La Géothermie Verticale: Une Solution Écologique et Efficace pour Chauffer Votre Maison
Aujourd’hui, la géothermie verticale s’impose de plus en plus comme une alternative durable et efficace aux chaudières traditionnelles à combustible fossile pour les habitations.
Les pompes à chaleur géothermiques sont en effet conçues pour exploiter l’énergie géothermique renouvelable issue de la chaleur interne de la terre. C’est pourquoi de plus en plus de personnes ont décidé de s’équiper de ces systèmes, qui non seulement contribuent à la réduction des gaz à effet de serre et à la lutte contre le changement climatique, mais représentent également une formidable opportunité d’économiser de l’argent.
Aujourd’hui, nous souhaitons présenter en détail les systèmes de géothermie verticale en mettant en évidence leur fonctionnement et leurs particularités.
Malgré certains inconvénients, elles présentent de nombreux avantages, dont l’intégration à un système photovoltaïque.
Géothermie verticale : un aperçu du fonctionnement
La géothermie verticale est une énergie propre et inépuisable qui utilise la température constante du sous-sol pour chauffer ou refroidir.
Dans un tel système, une pompe à chaleur géothermique est donc capable de produire de la chaleur en exploitant la chaleur naturellement présente dans le sol, ou dans les nappes phréatiques à proximité d’une habitation.
Le fonctionnement d’une pompe à chaleur géothermique est en principe identique à celui de n’importe quelle pompe à chaleur.
En effet, elle extrait la chaleur d’une source extérieure à l’habitation, puis l’optimise et l’utilise à des fins de chauffage ou de rafraîchissement.
Les sources de chaleur dans lesquelles une pompe à chaleur à géothermie verticale puise sont, les eaux souterraines ou directement le sol profond.
Cela se fait au moyen de tuyaux spéciaux appelés sondes géothermiques qui atteignent de grandes profondeurs et à l’intérieur desquels circule un mélange d’eau et d’antigel dont l’objectif est d’absorber la chaleur ambiante.
Bien que l’énergie géothermique verticale soit extraordinairement efficace et que la France possède d’excellentes caractéristiques géothermiques, l’utilisation de ce type de pompes à chaleur est encore très limitée.
Les pompes à chaleur géothermiques peuvent être de deux types différents : sol/eau et eau/eau. Dans une pompe sol/eau, la chaleur de la terre est utilisée comme source d’énergie primaire.
On parle alors de système fermé car il n’y a pas de prélèvement, mais seulement un échange de chaleur par conduction entre les parois des tuyaux souterrains et le fluide caloporteur à l’intérieur des sondes.
Un système fermé peut être de trois types :
- Avec des sondes verticales (géothermie verticale)
- Sondes horizontales (géothermie horizontale)
- Pompe à chaleur géostructures
Les pompes eau-eau, quant à elles, utilisent la chaleur des eaux souterraines comme principale source d’énergie. Dans ce cas, on parle d’un système ouvert, composé d’un puits d’aspiration pour le prélèvement de l’eau chaude et d’un puits de retour pour la réinjection de l’eau froide.
Types d’installations géothermiques verticales
Le fonctionnement de l’installation à géothermie verticale dépend essentiellement du fait que la température du sol en hiver est supérieure à celle de l’environnement extérieur, alors qu’en été c’est l’inverse qui se produit.
Mais pour bien comprendre le fonctionnement d’une installation à géothermie verticale, il faut savoir ce qu’est la notion d’enthalpie : concrètement, elle décrit la quantité de chaleur qu’un fluide, ou tout autre système, est capable d’échanger avec l’extérieur.
En fonction de la température, on peut donc distinguer différents types de géothermie :
- basse enthalpie, où la température varie entre 20° et 80°, utilisée pour la géothermie domestique ;
- moyenne enthalpie, où la température varie entre 80° et 150°, utile pour la production d’électricité et de chauffage ;
- haute enthalpie, dont la température peut dépasser 150°, utilisée pour la production d’électricité.
Les différents composants d’une centrale à géothermie verticale
Un système de chauffage géothermique se compose de trois éléments, chacun d’entre eux étant nécessaire au bon fonctionnement des autres.
Chauffage géothermique à l’aide de sondes verticale
En particulier, le système basse enthalpie, qui permet d’utiliser le sol comme réservoir de stockage de chaleur et de l’exploiter directement, se compose d’un système de captage de chaleur, d’une pompe à chaleur géothermique et d’un système de stockage et de distribution.
Système de captage de chaleur
Il s’agit d’un système de sondes en polyéthylène, installées à travers un trou dans le sous-sol, dans lesquelles circule le fluide caloporteur, capable d’absorber la chaleur du sol et de l’eau et de la transférer à la pompe à chaleur.
Les sondes peuvent être de différents types : sonde géothermique verticale, insérée dans le sol à grande profondeur, dans laquelle l’eau peut être utilisée comme source de chaleur et sonde géothermique horizontale, qui est peu profonde, environ 2 mètres, et se développe horizontalement ; sondes géothermiques verticales à spirale, qui combine les deux précédentes, installées à environ 5-6 mètres.
Pompe à chaleur géothermique
C’est le cœur du système à géothermie verticale qui est capable de transporter la chaleur du sol vers le bâtiment et d’inverser le cycle en été. Elle utilise les propriétés du sol selon lesquelles, à partir de 20 mètres, les degrés restent constants à environ 10-15.
La pompe géothermique incorpore l’énergie thermique via la vapeur du fluide, augmente sa température grâce au compresseur, et via le condenseur, la chaleur est transférée au bâtiment, tout en consommant de l’électricité.
Système de stockage et de distribution de la chaleur
Il s’agit de ventilo-convecteurs et de panneaux radiants. Ces derniers, capables de chauffer et de refroidir de la manière la plus optimale possible, permettent de réaliser d’importantes économies d’énergie.
Dans quelles conditions le système géothermique doit-il être installé ?
Le système géothermique peut toujours être installé dans les nouveaux bâtiments.
Dans le cas de bâtiments existants, plusieurs facteurs doivent être pris en considération : tout d’abord, l’espace disponible pour le chantier et pour l’insertion ultérieure des sondes, ensuite, le type de chaudière utilisé (s’il s’agit d’une chaudière à gaz, le système peut être installé facilement).
Enfin, un aspect fondamental, la capacité du bâtiment à conserver la chaleur.
Géothermie verticale : inconvénients et avantages
Une installation à géothermie verticale présente des avantages et des inconvénients, que nous allons maintenant analyser.
Un premier inconvénient des pompes géothermiques est leur coût de mise en œuvre élevé, principalement dû à la nécessité de réaliser des forages et des excavations très lourdes pour les mettre en service.
Un deuxième aspect concerne leur utilisation : une installation à géothermie verticale doit être utilisée à la fois pour le chauffage en hiver et pour le refroidissement en été.
Si elle n’est utilisée que pour le chauffage, il est facile que le sol s’épuise au fil des ans et que le sol gèle, entraînant un dysfonctionnement de la pompe à chaleur, voire son arrêt.
Néanmoins, il est important de souligner les nombreux avantages que présente un système de géothermie verticale.
Tout d’abord, les pompes à chaleur géothermiques ont un rendement de 20 à 30 % supérieur à celui des pompes à chaleur aérothermiques et leur impact sonore est nettement plus faible, car elles ne nécessitent pas de grands ventilateurs.
Elles nécessitent très peu d’entretien, qui ne concerne que le corps de la pompe à chaleur, car si le champ géothermique est bien dimensionné et posé, il a une durée de vie utile d’environ 80 à 100 ans.
Enfin, elles favorisent l’intégration avec d’autres systèmes renouvelables tels que le système photovoltaïque.
En effet, une telle combinaison permet de réduire drastiquement la consommation d’électricité, tant de la pompe à chaleur que des systèmes auxiliaires d’une maison, et donc d’obtenir des avantages significatifs sur le coût de la facture. C’est un énorme point fort pour l’écologie.
Il s’agit là d’un moyen de réaliser des économies considérables pour une maison, tant sur le plan économique que sur le plan environnemental.
Coûts d’un système à géothermie verticale
Le coût de l’installation d’un système de chauffage géothermique est d’environ 22/25 mille euros pour les modèles les plus efficaces à sonde verticale, quelques milliers d’euros de moins pour les modèles à sonde horizontale.
En plus des économies considérables sur les factures, ceux qui optent pour la géothermie en France peuvent bénéficier d’important remboursement sur le prix des travaux. Toujours est-il, pour plus d’informations sur l’installation d’une solution à géothermie verticale, nous vous conseillons de contacter le géomètre ou l’architecte de votre choix.
Par ailleurs, il faut savoir que ce type de système ne nécessite pratiquement pas d’entretien. Les économies réalisées sur les factures rembourseront à elles seules le prix des travaux en quelques années !
Géothermie verticale : FAQ et questions fréquentes
Qu’est-ce que le dimensionnement d’une installation géothermique ?
Le dimensionnement d’un champ géothermique est une phase très importante du projet, au cours de laquelle des techniciens spécialisés, à l’aide d’outils spécifiques et de logiciels de calcul, analysent le terrain et effectuent des tests pour calculer la taille correcte que doit avoir le champ géothermique, par rapport aux besoins du bâtiment.
Est-il préférable de choisir un système de sondes géothermiques verticales ou horizontales ?
Le choix dépend de l’espace et du budget disponibles. Un système de sondes verticales nécessite moins d’espace et permet d’obtenir des températures plus stables grâce aux grandes profondeurs atteintes par les sondes. En revanche, il est plus coûteux. Un système horizontal, en revanche, est moins cher, mais nécessite de grandes surfaces et est moins efficace car les sondes, positionnées près de la surface, sont affectées par les fluctuations des températures saisonnières.
Pourquoi choisir un système géothermiques ?
Parce que le système géothermique est la solution de climatisation et de chauffage la plus efficace, la plus performante et la plus durable qui soit. Totalement durable, il n’a aucun impact acoustique ou esthétique, nécessite peu d’entretien et contribue à augmenter la valeur du bien immobilier en rehaussant la classe énergétique du bâtiment.