Les pompes à chaleur géothermiques, appelées indifféremment pompes à chaleur couplées à la terre, pompes à chaleur géothermiques ou pompes à chaleur à eau, sont utilisées depuis la fin des années 1940. Au lieu d’utiliser la température de l’air extérieur comme moyen d’échange, elles utilisent la température généralement constante de la terre.
Alors que de nombreuses régions du monde connaissent des températures saisonnières extrêmes, telles qu’une chaleur étouffante en été et un froid glacial en hiver, la température du sol est relativement constante à seulement un mètre sous la surface de la planète. La température du sol varie de 7°C à 21°C en fonction de la latitude. La température du sol est similaire à celle d’une grotte, c’est-à-dire qu’elle est plus chaude en hiver et plus fraîche en été que l’air qui se trouve au-dessus d’elle. Le BPE profite de ces températures plus favorables pour devenir très efficace en échangeant de la chaleur avec la terre par l’intermédiaire d’un échangeur de chaleur souterrain.
Les pompes à chaleur géothermiques et à eau peuvent chauffer, refroidir et, si elles en sont équipées, fournir de l’eau chaude à la maison, comme n’importe quelle autre pompe à chaleur. Pour plus de confort et d’efficacité énergétique, certains modèles de systèmes géothermiques sont équipés de ventilateurs variables et de compresseurs à deux vitesses. Ils sont plus performants que les pompes à chaleur aérothermiques en termes de durabilité, de faible entretien, de niveau sonore et de fiabilité.
Une pompe à chaleur à air et une pompe à chaleur géothermique sont combinées pour former une pompe à chaleur à double source. Ces appareils combinent les meilleures caractéristiques des deux systèmes. Bien que les unités géothermiques soient plus efficaces que les unités à air, les pompes à chaleur à double source ne le sont pas. Le principal avantage des systèmes à double source est que leur installation coûte beaucoup moins cher que celle d’une seule unité géothermique et qu’ils fonctionnent presque aussi bien.
Même si le coût d’installation d’un système géothermique peut être plus élevé que celui d’un système à air ayant la même capacité de chauffage et de refroidissement, en fonction du coût de l’électricité et des subventions disponibles dans votre région, les dépenses plus élevées peuvent être récupérées sous forme d’économies d’énergie en 5 à 10 ans. La durée de vie prévue du système est de plus de 50 ans pour la boucle souterraine et jusqu’à 24 ans pour les composants intérieurs.
Découvrez comment les pompes à chaleur géothermiques, une source d’énergie sûre, fiable et renouvelable, chauffent et refroidissent les bâtiments en concentrant la chaleur naturelle stockée dans le sol.
Types de systèmes de pompes à chaleur géothermiques
Il existe quatre types fondamentaux de systèmes à boucle souterraine. Trois d’entre eux – horizontal, vertical et étang/lac – sont des systèmes à boucle fermée. Le quatrième type de système est l’option à boucle ouverte. Plusieurs facteurs tels que le climat, les conditions du sol, le terrain disponible et les coûts d’installation locaux permettent de déterminer le système le mieux adapté au site. Toutes ces approches peuvent être utilisées pour des applications résidentielles et commerciales.
Horizontal – Ce type d’installation est généralement le plus rentable pour les installations résidentielles, en particulier pour les nouvelles constructions lorsqu’il y a suffisamment de terrain disponible. Il nécessite des tranchées d’au moins 1,2 mètre de profondeur. Les schémas les plus courants utilisent soit deux tuyaux, l’un enterré à six pieds et l’autre à 1,8 mètre, soit deux tuyaux placés côte à côte à 1,5 mètre dans le sol dans une tranchée de 60 cm de large. La méthode Slinky™ de bouclage des tuyaux permet de placer plus de tuyaux dans une tranchée plus courte, ce qui réduit les coûts d’installation et rend possible l’installation horizontale dans des zones qui ne le seraient pas avec des applications horizontales conventionnelles.
Vertical – Les grands bâtiments commerciaux et les écoles utilisent souvent des systèmes verticaux parce que la surface de terrain requise pour les boucles horizontales serait prohibitive. Les boucles verticales sont également utilisées lorsque le sol est trop peu profond pour être creusé, et elles minimisent la perturbation de l’aménagement paysager existant. Dans le cas d’un système vertical, des trous (d’un diamètre d’environ 10 cm) sont percés à environ 6 mètres d’intervalle et à une profondeur de 30 à 120 mètres. Deux tuyaux, reliés au fond par un coude en U pour former une boucle, sont insérés dans le trou et scellés pour en améliorer les performances. Les boucles verticales sont reliées à des tuyaux horizontaux (c’est-à-dire à un collecteur), placés dans des tranchées et raccordés à la pompe à chaleur du bâtiment.
Étang / Lac – Si le site dispose d’une nappe d’eau suffisante, cette option peut être la moins coûteuse. Un tuyau d’alimentation est acheminé sous terre depuis le bâtiment jusqu’à l’eau et enroulé en cercles à au moins huit pieds sous la surface pour éviter le gel. Les serpentins ne doivent être placés que dans une source d’eau qui répond aux exigences minimales de volume, de profondeur et de qualité.
Systèmes à boucle ouverte – Ce type de système utilise l’eau d’un puits ou d’une nappe superficielle comme fluide d’échange thermique qui circule directement dans le système GHP. directement dans le système de BPE. Une fois qu’elle a circulé dans le système, l’eau retourne dans le sol par le biais du puits, d’un puits de recharge ou d’une décharge en surface. Cette option n’est évidemment pratique que lorsqu’il existe un approvisionnement suffisant en eau relativement propre et que tous les codes et règlements locaux relatifs à l’évacuation des eaux souterraines sont respectés.
Systèmes hybrides
Les systèmes hybrides utilisant plusieurs ressources géothermiques différentes, ou une combinaison d’une ressource géothermique avec l’air extérieur (c’est-à-dire une tour de refroidissement), constituent une autre option technologique. Les approches hybrides sont particulièrement efficaces lorsque les besoins en refroidissement sont beaucoup plus importants que les besoins en chauffage. Lorsque la géologie locale le permet, le “puits à colonne” est une autre option. Dans cette variante d’un système à circuit ouvert, un ou plusieurs puits verticaux profonds sont forés. L’eau est prélevée au bas de la colonne et renvoyée vers le haut. Pendant les périodes de chauffage et de refroidissement de pointe, le système peut purger une partie de l’eau de retour au lieu de la réinjecter en totalité, ce qui provoque un afflux d’eau dans la colonne à partir de l’aquifère environnant. Le cycle de purge refroidit la colonne pendant le rejet de chaleur, la réchauffe pendant l’extraction de chaleur et réduit la profondeur de forage nécessaire.
Avantages et inconvénients
AVANTAGES DE L’UTILISATION D’UN SYSTÈME GÉOTHERMIQUE
Alors, pourquoi choisir une pompe à chaleur géothermique pour votre maison ou votre entreprise ? Voici les trois principaux avantages.
Économies d’énergie
Les pompes à chaleur géothermiques surpassent largement les équipements conventionnels, que vous soyez soucieux de minimiser votre impact sur l’environnement ou simplement de maîtriser votre facture d’électricité. Avec une pompe à chaleur géothermique, vous pouvez réduire votre consommation d’énergie jusqu’à 50 % pendant les saisons de chauffage et de climatisation !
Équipment nécessitant peu d’entretien
Les pompes à chaleur géothermiques ont moins de pièces mobiles que les pompes à chaleur conventionnelles, mais l’entretien préventif est nécessaire pour tous les équipements CVC. En outre, une fois installées, les boucles souterraines ne nécessitent souvent aucun entretien.
Longue durée de vie
Les équipements géothermiques sont extrêmement durables et la tuyauterie souterraine est souvent couverte par des garanties pouvant aller jusqu’à 50 ans. Les pompes à chaleur elles-mêmes bénéficient généralement d’une garantie de 20 ans. À titre de comparaison, la durée de vie d’un climatiseur ou d’une pompe à chaleur domestique bien entretenus est généralement de 15 ans.
LES INCONVÉNIENTS DES SYSTÈMES GÉOTHERMIQUES
Qu’y a-t-il de mal à aimer les systèmes géothermiques, avec leur équipement durable, écologique et rentable ? Malheureusement, ils présentent quelques inconvénients majeurs, principalement en raison de leur coût d’installation initial élevé et de l’espace qu’ils occupent à proximité de votre maison ou de votre entreprise.
Des coûts initiaux élevés
Vous découvrirez peut-être qu’il existe des mesures d’incitation en faveur de l’énergie verte proposées par les autorités fédérales, nationales et locales, ainsi que par certains fournisseurs d’électricité, qui peuvent contribuer à réduire le coût de l’installation de systèmes géothermiques. Même avec ces programmes, le coût d’installation d’un système CVC géothermique, qui comprend l’installation des boucles souterraines, peut s’élever entre €10.000 et €20.000. En outre, il faut compter jusqu’à 10 ans pour que le système soit rentabilisé par rapport à l’investissement initial.
La difficulté d’installation pour les rénovations
Vous serez peut-être déçu d’apprendre qu’il n’est tout simplement pas possible d’installer une pompe à chaleur dans votre maison actuelle, compte tenu de la configuration de votre propriété, des bâtiments et des services publics existants, de la géologie (formations rocheuses), de l’hydrologie (eaux souterraines et eaux de surface) et/ou de la taille globale du terrain disponible.
L’installation de boucles souterraines pour votre système nécessitera une étude du site et quelques travaux d’excavation, ce qui ajoute des coûts et des tracas que de nombreux propriétaires trouvent inutiles alors qu’ils peuvent simplement remplacer leur équipement à source d’air existant par un appareil similaire pour beaucoup moins cher.
Vous devrez également installer des conduits dans toute votre maison si elle n’en possède pas déjà, ce qui est le cas de nombreuses maisons anciennes. Ce type de travaux de rénovation décourage de nombreux consommateurs de passer à la géothermie.
Lorsque des problèmes surviennent, ils peuvent être coûteux
Les boucles souterraines des systèmes géothermiques ne nécessitent pratiquement aucun entretien une fois qu’elles sont installées, comme nous l’avons expliqué dans la section “avantages” ci-dessus. Toutefois, les boucles peuvent être endommagées par la pénétration de racines d’arbres ou par des mouvements de terrain dans les régions boisées ou vulnérables à l’activité sismique (tremblements de terre). La réparation de ces problèmes peut s’avérer très coûteuse, surtout si le réfrigérant s’écoule dans le sol à partir de la tuyauterie endommagée.
Une pompe à chaleur géothermique convient-elle à votre maison ou à votre entreprise ?
Appelez Fréres Enérgie. si vous pensez que l’énergie géothermique est un bon choix pour votre prochain système CVC, car les avantages l’emportent largement sur les inconvénients. Les systèmes géothermiques peuvent être installés par nos experts, qui disposent également de l’expertise technique spécialisée nécessaire pour les entretenir pendant des années.
Appelez-nous dès maintenant pour nous faire part de vos besoins, de vos préoccupations et des objectifs de votre projet de nouveau système CVC. Nous sommes là pour aider les chefs d’entreprise et les propriétaires comme vous.