Le chauffage par géothermie pour votre maison : une solution d'avenir ?
La pompe à chaleur géothermique est une solution performante, mais pénalisée par le coût du captage. Découvrez son fonctionnement, ses avantages et ses inconvénients.
Dans la famille des pompes à chaleur (PAC), la PAC géothermique, avec moins de 3 000 unités vendues en 2021 (contre 19 000 en 2008), fait aujourd'hui figure de parent pauvre. Alternative à la PAC air/eau et à la chaudière, cette technologie n'est pourtant pas dénuée d'atouts. Mais elle reste pénalisée par un déficit de notoriété et un coût d'investissement élevé lié à son mode de fonctionnement.
Comment fonctionne une pompe à chaleur géothermique ?
Les PAC air/eau et air/air puisent l'énergie nécessaire à leur fonctionnement dans l'air extérieur, à la différence de la pompe à chaleur géothermique qui utilise le sol ou l'eau de la nappe phréatique. Pour le reste, le principe de fonctionnement est comparable à celui d'un modèle air/eau : la PAC géothermique utilise un fluide frigorigène et restitue davantage d'énergie dans le logement qu'elle n'en consomme. Elle alimente un circuit de chauffage à eau chaude (plancher chauffant ou radiateurs pour l'émission de chaleur), peut rafraîchir en été (plancher chauffant-rafraîchissant) et produire de l'eau chaude sanitaire (quand elle intègre un ballon).
Quels sont les 3 types de géothermie ?
La pompe à chaleur géothermique (deux gammes chez Viessmann) peut capter la chaleur de la terre grâce à un captage horizontal ou vertical, ou de l'eau de la nappe phréatique grâce à un captage vertical.
La pompe à chaleur sol/eau avec captage horizontal
Cette solution a longtemps été la plus utilisée ; c'est aujourd'hui tout le contraire ! Potentiellement moins chère, celle-ci s'avère en effet très contraignante à mettre en œuvre.
Un réseau de capteurs dans lesquels circule de l'eau glycolée est enterré dans le jardin à une profondeur comprise entre 60 cm et 1 m, selon le climat de la région. Le dimensionnement (très important pour éviter de puiser trop d'énergie et de faire geler le sol) dépend des déperditions de la maison et de la puissance de la PAC. Avec une puissance de captage de 30 W/m² en moyenne, il faut compter entre 150 et 400 m² de surface au sol. Cette superficie peut être réduite en réalisant un double niveau de captage (deux couches de capteurs superposées, espacées de 60 cm en profondeur).
La mise en place oblige à décaisser une surface importante du jardin pour disposer les capteurs, enrobés dans un lit de sable puis recouverts d'une grille de protection et du remblai. Bien sûr, le sol ne peut ensuite pas être bétonné, ni d'arbre planté. Tout arbre doit par ailleurs être planté à plus de 5 m du captage.
Aucune étude ou démarche administrative ne sont requises.
La pompe à chaleur sol/eau avec captage vertical
Cette solution est plus performante que le captage horizontal, car le capteur est disposé à la verticale dans le sol, sans variation de température pendant les jours les plus rigoureux. Elle est par ailleurs adaptée aux petits terrains.
La profondeur de la sonde géothermique est calculée en fonction de la puissance de la PAC, sachant que la puissance de captage varie de 30 à 50 W/m linéaire selon la nature du sol. La profondeur de forage ne peut réglementairement pas excéder 200 m pour une installation domestique. Pour une installation nécessitant une sonde de 160 m linéaire, deux sondes de 80 m de profondeur, espacées d'une dizaine de mètres, sont généralement préconisées pour optimiser la consommation électrique du circulateur.
Ce captage vertical requiert l'intervention d'un foreur. Une simple déclaration est nécessaire, prise en charge par le professionnel.
Le coût varie de 50 à 70 euros/m linéaire. Pour deux forages de 80 m, il faut donc compter entre 8 000 et 11 200 euros ; coût du seul captage auquel il convient bien sur d'ajouter la PAC elle-même et la main d'œuvre pour l'installation.
La pompe à chaleur eau/eau avec captage vertical
Plutôt qu'un captage vertical dans le sol, le foreur peut préconiser le puisage de l'énergie dans la nappe phréatique quand celle-ci est disponible. Certaines régions comme l'Alsace s'y prêtent particulièrement. Une simple déclaration est nécessaire.
La nappe ne doit pas excéder 10 à 20 m de profondeur pour éviter une consommation d'électricité excessive de la pompe (1 à 4 m³/h). Plus celle-ci affleure, plus l'installation est performante.
Deux puits sont creusés : l'un aspire l'eau pour prélever son énergie et la céder à la pompe à chaleur, l'autre la rejette plus froide en aval de la nappe phréatique. L'eau de la nappe n'alimente pas directement la PAC ; un échangeur de chaleur intermédiaire est utilisé pour éviter le dépôt d'impuretés et l'encrassement du générateur.
Cette solution procure la meilleure performance énergétique. La température de l'eau dans la nappe est stable et de 10°C en moyenne. En tenant compte de l'échangeur de chaleur intermédiaire, la PAC peut ainsi être alimentée à 7°C toute l'année, même pendant les grands froids.
Seul aléa de cette solution ; les nappes phréatiques ne sont pas figées dans le temps. C'est rare mais des travaux d'envergure à proximité de la maison peuvent en modifier le cours au risque de tarir la source d'énergie de la PAC.
Quels sont les avantages et les inconvénients de la géothermie ?
Performantes et endurantes
La PAC géothermique affiche des coefficients de performance (COP) élevés, proches de 5 : 1 kWh d'électricité consommé restitue ainsi près de 5 kWh pour le chauffage. Ces rendements sont aujourd'hui concurrencés par les PAC air/eau. Mais à la différence de ces dernières, les PAC géothermiques sont peu, voire pas du tout sensibles aux climats rigoureux, et conservent de hauts niveaux de performance (COP) en toute saison. En découle aussi une grande facilité à produire de l'eau chaude à haute température pour alimenter des radiateurs anciens dans l'existant, là où seules les PAC air/eau premium en sont capables, mais également une meilleure performance en mode rafraîchissement. Un atout pour le confort d'été !
Autre avantage à mettre en avant : leur grande durée de vie, supérieure à 20 ans et plus élevée que pour les PAC air/eau (10 à 15 ans). Etant installée dans la maison, la PAC géothermique n'est en effet pas soumise aux aléas climatiques ni contrainte de fonctionner par des températures négatives : les composants sont donc moins mis à l'épreuve.
A noter également, un fonctionnement particulièrement silencieux.
Mais un prix qui reste élevé
L'aide financière MaPrimeRénov' (jusqu'à 11.000 euros pour les PAC géothermiques) n'y peut rien, l'investissement d'une pompe à chaleur géothermique reste aujourd'hui très élevé à cause du coût du captage (notamment des capteurs verticaux), bien plus que celui d'une PAC air/eau. Les particuliers restent ainsi peu nombreux à franchir le pas...
Alors, solution d'avenir ou pas ?
Il y a match !
La plupart des installations sont actuellement des remplacements. Quand on dispose d'un captage (qu'il soit horizontal ou vertical, dans le sol ou dans l'eau), pas de doute : le remplacement de sa PAC géothermique par un modèle plus récent est très simple, gage d'un COP élevé et constitue le meilleur investissement pour alimenter le circuit de chauffage du logement.
Pour le reste, le ticket d'entrée du chauffage par géothermie reste un frein certain. Une réflexion dans l'air du temps est le recours à la géothermie pour les lotissements. Par exemple en mutualisant un forage vertical pour alimenter les circuits de chauffage des différents logements. L'idée est séduisante et permettrait de réduire sensiblement le prix de cette technologie. L'avenir dira si les promoteurs ont su s'en saisir...
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