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Les PAC (Pompe A chaleur) géothermiques : quels avantages dans le monde des PAC ?

Les PAC (Pompe A chaleur) géothermiques : quels avantages dans le monde des PAC ?

Nous parlions hier des PAC aérothermiques. Cet article permet donc de le compléter sur la question des pompes à chaleur.

La géothermie est une méthode complémentaire à l’aérothermie. Elle possède des qualités que l’aérothermie n’a pas et inversement. « Aérothermie » signifie littéralement chaleur (thermie) de l’air (aéro) alors que géothermie signifie chaleur (thermie) de la terre (géo). La géothermie concerne donc toutes les techniques de chauffage visant à utiliser la chaleur de la terre comme source, au même titre que l’énergie solaire ou les énergies fossiles.

Un fonctionnement globalement identique pour toutes les PAC

La source de chaleur arrive dans un évaporateur, puis passe dans un compresseur et c’est le condensateur qui fournit la chaleur au chauffage central. Le détendeur permet de faire baisser la pression avant un nouveau cycle du liquide caloporteur.

fonctionnement pac géothermique

Un fonctionnement semblable à l’aérothermie

La grande différence est que la chaleur n’est pas puisée dans l’air mais dans la terre. Cela signifie que le fluide caloporteur sera plongé dans la terre et non au contact de l’air extérieur. Pas de soufflerie extérieure donc !

La géothermie, une chaleur stable et confortable

Nous l’avons dit, l’air (non immobilisée dans les alvéoles d’un isolant) possède une inertie thermique catastrophique. 1 mètre-cube d’air chauffé se refroidit forcément très vite. Sa conductivité thermique est très faible (de l’ordre de 24 W/m.K).

En revanche, l’inertie thermique de la terre est très bonne ! C’est une des raisons pour lesquelles la terre crue a été utilisée de tout temps pour la construction des maisons et revient petit à petit au goût du jour… Utiliser la chaleur de la terre est un gage de stabilité certain. On l’a dit hier, la température de l’air change très vite en fonction de la météo (-10° à +35° sous nos latitudes tempérées à 150m d’altitude). Celle de la terre bouge beaucoup moins (+10° à +16° à 3 à 5m de profondeur). Puiser sa chaleur veut dire avoir de la chaleur à une température globalement équivalente toute l’année ! De plus, cette stabilité est source d’un confort incomparable ! Pour la maison, pour la durabilité et la qualité des installations de chauffage ou autres et pour les habitants évidemment… La chaleur est homogène et simple à manipuler…

Cette stabilité est l’avantage principal de la géothermie ! Si l’inconvénient majeur de l’aérothermie est la baisse sensible du fonctionnement et du rendement des installations en dessous de 5° extérieur, la géothermie n’a pas de problème puisque la température de la terre ne descend jamais en dessous de 5°. Si l’on peut donc souvent hésiter à poser une PAC aérothermique pour cette raison, ce n’est plus un obstacle lors de la réflexion autour de l’installation d’un PAC géothermique. Quel que soit l’endroit où vous habitez, pas de soucis, l’installation d’une PAC géothermique peut se faire ! Contrairement aux pac aérothermique qui ne peuvent être installée que dans des régions basses d’altitude où dans le sud de la France, à moins d’avoir un peu complément…

Selon la qualité du matériel installé, le COP de votre PAC géothermique ne baissera pas en fonction de la température de la source mais restera, au contraire, homogène et stable. C’est pourquoi, bien souvent, les PAC géothermique ont souvent un bien meilleur COP annoncé par les fabricants que les PAC aérothermiques.

Cette même géothermie sera également utilisée pour le rafraichissement (ou au contraire le réchauffement) d’un puits canadien. Un simple tuyau (avec ou non fluide caloporteur) serpente dans le sol pour profiter de la chaleur de la terre ! Un puits canadien est un très bon complément à tous les systèmes de chauffage et complètement écologique de surcroit !

Les PAC géothermiques, 3 possibilités

Un serpent dans le sol

La PAC géothermique à capteurs horizontaux permet d’utiliser la chaleur du sol à quelques dizaines de centimètres sous vos pieds. Cela demande une plus grande place dans le jardin (1.5 fois la surface à chauffer environ) mais nettement moins de travaux de terrassement et à creuser.

pac géothermique sur forage horizontal

Un forage de quelques dizaines de centimètres suffisent !

Un forage vertical

La PAC géothermique à capteurs verticaux permet d’utiliser la chaleur du sol dans sa profondeur. On dit qu’elles sont plus stables et plus efficaces mais la différence est loin d’être importante. Ce système conviendra nettement mieux aux petits terrains (quelques m² suffisent) mais demande une autorisation auprès de la Direction Régionale de l’Environnement, de l’Aménagement et du Logement (DREAL).

pac géothermique sur forage vertical

Les 2 systèmes principaux de PAC géothermiques

Un forage sur nappe phréatique

Si vous avez la chance d’avoir une maison installée sur nappe phréatique, pourquoi ne pas pomper la chaleur de cette nappe phréatique ? On parlera alors d’hydrothermie. Les avantages en sont une plus grande stabilité et un meilleur fonctionnement (durée de vie) de votre PAC.

pac géothermique sur nappe phréatique

Un fonctionnement simple et optimal

Avec des radiateurs à basse température

Pour toutes les PAC (aussi bien aérothermiques que géothermiques), elles possèdent un bien meilleur rendement si elles fonctionnent avec des émetteurs basse température ou un plancher chauffant. En effet, plus elles doivent fournir une température haute, plus elles vont consommer d’électricité et être nettement moins intéressantes !

Des émetteurs basse température sont donc quasiment obligatoires pour bénéficier  d’un bon COP et faire de vraies économies d’énergie !

Avantages et inconvénients…

On l’a donc vu, l’avantage des PAC géothermique est cette absence de volatilité de la chaleur de la terre, en comparaison à la chaleur de l’air ! Une garantie de stabilité certaine !

En revanche, le bât blesse en ce qui concerne le prix élevé de telles installations. Le prix de la chaudière n’est pas plus important que celui des PAC aérothermiques mais il faut lui ajouter le prix des forages et du terrassement. On en vient vite à une installation de 15000 à 20000 pour l’installation d’une PAC géothermique euros alors que l’on se situe plutôt entre 8000 et 12000 pour l’installation d’une PAC aérothermique.

Ce prix élevé est l’une des raisons pour laquelle la géothermie individuelle est peu mise en avant et peu vendue. En revanche, lorsque les utilisateurs se regroupent pour assumer ensemble cet investissement et créer un réseau de chaleur basée sur la géothermie, ce système d’énergie peut alors devenir particulièrement intéressant car écologique (l’énergie est complètement renouvelable, illimitée et non polluante) et économique (cette chaleur est gratuite, seule l’électricité pour faire fonctionner les pompes est payante).

Principe de fonctionnement d'un réseau de chaleur

Principe de fonctionnement d’un réseau de chaleur (© ADEME – BRGM)

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