Catégorie : Géothermie

Le puit provençal est aussi appelé puit canadien. Sa fonction est de climatiser un habitat.
C’est un système passif, qui ne consomme pas d’énergie ou très peu. Il permet de rafraichir en été ou de réchauffer en hiver.

 

Le principe repose sur la différence de température entre l’air et le sol.

l’air circule dans des tubes enterrés pour se réchauffer ou se refroidir au contact de la terre qui en profondeur est de température peu variable presque toute l’année.
Pour la circulation d’air, il faut souvent installer une simple VMC. Des VMC plus élaborées permettent de contrôler le flux.

Le puit canadien doit être complété d’un autre système chauffant pour contrôler la température de l’habitat.

Par exemple en été, ce système peut baisser au maximum d’environ 6 degrés la température de l’intérieur par rapport à la température extérieure.

En savoir plus sur le fonctionnement du puit canadien : http://fr.wikipedia.org/wiki/Puits_provençal

Installation, coût et performances des pompes à chaleur EAU/SOL permettant de chauffer la maison avec le sol de l’extérieur et autres

 

1 – Installation et cout

Selon le type d’installation, les couts varient substantiellement.

1.1 – Exemples de coûts basées sur les valeurs moyennes indiquées par l’ADEME, captage de la chaleur dans le sol

 

Dans le cas de la géothermie, le cout de mise en œuvre d’une PAC avec capteurs horizontaux est d’environ 90€ (valeur à titre d’exemple) par m² à chauffer. Soit pour une maison de 120 m², un total de 11000€ environ.
Pour enterrer les capteurs, il faut prévoir une surface extérieure entre 1,5 et 2 fois la surface à chauffer, soit entre 180 m² et 240 m².
La mise en œuvre avec capteurs verticaux est plus onéreuse car elle nécessite un forage, soit environ 160€ par m² à chauffer.
Il est possible d’utiliser la PAC pour chauffer l’eau chaude, avec un cout supplémentaire.

 

Les deux types de pompes à chaleur à des fins géothermiques pour la maison : coûts et comparaison

PAC à détente directe
Chauffage d’appoint	pas nécessaire
Eau chaude sanitaire	production possible en période de chauffage
Rafraîchissement	pas possible sur plancher chauffant, possible avec des ventilo-convecteurs
Adaptabilité	difficulté avec le plancher, si souhait éventuel de changer de mode de production de chaleur
Avantages	• système simple • coût limité
Inconvénients	• quantité de fluide frigorigène • étanchéité du circuit primordiale • utilisation des capteurs verticaux impossible
Coûts	• d’investissement : de 70 à 100 € TTC par m 2 chauffé hors eau chaude sanitaire et rafraîchissement • de fonctionnement ; de 2,3 à 3,5 € TTC par m 2 et par an

PAC à fluides intermédiaires
Chauffage d’appoint	pas nécessaire
Rafraîchissement	possible et bien maîtrisé
Avantages	• peu de fluide frigorigène • fluide frigorigène confiné dans la PAC • le circuit de chauffage peut être conservé, si souhait éventuel de changer de mode de production de chaleur • installation des capteurs simple
Inconvénients	• coût d’investissement supérieur à la détente directe pour les petits logements
Coûts	• d’investissement : Systèmes à capteurs horizontaux de 85 € TTC par m 2 chauffé (option chauffage) à 135 € TTC par m 2 chauffé (option chauffage et rafraîchissement) Systèmes à capteurs verticaux de 145 à 185 € TTC par m 2 chauffé • de fonctionnement : de 2,3 à 3,5 € TTC par m 2 et par an

 

1.2 – Exemples de coûts basées sur les valeurs moyennes, captage de la chaleur dans l’air

 

Pour mettre en place une PAC Air/Eau qui puise la chaleur directement dans l’air extérieur pour chauffer via un plancher chauffant, plus ou moins 75€ par m² à chauffer.

 

2 – Consommation

Pour indication, en approximant, si vous dépensez 100€ par an pour chauffer avec le chauffage électrique, vous dépensez 25 avec la géothermie,  63 avec le gaz propane, 41 avec le fioul ou le gaz naturel.
MISE EN GARDE : ceci est une valeur indicative, la consommation peut s’avérer beaucoup plus importante dans certains cas : voir COP, coefficient de performance.

 

3 – Durée de vie

Supposée entre 15 et 20 ans.

 

4 – Intégration d’une pompe à chaleur à un ancien système de chauffage

Généralement, on ne peut pas remplacer une chaudière par une pompe à chaleur si le réseau de distribution est constitué de radiateurs classiques car ces derniers sont prévus pour une température d’eau élevée. Il faut, soit des radiateurs basse-énergie, soit un plancher chauffant pour distribuer l’eau chauffée par une PAC.

Par contre, la pompe à chaleur peut être combinée à une chaudière existante. La pompe servant à préchauffer l’eau en entrée de la chaudière. Cela peut être une bonne solution pour s’adapter à un système déjà en place avec une chaudière en bon état.

 

5 – Financements, aides

Il existe plusieurs aides financières dont réduction d’impôts pour ce type d’installation, par exemple un crédit d’impot de 40% accordé par l’état pour l’achat d’une pompe à chaleur (voir les liens ci-dessous pour les conditions). Ce crédit est destiné à l’achat du matériel, pompe à chaleur géothermique équipée (exceptés les coûts de forage et les frais de terrassements).
Le crédit d’impôt loi de finances 2005 est valable jusqu’au 31 décembre 2009.

Plus d’informations sur ces aides :

• www.afpac.org/aides-financieres.php
• www.industrie.gouv.fr/energie

Portail gouvernemental sur l’énergie :

• http://www.industrie.gouv.fr/energie/sommaire.htm

 

Selon les besoins et les conditions, il existe trois types de pompes à chaleur domestique :

 

 

1 – La récupération de la chaleur dans le sol (PAC Sol/Eau, géothermie)

 

L’énergie est puisée dans le sol et éventuellement transférée au circuit d’eau chaude pour le chauffage. Deux de systèmes de récupération peuvent être mis en pratique, et il existe deux types de pompes à chaleur (à détente directe ou à fluides intermédiaires) qui offrent des possibilités différentes  :

1.1 – Système de captage de la chaleur

1.  A faible profondeur, entre 0,6 m et 1,2 m grâce à un réseau de tubes enterrés. Il faut que la surface du terrain soit suffisante ; environ 1,5 fois la surface à chauffer. En outre, aucun végétal avec des racines profondes ne peut y être planter.
   Il faut enterrer hors-gel, dans les régions froides à au moins 1 mètre de profondeur, sous peine d’une consommation excessive pour peu de résultats. 
2. Avec des sondes verticales qui peuvent descendre jusqu’à près de 100 m. (environ 1m par m² à chauffer : deux forages pour une surface à chauffer supérieure à 100 m²)

1.2 – Les deux types de pompes à chaleur à des fins géothermiques pour la maison

PAC à détente directe
Chauffage d’appoint	pas nécessaire
Eau chaude sanitaire	production possible en période de chauffage
Rafraîchissement	pas possible sur plancher chauffant, possible avec des ventilo-convecteurs
Adaptabilité	difficulté avec le plancher, si souhait éventuel de changer de mode de production de chaleur
Avantages	• système simple • coût limité
Inconvénients	• quantité de fluide frigorigène • étanchéité du circuit primordiale • utilisation des capteurs verticaux impossible
Coûts	• d’investissement : de 70 à 100 € TTC par m 2 chauffé hors eau chaude sanitaire et rafraîchissement • de fonctionnement ; de 2,3 à 3,5 € TTC par m 2 et par an

PAC à fluides intermédiaires
Chauffage d’appoint	pas nécessaire
Rafraîchissement	possible et bien maîtrisé
Avantages	• peu de fluide frigorigène • fluide frigorigène confiné dans la PAC • le circuit de chauffage peut être conservé, si souhait éventuel de changer de mode de production de chaleur • installation des capteurs simple
Inconvénients	• coût d’investissement supérieur à la détente directe pour les petits logements
Coûts	• d’investissement : Systèmes à capteurs horizontaux de 85 € TTC par m 2 chauffé (option chauffage) à 135 € TTC par m 2 chauffé (option chauffage et rafraîchissement) Systèmes à capteurs verticaux de 145 à 185 € TTC par m 2 chauffé • de fonctionnement : de 2,3 à 3,5 € TTC par m 2 et par an

2 – La récupération de la chaleur dans l’air extérieur (PAC Air/Air ; Air/Eau)

 

La pompe à chaleur sur Air prélève la chaleur dans l’air extérieur et la transfère soit à l’air ambiant de l’habitat, soit au circuit d’eau chaude du chauffage.
Les climatiseurs sont dit réversibles, car ils permettent de refroidir l’habitat en été.
Certaines contraintes imposent un chauffage d’appoint, la plupart des modèles ne fonctionnent pas lorsque la température extérieure est en deçà de -20°C et ils sont dimensionnés pour couvrir environ 75% de la puissance nécessaire pour chauffer les jours les plus froid. Certains modèles sont peu performant et gourmands en énergie en dessous de 0°. De façon générale, les PAC sur Air sont efficaces seulement sous un climat doux (de type méditerranéen)

 

3 – La récupération de la chaleur dans l’eau (PAC Eau/Eau, géothermie)

 

La source extérieure est de l’eau : nappe phréatique, lac, bassin ou bien un cours d’eau.
C’est avec ce type de PAC puisant l’énergie dans une nappe phréatique que les performances peuvent être les meilleures pour chauffer un logement.
Des contraintes sont évidentes, comme la présence d’une source d’eau adéquate. En outre, l’exploitation des eaux est soumise à une règlementation spécifique.

 

La géothermie permet de façon générale de récupérer de l’énergie – sous forme de chaleur ou d’électricité – depuis le sol terrestre.
Les pompes à chaleurs sont les systèmes permettant de récupérer cette chaleur terrestre.

 

Les pompes à chaleur ne sont pas toutes géothermiques, mais elles puisent de l’énergie grâce à deux sources de températures différentes (d’une source froide vers une source chaude) …

Par exemple, les pompes à chaleur peuvent chauffer l’air de la maison en puisant de l’énergie dans l’air extérieur, ou bien chauffer l’eau domestique grace au sous-sol du jardin, grâce à une nappe d’eau …
Les PAC dont la source est le sous-sol sont désignées comme « géothermique « même si l’usage de ce terme est abusif car aux profondeurs concernées, la température du sol est déterminée par le rayonnement solaire et non par la chaleur du globe terrestre.

Concernant l’usage domestique, la maison, c’est la géothermie dite de « très basse énergie » qui nous intéresse, permettant de chauffer (ou de refroidir) à moindre cout.

Une pompe à chaleur (PAC) permet de récupérer l’énergie dans l’environnement. Les PAC ont depuis longtemps des applications variées : la plus courante étant le réfrigérateur.
Dans le cas de la géothermie domestique, pour aller « chercher » cette énergie, un compresseur électrique (qu’il faut alimenter) est chargé de faire circuler un fluide entre les sources et d’en extraire l’énergie qu’il véhicule. Autrement dit, le fluide est envoyé par le compresseur à l’extérieur pour puiser la chaleur dans le sol par exemple. Au retour du fluide, le compresseur en « extrait » l’énergie récupérée sous forme de chaleur.

Il existe plusieurs types de pompes à chaleur, une des plus efficaces et des plus facile à mettre en place pour chauffer une maison étant celle puisant son énergie dans le sol, souvent associée à un plancher chauffant (mais peut très bien être relié à des chauffages classiques).
Celles-ci peuvent avoir une option réversible qui permet de rafraichir en été.

Un autre type courant de PAC sont les climatiseurs air/air qui chauffent directement l’air d’une pièce ou d’un vaste espace par contact avec l’air extérieur.

En moyenne pour 1 kWh électrique consommé, on peut récupérer entre 2 et 3 kWh d’énergie renouvelable gratuite avec la PAC qui puise la chaleur dans le sol (ce rendement dépend un coefficient de performence, COP, voir ci dessous) . Ce qui représente une importante économie.
Avec une source d’eau de 3 à 4kWH peuvent être récupérés pour 1kWh électrique.

 

Le coefficient de performance : le COP

Le COP est le rapport entre l’énergie restituée par le système de la pompe à chaleur et l’énergi consommée par le compresseur (électricité).
Donc si pour 1 kWh électrique consommé par le compresseur, le système restitue 3 kWh thermiques dans le bâtiment , le COP est de 3.

Le COP impacte donc directement la facture d’électricité qui sera nécessaire au chauffage.
Cependant, le COP annoncé n’est quasiment jamais atteint C’est une valeur théorique de laboratoire obtenue dans des conditions particulières (dont une température extérieure de +7°C), différentes de la réalité. Les tests fournissent une eau à 35°C, suffisant seulement pour certains systèmes de distribution comme le plancher chauffant ou des ventilos convecteurs. 

Résumé sur l’utilisation des PAC et leur intérêt

Les différentes PAC sont inégales. Les systèmes à air ne sont généralement pas intéressants. Les plus efficaces sont les systèmes sur capteurs verticaux et sur eau. Les systèmes à capteurs horizontaux sont performants s’ils sont bien mis en œuvre et complétés par un mode de diffusion de chaleur à basse température (plancher chauffant ou radiateurs basse température).
Bien qu’écologiquement plus propre, l’utilisation des PAC ne fait pas partie des énergies renouvelables car elles consomment – certes peu – de l’électricité qui aujourd’hui n’est pas produite avec des sources renouvelables.
L’intérêt financier et écologique des PAC n’est pas toujours évident comparé aux autres types de chauffage, à comparer avec d’autres recours aux énergies renouvelables (solaire, bois, …).

 

Remarques et mises en garde sur les systèmes de pompes à chaler :

 

• La faisabilité et l’intérêt des systèmes géothermiques sont liés à la nature géologique du sol, qui ne doit pas exemple ni être trop rocheux ni trop argileux.

• Le coefficient de performance réel diffère de celui annoncé par les constructeurs et dépend de nombreux facteurs susceptibles de diminuer la performance (système de chauffage à basse ou haute température, climat). Dans certains cas, son installation ne présente aucun intérêt.

• En général l’option « eau sanitaire » d’une PAC n’est pas à ce jour un investissement rentable comparé au chauffe-eau solaire.

• Il est préférable d’installer un compteur d’électricité pour mesurer la consommation de la PAC.

• Les fluides frigorigènes employés sont des gaz à effet de serre.

• Sous peine d’avoir un chauffage insuffisant et gourmand en énergie lors de grands froids, il faut enterrer les capteurs hors-gel, c’est à dire à environ 1 mètre de profondeur dans certaines régions.

• Les PAC sur air sont peu efficaces et gourmandes en énergie lorsqu’il fait trop froid

• Le compresseur d’une PAC nécessite vérification voir entretien pour prolonger sa durée de vie. Au mieux 15 à 20 ans.

• Penser à le reconversion future du système de chauffage : par exemple un plancher chauffant où circule de l’eau peut être raccordé aussi à une chaudière, pas un plancher où circule un fluide frigorigène