Comment fonctionne la pompe à chaleur géothermique ?

Qu’est-ce que la géothermie ?

La géothermie est une forme d’énergie renouvelable qui utilise la chaleur naturelle de la Terre pour produire de l’électricité, du chauffage ou de l’eau chaude sanitaire. Cette source d’énergie est propre, durable et abondante, car la chaleur contenue dans le noyau terrestre est pratiquement inépuisable. En utilisant la chaleur naturelle de la Terre, la géothermie permet de réduire notre dépendance aux combustibles fossiles et de limiter les émissions de gaz à effet de serre. Elle contribue ainsi à la transition énergétique vers des sources plus durables et respectueuses de l’environnement.

Plusieurs systèmes peuvent être utilisés pour exploiter la géothermie. Parmi les plus courants, on retrouve les systèmes de géothermie basse énergie, tels que les pompes à chaleur géothermiques. Celles-ci permettent de capter la chaleur du sol en surface (moins de 200 mètres de profondeur) pour chauffer ou climatiser un bâtiment. Il existe également les systèmes de géothermie haute énergie ou « géothermie profonde », qui utilisent les sources souterraines de chaleur très élevée pour diverses applications, telles que le chauffage urbain (réseau de chaleur) ou la production d’électricité. La géothermie est donc une source d’énergie propre et durable qui peut être utilisée pour produire du chauffage de manière efficace et économique. Les systèmes les plus courants pour exploiter cette énergie sont les pompes à chaleur géothermiques et les systèmes de géothermie profonde, qui offrent des solutions de chauffage/climatisation et une production d’électricité respectueuses de l’environnement et plus économiques.

Types de pompes à chaleur géothermiques

Il existe différents types de pompes à chaleur en fonction de leur configuration et de leur mode de fonctionnement. Tout d’abord, il y a les pompes à chaleur géothermiques à circuit ouvert. Elles puisent l’eau d’un puits ou d’une source d’eau souterraine pour chauffer ou refroidir un fluide caloporteur qui circule dans le système de distribution à l’intérieur du bâtiment. Cette opération permet alors d’augmenter ou de refroidir la température du bâtiment. L’eau prélevée est ensuite rejetée dans le sous-sol et ce cycle permet de ne pas amenuir la source d’eau. Ce système est également appelé « géothermie sur nappe », « doublet géothermique » ou encore « géothermie en boucle ouverte ».

Ensuite, il y a les pompes à chaleur géothermiques à circuit fermé. Elles utilisent un fluide caloporteur circulant dans des tuyaux enterrés dans le sol pour capter la chaleur du sol en hiver et la rejeter en été. Il existe deux types de systèmes à circuit fermé :

• Les systèmes horizontaux, où les tuyaux sont enterrés horizontalement dans le sol à faible profondeur (1 à 2 mètres). Cette technique est également appelée « géothermie horizontale » ou « géothermie par captage horizontal »
• Les systèmes verticaux, où les tuyaux sont enterrés verticalement dans des forages profonds. Cette technique est également appelée « géothermie sur sondes verticales »

Enfin, il existe également les pompes à chaleur à source d’air ou « pompes à chaleur aérothermiques ». Elles utilisent l’air extérieur comme source de chaleur en hiver et comme source de refroidissement en été. Ces systèmes sont moins performants que les pompes à chaleur géothermiques, mais ils peuvent être plus faciles à installer dans certaines situations.

Lisez cet article pour en savoir plus sur les différents systèmes de géothermie et de pompes à chaleur qui existent.

Avantage de la pompe à chaleur géothermique

Par ailleurs, elle est plus discrète visuellement, car une grande partie de son installation se fait sous terre. Sur le plan économique, la pompe à chaleur géothermique offre des performances supérieures en termes de rendement énergétique. En effet, la constance de la température du sol permet à la pompe à chaleur géothermique de fournir une chaleur permanente et fiable, même par temps très froid. Cela se traduit par des économies conséquentes sur la facture énergétique à long terme. Enfin, la géothermie peut permettre de produire de la chaleur et de l’électricité de manière simultanée, ce qui en fait une option plus polyvalente et rentable à long terme.

En résumé, la pompe à chaleur géothermique se distingue par sa fiabilité, ses aspects silencieux et discrets et ses performances énergétiques supérieures par rapport à la pac aérothermique. En optant pour la géothermie, les utilisateurs peuvent bénéficier d’un système de chauffage durable, respectueux de l’environnement et économique.

Installation d’une pompe à chaleur géothermique

Vous l’aurez compris, l’installation d’une pompe à chaleur géothermique est un moyen efficace et écologique de chauffer ou de climatiser un bâtiment en exploitant la chaleur naturelle stockée dans le sol. Le principe de fonctionnement d’une pompe à chaleur géothermique repose sur l’utilisation de l’énergie thermique présente dans le sol.

Lors de l’installation d’un système de géothermie verticale (nappe ou sondes), l’une des étapes les plus importantes est le forage. Pour le forage sur nappe, il est nécessaire de creuser deux puits profonds (prélèvement et rejet) pouvant atteindre jusqu’à plusieurs dizaines de mètres de profondeur. Ces forages permettent d’accéder à une couche géothermique contenant de l’eau souterraine (nappe phréatique) à température constante. Cette eau est ensuite pompée par la pompe à chaleur qui en extrait sa chaleur avant de la transférer au système de chauffage du bâtiment. A l’issue de ce processus, l’eau est réinjectée dans le sous-sol afin de créer un cycle vertueux.

Pour le forage sur sondes, le principe est similaire. On réalise un ou plusieurs forages et on y installe des sondes. Ces capteurs vont capter les calories solaires présentent non pas dans une nappe phréatique mais directement dans le sol. Dans ces capteurs circule un fluide caloporteur qui va absorber la chaleur du sol et la transférer à la pompe à chaleur pour chauffer le bâtiment. Dans le cas de l’installation d’un système de géothermie horizontal, le principe est identique sauf que l’on ne réalise pas de forages. A la place, des tuyaux sont enterrés horizontalement à une profondeur de 1 à 2 mètres pour capter la chaleur du sol. Ces tuyaux sont remplis d’un liquide caloporteur qui absorbe la chaleur du sol et la transfère à la pompe à chaleur pour chauffer ou climatiser le bâtiment.

En conclusion, l’installation d’une pompe à chaleur géothermique repose sur le principe de l’exploitation de la chaleur naturelle du sol pour chauffer ou rafraîchir un bâtiment de manière écologique et économique. Pour ce qui est des systèmes verticaux, le forage est une étape essentielle du processus. C’est lui qui permet d’accéder aux réserves de chaleur géothermique et d’optimiser le fonctionnement du système de géothermie.

Maintenance et durabilité de la pompe à chaleur

En ce qui concerne la durabilité, les pompes à chaleur géothermiques ont une durée de vie moyenne de 15 ans. Au bout de cette période, il est nécessaire de procéder au remplacement de la PAC pour permettre de garantir le bon fonctionnement du système. Un entretien régulier de sa pompe à chaleur géothermique est également essentiel et peut permettre de rallonger la durée de vie d’une PAC. En général, il convient de remplacer la PAC environ tous les 15 ans. Cela permet d’assurer l’efficacité du système de géothermie à long terme tout en contribuant à la réduction de l’empreinte carbone des bâtiments et à la transition vers une énergie plus propre et plus durable.