Tout savoir sur les pompes à chaleur géothermiques

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La terre est un immense système de chauffage à accumulation pratiquement inépuisable, et en même temps c'est l'une des sources de chaleur les plus importantes de toutes. À partir d'une certaine profondeur, le sol a une température de base d'environ 10°C. Par rapport à l'air ambiant, sa température est très constante. Cela signifie que même si la couche de terre supérieure est recouverte de glace, les pompes à chaleur géothermiques peuvent continuer à fonctionner de manière efficace. En effet, la différence entre la température de départ et la température de la source de chaleur reste relativement réduite, même en hiver.

Les faits importants en bref :

Les pompes à chaleur eau glycolée/eau utilisent l'énergie géothermique comme source d'énergie. Un fluide glycolé résistant au gel circule dans des collecteurs ou des sondes souterrains, extrait la chaleur du sol et la transporte vers le réfrigérant de la pompe à chaleur.
Elles atteignent des coefficients de performance saisonniers élevés, car la température du sol reste constante tout au long de l'année. Il en résulte de faibles coûts d'exploitation et de faibles émissions de CO2.
L'énergie géothermique peut être exploitée soit via des collecteurs enterrés (posés à plat), soit via des sondes géothermiques (verticales jusqu'à 100 mètres de profondeur).
L'État soutient l'installation de pompes à chaleur par des aides financières.

Comment fonctionne une pompe à chaleur géothermique ?

Comme toutes les autres pompes à chaleur, la pompe à chaleur eau glycolée/eau fonctionne selon le même principe : la chaleur du sol sert de source naturelle et ses calories sont transférées au fluide frigorigène. Celui-ci s'évapore et est davantage comprimé à l'aide d'un compresseur. Cela accroît non seulement sa pression, mais également sa température. La chaleur qui en résulte est absorbée par un échangeur de chaleur (condenseur) et transférée au système de chauffage.

Par principe, la chaleur géothermique peut être extraite via une pompe à chaleur de deux façons : soit à l'aide de capteurs géothermiques disposés à proximité de la surface, soit à l'aide de sondes géothermiques qui pénètrent jusqu'à 100 mètres sous terre. Nous allons étudier les deux versions dans les paragraphes suivants.

La température constante du sol, comprise entre 8 et 12°C à une profondeur de 1,2 à 1,5 mètre fait de l'énergie géothermique une source d'énergie particulièrement fiable qui garantit un rendement élevé même en hiver.

En savoir plus sur le fonctionnement d'une PAC géothermique

Le principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur

L'environnement offre des sources d'énergie inépuisables que la pompe à chaleur permet d'utiliser : l'air, la terre et l'eau

Quels sont les avantages et les inconvénients de la PAC eau glycolée/eau ?

Le principal frein à l'installation d'une pompe à chaleur géothermique est son prix. En effet, l'investissement pour ce type d'appareil reste élevé à cause du coût du captage. Toutefois, en dehors de ce point, les avantages sont très nombreux.

Grâce à son utilisation de l'énergie géothermique, une pompe à chaleur eau glycolée/eau est un moyen de chauffage efficace. L'énergie géothermique est constituée de l'énergie thermique disponible sous la surface de la terre, qui peut être utilisée comme source de chauffage pour une pompe à chaleur. En plus des aides financières intéressantes mises en place par l'Etat, une pompe à chaleur eau glycolée/eau présente de nombreux avantages. On peut les répartir sommairement entre avantages écologiques et avantages économiques.

Source de chaleur gratuite disponible à tout moment
Longue durée de vie
Indépendance vis-à-vis des combustibles fossiles
Fonction rafraîchissement en été
Réduction des émissions de CO₂
Faibles coûts d'exploitation
Haute efficacité même en hiver
Aides financières

L'un des principaux avantages d'une pompe à chaleur eau glycolée/eau est que la source de chaleur est disponible pratiquement gratuitement. La seule énergie que vous devez acheter est l'électricité requise pour alimenter le compresseur.

Ici, une combinaison avec un système photovoltaïque est idéale pour pouvoir convertir le rayonnement solaire en électricité. Cette source de chaleur pratiquement infinie aide également à s'assurer que le prix de la matière première n'est pas soumis aux fluctuations économiques ou politiques. Les propriétaires de PAC géothermique sont ainsi significativement moins dépendants de leur fournisseur d'énergie fossile.

Une pompe à chaleur géothermique peut être utilisée de manière économique en mode unique ou en bi-mode. Cela signifie qu'un ou deux générateurs de chaleur différents seront responsables du chauffage et/ou de la production d'eau chaude sanitaire (ECS) dans le système de chauffage global.

Investir dans une pompe à chaleur géothermique signifie également investir dans l'avenir. En effet, les sondes et collecteurs géothermiques ont une très longue durée de vie. Ces unités ne requièrent également que peu de maintenance, car seul un petit nombre de composants mobiles y sont installés. Le dimensionnement et l'installation sont généralement effectués par un chauffagiste qualifié afin de garantir un fonctionnement sûr dès le départ.

Au cours des mois d'été plus chauds, une pompe à chaleur géothermique peut également servir à un chauffage tempéré. Avec cette fonction, la chaleur de la pièce est transférée au système de sondes géothermiques via le chauffage au sol. Le sol stocke cette chaleur afin de pouvoir l'utiliser lors de la prochaine période de chauffage. Dans ce mode, seule la pompe de circulation et la régulation fonctionnent, ce qui fait du rafraîchissement naturel une méthode peu onéreuse et très efficace d'un point de vue énergétique pour rafraîchir les bâtiments.

Vous découvrirez en détail ce processus dans la section intitulée "Natural active cooling".

En plus des avantages économiques, il y a de nombreuses justifications écologiques à l'utilisation d'une pompe à chaleur eau glycolée/eau. En effet, l'énergie nécessaire au chauffage est d'une part respectueuse de l'environnement, et d'autre part disponible sous votre propre propriété. Les longs itinéraires de transport émettant énormément de CO₂ sont totalement éliminés. L'utilisation de l'énergie géothermique permet également une réduction des émissions nocives de CO₂. Par rapport à un système de chauffage fioul ou gaz, les fumées atteignant la couche d'ozone sont réduites de jusqu'à 90%.

En plus des avantages déjà mentionnés, l'utilisation d'une pompe à chaleur eau glycolée/eau a un autre effet positif : selon les experts, ces pompes à chaleur ont un énorme potentiel pour atteindre les objectifs climatiques définis par le gouvernement. Le principe-clé ici est la fusion des marchés de l'électricité et du chauffage. Cette vision s'appuie sur la part grandissante de l'électricité propre.

Comment installer une pompe à chaleur géothermique ?

Les collecteurs géothermiques sont disposés dans le sol

Pour extraire la chaleur géothermique, un système de conduites est disposé à l'horizontale, en forme de serpentin, en dessous de la ligne de gel. La profondeur se situe à environ 1 ou 2 mètres sous la surface de la pelouse ou du sol. L'eau glycolée, composée d'un liquide antigel, circule dans le système de conduites qui absorbe l'énergie thermique et la transfère à l'échangeur de chaleur. La taille de la zone de collecteurs dépend, entre autres choses, de la demande en chaleur dans le bâtiment en question. En pratique, elle correspond à 1,5 à 2 fois la surface devant être chauffée. Les collecteurs géothermiques absorbent l'énergie thermique à proximité de la surface. L'énergie est fournie par le rayonnement solaire et l'eau de pluie. Par conséquent, la condition du sol joue un rôle décisif pour le rendement énergétique des collecteurs. Il est important que la zone au-dessus du système de conduites ne soit pas recouverte d'asphalte ni construite.

Pompe à chaleur avec collecteurs géothermiques

[1] Pompe à chaleur eau glycolée/eau Vitocal
[2] Ballon d'eau chaude sanitaire
[3] Réservoir tampon

Les sondes géothermiques extraient la chaleur des couches plus profondes de la terre

Les sondes sont une alternative aux collecteurs géothermiques. Grâce à des forages, les sondes géothermiques sont placées dans le sol à la verticale ou de manière inclinée. De l'eau glycolée y circule également, absorbant la chaleur géothermique à une profondeur de 40 à 100 mètres et la transférant à un échangeur de chaleur. À partir d'une profondeur d'environ 10 mètres, la température reste constante tout au long de l'année. Ainsi, les sondes géothermiques fonctionnent de manière efficace même lorsque les températures extérieures sont très basses. De plus, elles ne nécessitent que peu d'espace par rapport aux collecteurs géothermiques, et peuvent également servir au rafraîchissement en été. La profondeur du forage dépend également de la demande en chaleur et de la conductibilité thermique du sol. Étant donné que plusieurs strates contenant la nappe phréatique sont traversées lors d'un forage allant jusqu'à 100 mètres, il faut obtenir des permis pour les forages.

Pompe à chaleur avec sondes géothermiques

[1] Pompe à chaleur Vitocal
[2] Ballon d'eau chaude sanitaire
[3] Réservoir tampon

	Collecteurs géothermiques	Sondes géothermiques
Espace requis	Grande surface plane (environ 1,5 fois la surface à chauffer)	Faible (quelques mètres carrés)
Installation	Horizontal, à une profondeur de 1,2 à 1,5 m	Vertical, à une profondeur de 40 à 100 m
Coûts	Inférieur aux sondes géothermiques	Collecteurs plus élevés que le sol
Efficacité	En fonction des conditions du sol et de la végétation	Rendement très élevé et stable grâce à une température constante basse

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Les pompes à chaleur géothermiques pour les entreprises commerciales et les collectivités locales

Les pompes à chaleur eau glycolée/eau utilisent le sol comme source primaire d'énergie. Cela se fait via des collecteurs géothermiques ou des sondes géothermiques, qui sont insérés dans le sol pour en extraire les calories. Les pompes à chaleur eau glycolée/eau pour les entreprises commerciales et les collectivités locales se caractérisent par leur responsabilité environnementale et réduisent de manière significative les coûts liés à la production d'énergie de chauffage et d'eau chaude sanitaire. Un exemple ci-dessous.

	Vitocal 300-G
Puissance de chauffage nominale	Fonctionnement à un niveau : 21,2 à 42,8 kW ; fonctionnement à deux niveaux : 42,4 à 85,6 kW,
Domaine d'application	Immeubles d'habitation, entreprises commerciales, collectivités locales, nouvelles constructions et projets de rénovation

FAQ

Les pompes à chaleur eau glycolée/eau utilisent l'énergie géothermique, qui reste constante tout au long de l'année. Les pompes à chaleur air/eau extraient la chaleur de l'air extérieur, dont la température fluctue considérablement. Les pompes à chaleur eau glycolée/eau sont donc généralement plus efficaces, mais leur installation est plus complexe.

Oui, les sondes géothermiques nécessitent généralement une autorisation, car elles impliquent une intervention dans le sol. Il est conseillé de vérifier auprès des autorités locales compétentes.

Les coûts totaux varient considérablement en fonction du type d'installation. Un système avec capteurs au sol est généralement moins cher qu'un système avec sondes géothermiques. Cependant, l'investissement peut être considérablement réduit grâce à des aides financières. Vous pouvez obtenir un devis personnalisé auprès de nos partenaires installateurs.

Oui, elles peuvent également être utilisés dans des bâtiments anciens, à condition que les surfaces de chauffage (par exemple, les grands radiateurs ou le chauffage au sol) soient conçues pour des températures de départ basses. Une rénovation énergétique complète (isolation) peut encore augmenter l'efficacité.