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Pompe à chaleur Géothermique (PAC)

Pompe à chaleur géothermique

Le fonctionnement de base d’une pompe à chaleur géothermique est pratiquement le même que celui d’une pompe à chaleur classique, sauf que l’énergie thermique est extraite du sol dans le cas des pompes à chaleur géothermiques sol-eau ou des eaux souterraines (pompe à chaleur air-eau).

Le chauffage géothermique, dans lequel l’eau chaude de la nappe phréatique est utilisée pour chauffer un bâtiment, exploite la chaleur des roches ou de l’eau souterraine pour faire fonctionner un générateur électrique.

 Qu’est-ce qu’une pompe à chaleur géothermique ?

Une pompe à chaleur géothermique peut fonctionner partout. À tel point que l’utilisation des pompes à chaleur géothermiques augmente d’environ 20 % par an.

Si vous touchez les tuyaux à l’arrière d’un réfrigérateur, vous vous rendez vite compte qu’il absorbe la chaleur de l’intérieur de l’appareil et la rayonne vers le reste de la cuisine.  Une pompe à chaleur fonctionne à l’inverse d’un réfrigérateur, prenant la chaleur de l’extérieur (comme si elle essayait de refroidir l’extérieur) et la libérant à l’intérieur.

Voir également notre guide d’installation de la Pompe à chaleur air-air

Comment fonctionne la pompe à chaleur géothermique

Dans un réfrigérateur et une pompe à chaleur, un système de tubes fait circuler un fluide frigorigène qui est chauffé lorsqu’il est comprimé et refroidi lorsqu’il se détend.  Pour chauffer une maison, le fluide chaud comprimé circule généralement dans un échangeur de chaleur qui chauffe l’air qui alimente un système conducteur. Ce fluide « usagé » est ensuite refroidi par expansion et entre en contact avec la source géothermique, puis il est « rechargé » en chaleur.

Schéma fonctionnel d’une pompe à chaleur géothermique

Bien que le pompage du fluide nécessite de l’électricité, la pompe à chaleur géothermique est plus efficace que tout autre système de chauffage alternatif. En fait, les systèmes actuels peuvent produire jusqu’à 4 kW de chaleur pour 1 kW d’électricité produite. En effet, la chaleur ne doit pas être générée, mais amenée de l’extérieur (dans ce cas, du sous-sol).

Certaines pompes à chaleur peuvent également refroidir la maison, s’il s’agit de pompes à chaleur réversibles. Une vanne contrôle la direction du fluide, de sorte que la chaleur peut circuler dans les deux sens.

Beaucoup de gens connaissent déjà les pompes qui produisent de la chaleur à partir de l’air extérieur. Ces pompes ne sont pas vraiment efficaces lorsque la température extérieure est très froide, juste au moment où la chaleur est la plus nécessaire dans la pièce.  Les pompes à chaleur géothermiques n’ont pas ce problème car elles extraient la chaleur de la terre, qui maintient une température constante quel que soit le temps qu’il fait dehors.

Les moyens d’extraire l’énergie géothermique

La plus populaire est la pompe à chaleur géothermique verticale, qui est installée à environ 150 à 200 pieds sous la surface. Grâce aux tuyaux installés dans ces rainures creusées sous terre, l’eau (additionnée d’antigel) circule et élève la chaleur pour tempérer le fluide de refroidissement.

L’autre solution est la pompe à chaleur géothermique horizontale, où des tuyaux remplis d’eau sont enterrés à environ 1,5 m de profondeur. Bien que moins coûteux, ce système nécessite une grande surface de terrain pour produire de la chaleur adaptée à un bâtiment de taille moyenne.

Pour les maisons construites à proximité d’une source d’eau (lacs, rivières, etc.), il est également possible de les utiliser directement comme source de chaleur externe.

L’échange de chaleur avec le sol extérieur se fait par un collecteur géothermique, qui peut être de deux types : les collecteurs géothermiques verticaux et horizontaux. Dans le premier cas, un circuit de tuyaux (2 ou 4) est placé à l’intérieur d’un trou de forage de 50 à 100 m de profondeur et de 110 à 140 mm de diamètre. Dans le second cas, un réseau horizontal de tuyaux est placé à une profondeur de 1,2 à 1,5 m.

Investissements économiques

L’un des inconvénients de l’énergie géothermique est son coût initial, qui est beaucoup plus élevé que celui des systèmes traditionnels de chauffage ou de refroidissement. L’installation pour une maison individuelle peut coûter entre 6 000 et 13 000 euros environ.  Cependant, les pompes à chaleur géothermiques sont rentables à long terme car elles peuvent réduire considérablement la facture énergétique du foyer ; entre 30 et 70% dans le cas du chauffage et 20 à 50% dans le cas du refroidissement.

C’est l’une des raisons de la popularité croissante de ces systèmes, notamment dans des régions comme l’Est des États-Unis, le Canada et l’Europe centrale, où plus d’un million d’unités géothermiques sont déjà en pleine activité.