses locaux par simple inversion
du système : on parle de pompes
réversibles et de réversibilité du
système. Ainsi, lorsqu’elle est en mode
chauffage en hiver, la pompe extrait la
chaleur du sol alors qu’en été, en mode
rafraîchissement, elle restitue à la terre
les calories extraites, ce qui présente
l’avantage de régénérer la terre.
Le captage vertical
Le captage vertical consiste
à récupérer la chaleur du sol
à des profondeurs comprises
entre 80 et 120 mètres.
Il nécessite donc un ou plusieurs
forage(s) selon la nature
de l’opération prévue. Ce système
de sonde géothermique est adapté
à tous les contextes géologiques.
Le circuit comporte un tube formant une
seule boucle verticale, en forme de U.
Réalisé en polyéthylène, ce tube permet
la circulation du fluide sous pression et
en circuit fermé. Le fluide va récupérer
la chaleur et la transmettre à la PAC
pour chauffer l’habitation.
Ce système par captage vertical a
l’avantage d’occuper une surface au
sol nettement moins importante que le
système horizontal. D’un coût plus élevé
que le captage horizontal, il offre une
performance constante, la température
à - 80 mètres ne variant que faiblement.
Il trouve des applications en maison
individuelle et en petit tertiaire
(crèche, mairie, bureaux, …), mais la
possibilité de multiplier les forages
permet d’envisager des applications plus
importantes (notamment en habitat
collectif). Enfin, il est particulièrement
adapté pour la rénovation.
Tout forage fait l’objet de démarches
administratives préalables : s’il est
effectué à une profondeur supérieure
à 10 mètres, il est soumis à une
déclaration ; au-delà de 100 mètres,
il fait l’objet d’une autorisation. Les
démarches de déclaration ou d’autorisation
se font auprès de la DRIRE. Il est
également nécessaire de vérifier auprès
de sa mairie que la zone de forage
prévue ne se situe pas dans un périmètre
de protection de l’eau.
Le captage sur nappe d'eau souterraine
Le système de captage sur nappe d’eau souterraine consiste à prélever
l’eau de cette nappe et à en récupérer la chaleur. Il nécessite la réalisation
de deux forages, l’un pour le captage proprement dit, l’autre pour rejeter
l’eau une fois les calories extraites. Selon les types d’eau,
il est conseillé d’installer un échangeur entre le capteur et la pompe
à chaleur, voire un filtre, afin de récupérer les impuretés éventuelles
de l’eau.
Le captage sur nappe offre un grand intérêt en termes de puissance et de rendement. La température de l’eau d’une nappe reste constante toute l’année (entre 9° C et 12° C). Le COP (coefficient de performance) peut atteindre 5 (pour 1 kWh d’électricité consommée, 5 kWh sont restitués) alors qu’il s’échelonne entre 3 et 4,5 pour les autres systèmes (captage horizontal ou vertical). Il constitue de ce fait la meilleure solution du marché en matière d’économie d’énergie.
Le captage aérien
Le captage aérien (ou système de
chauffage aérothermique) consiste
à récupérer les calories de l’air
extérieur et à l’utiliser pour chauffer,
rafraîchir ou climatiser l’intérieur
d’une maison.
Comme les systèmes géothermiques,
il se compose de capteurs à l’extérieur
de l’habitation (capteurs aériens), d’une
pompe à chaleur et d’un circuit chauffant
à l’intérieur. Les capteurs aériens sont
constitués d’une batterie d’échange « air »
couplée à un ou deux ventilateurs et à un
évaporateur de tubes en cuivre dans
lequel circule le fluide frigorigène. La
surface de captage pour ce type de
chauffage se réduit donc aux seules
dimensions de la batterie d’échange.
Ce qui rend le système de chauffage
aérothermique très intéressant puisque
l’emprise sur le terrain autour de
l’habitation est quasiment nulle.
Le captage aérien permet aussi de
passer en mode rafraîchissement et
climatisation.
