Bien choisir une pompe à chaleur par géothermie

Choisir et opter pour la géothermie n’est pas toujours une évidence, l’investissement peut effrayer. Et pourtant ce système de pompe à chaleur propose d’excellents rendements ; même les meilleurs actuellement. Judicieusement installé et dimensionné, c’est un système qui vous fera faire de nombreuses économies tout en réduisant votre impact environnemental.

Quel est le principe de la géothermie ?

La géothermie consiste à produire de l’énergie en puisant les calories dans le sol. En fonction des calories captées, l’eau chaude est utilisée pour le chauffage ou la climatisation des maisons individuelles ou pour la production d’électricité à un niveau national (centrales électriques de Bouillante en Guadeloupe ou de Soultz-sous-Forêts dans le Grand-Est).
La géothermie superficielle, dite « très basse température » ou « très basse énergie » est à usage domestique : la chaleur du sol est exploitée à des profondeurs allant jusqu’à 200 mètres. La chaleur extraite est en général inférieure à 30°C. L’utilisation d’une pompe à chaleur est alors nécessaire pour optimiser son rendement et permettre d’assurer le chauffage de la maison ou de l’eau chaude sanitaire (ECS).
La géothermie permet l’exploitation d’une énergie renouvelable gratuite et permet de diviser par trois ou quatre la facture de chauffage annuelle. Elle permet également d’atteindre une indépendance énergétique. De plus la géothermie émet très peu de gaz à effet de serre (GES).

Un tuyau (autrement appelé sonde ou capteur géothermique) est enterré plus ou moins profondément dans le sol. Dans ce tuyau circule un liquide caloporteur qui se réchauffe peu à peu au contact de la chaleur de la terre. Ce fluide se met à bouillir à très basse température et se transforme alors en gaz. Ce gaz est capté par la pompe à chaleur située dans la maison qui le comprime et augmente ainsi sa température. Cette vapeur est transmise au condenseur qui la refait passer à l’état liquide. Ce changement d’état permet un dégagement de chaleur qui est transmise à l’eau du chauffage central (radiateurs basse température, plancher chauffant…). Le liquide continue son cycle dans le circuit fermé jusqu’au détendeur qui fait baisser la pression.

La géothermie à usage domestique présente de nombreux avantages :

• énergie renouvelable et gratuite
• énergie constante tout au long de la journée et de l’année, indépendamment des conditions météorologiques
• aucune émission de CO2
• l’installation est durable (40 à 60 ans)
• l’impact sur l’environnement est très faible

Captage, pompes à chaleur et rendement

Quels sont les différents types de captages ?

De manière pratique, un forage plus ou moins profond est réalisé afin de faire passer un long tuyau de captage sous terre. Plusieurs options sont possibles selon la superficie du terrain :

• captage vertical : c’est la solution idéale pour un terrain de petite taille ou dans une région froide plusieurs mois durant. Un forage d’une profondeur pouvant aller jusqu’à 100 mètres est réalisé et permet le passage des capteurs géothermiques. Le tuyau de captage est alors en forme de U et s’enfonce profondément dans le sol. Ce dimensionnement convient parfaitement pour une habitation d’environ 120m2 et plusieurs sondes géothermiques peuvent être juxtaposées sur un même terrain. Cette installation délicate nécessite de faire appel à une entreprise de forage spécialisée pour opérer dans le respect des normes et des procédures administratives de protection des sous-sols. Ce captage vertical peut aussi permettre d’atteindre une nappe phréatique et alors la sonde profitera de la température constante de l’eau, on parlera alors plus spécifiquement d’aquathermie. Ces deux options sont très performantes mais nécessitent des travaux conséquents et onéreux. La rentabilité sera au rendez-vous sur le long terme.
• captage horizontal : la sonde géothermique, longue de plusieurs centaines de mètres est enterrée à une faible profondeur de 60 cm à 120 cm, en escargot ou en zig-zag. On compte une superficie de captage 1.5 fois supérieure à la surface à chauffer. De nombreux points de vigilance doivent être respectés quant à l’emplacement de la sonde et de son espacement avec les autres aménagements du terrain. Une distance de sécurité doit être respectée avec les autres réseaux enterrés (1.5m), les fondations de la maison (3m), et bien sûr avec les arbres et arbustes (2m) qui ne pourront pas être plantés sur la sonde (uniquement pelouse, massifs de fleurs ou potager). De plus, la sonde géothermique ne peut être placée sous une terrasse. Pour un rendement optimal, un sol bien drainé est recommandé. Les travaux sont aisés et peu couteux, la rentabilité sera atteinte à moyen terme.
• captage elliptique : à mi-chemin entre le captage vertical et horizontal, un tuyau en spirale est enterré environ à 5 mètres. Le faible encombrement au sol de la spirale (moins d’un mètre) en fait la solution idéale pour les petits terrains afin d’obtenir de très bonnes performances.

Quels sont les différents types de pompes à chaleur ?

Les pompes à chaleur distribuent l’énergie ainsi captée selon trois types de fonctionnement :

• les PAC sol/sol ou système à détente directe : c’est un système avec un seul circuit fermé, le fluide caloporteur circule à la fois dans le sol et dans l’installation de chauffage (plancher chauffant). Le plancher joue alors le rôle du condenseur. L’évaporation et la condensation se font de manière progressive. Ce système ne permet pas de remplacer l’apport d’énergie (chaudière à bois, à gaz ou solaire), ne de réguler la température individuellement pour chaque pièce. De plus il n’est pas réversible et ne propose pas d’option de rafraîchissement. Il n’est compatible qu’avec les systèmes de captage horizontaux.
• les PAC sol/eau ou système mixte : utilisable uniquement avec des capteurs horizontaux, ce système est doté de deux circuits : l’un qui circule dans les capteurs et dans la pompe à chaleur, et le second, le circuit de chauffage et d’eau chaude sanitaire.
• les PAC eau/eau ou système à fluide intermédiaire : c’est le système le plus complexe mais le plus polyvalent. Il contient trois circuits distincts : le premier, celui des capteurs enterrés qui va transmettre l’énergie au second, celui de la pompe proprement dite (et qui contient le fluide frigorigène pour le refroidissement). Et enfin le troisième circuit (d’eau seule cette fois-ci) qui alimente les émetteurs de chaleur ainsi que la production d’ECS. C’est un système réversible qui, couplé à des ventilo-convecteurs pourra rafraîchir également l’air ambiant. La température est modulable pièce par pièce et cette PAC s’adapte tout autant au captage vertical qu’horizontal.

Quel rendements et quelles performances peut-on attendre d’une PAC géothermique ?

Le compresseur d’une PAC en géothermie consomme environ 1kWh d’électricité pour restituer 3 à 4 kWh de chaleur. Ce ratio est exprimé par le coefficient « COP » et est un des éléments essentiels du dimensionnement de votre équipement. Les PAC les plus performantes offrent un COP de 5 à 7 selon la nature du sol et le type de captage.
Il faut aussi prendre en compte la puissance calorifique de la PAC. Elle est exprimée en kWh, et votre chauffagiste calcule précisément vos besoins pour obtenir le niveau de chauffage optimal de votre habitation. Ce bilan thermique prend en compte le volume à chauffer, la qualité de l’isolation, et la différence entre la température intérieure attendue et la température extérieure de base (les 5 jours les plus froids de l’année).
Une PAC à chaleur géothermique permet d’obtenir une température de l’eau n’excédant pas 60°C. Il faut alors prévoir des diffuseurs de chaleurs adaptés. Des radiateurs nouvelle génération à basse température ou un plancher chauffant seront parfaits car ils nécessitent une eau entre 45 et 55°C.

Est-ce que la pompe à chaleur géothermique est compatible avec la rénovation ?

Dans le principe, oui. En revanche il faut garder en tête que cela peut entraîner des travaux et un coût conséquent. En effet, les coûts de forage et d’aménagement de l’extérieur peuvent être élevés si le terrain n’est pas adapté (arbres à déterrer par exemple). Dans un second temps il faut que le chauffage central soit compatible avec une PAC ou remplacer les radiateurs électriques par des radiateurs basse température, un plancher chauffant (travaux très lourds) ou des ventilo-convecteurs, pourquoi réversibles pour profiter d’un rafraîchissement de l’air en été !
L’eau chaude sanitaire pourra elle aussi être produite grâce à une pompe à chaleur géothermie via l’installation d’un échangeur de chaleur sur le ballon.
Votre chauffagiste professionnel pourra vous orienter sur le meilleur système à adapter à votre rénovation.

Quelle est la réglementation pour l’installation d’une PAC géothermique et les aides associées ?

L’installation de capteurs horizontaux nécessite seulement l’aval de la mairie des travaux, qui en vérifiera la conformité. Le forage pour des capteurs verticaux quant à lui est soumis à une démarche auprès de la Direction Régionale de l’Industrie, de la Recherche et de l’Environnement (DRIRE). La demande doit être déposée un mois avant le début des travaux.
Dans le cadre des rénovations et de la transition énergétique vous pouvez bénéficier de nombreuses aides directes ou indirectes pour l’installation d’une pompe à chaleur géothermique. Certaines sont toutefois soumise à ces conditions de revenus mais elles sont souvent cumulables.
– MaPrime Rénov’ peut vous apporter un soutien allant de 8000€ à 10.000€, cumulable par exemple avec l’Eco Prêt à Taux Zéro.
– Le Crédit d’Impôts pour la Transition Énergétique (CITE) peut vous faire profiter d’une aide jusqu’à 4000€.
– Des nombreuses aides sont accordées également pas les collectivités locales et les fournisseurs d’énergies.
Nous vous recommandons de faire appel à un professionnel, et de vérifier qu’il bénéficie bien du label RGE car cet agrément est souvent nécessaire pour obtenir des aides. Le label RGE vous garantit de travailler avec un expert des énergies renouvelables. De nombreuses aides sont également liées au COP de votre pompe à chaleur (il est souvent demandé un minima de 3.3).