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Vos questions les plus fréquentes
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Je chauffe
ma maison
Qu’est-ce qu’une pompe à chaleur ?
Une pompe à chaleur est un dispositif permettant
de transférer de l'énergie (chaleur) d'un
milieu à basse température vers un milieu
à plus haute température. Ce transfert nécessite
un apport d'énergie, généralement
électrique. L'intérêt du système
réside dans le fait que l'énergie finale
disponible pour les besoins de chauffage est supérieure
à l'énergie nécessaire pour faire
fonctionner le dispositif.
Comment fonctionne une pompe à chaleur ?
Le dispositif le plus courant de pompe à chaleur
est le réfrigérateur car il prélève
des calories (chaleur) à l'intérieur de
son enceinte pour les transférer vers l'extérieur.
Ce transfert se fait grâce au compresseur qui est
alimenté par de l'électricité.
Une pompe à chaleur utilisée pour le chauffage
d'un logement, prélève des calories dans
le milieu naturel (sous-sol, eau souterraine, etc.) pour
les transférer dans le système de chauffage
de l'habitation (plancher chauffant, radiateurs).
Cette opération nécessite un peu d’énergie
électrique et l’utilisation d’un fluide
frigorigène dont le changement d’état
(vapeur ou liquide) permet de transférer les calories
(chaleur) captées dans le milieu extérieur
vers le logement. Par exemple, une pompe à chaleur
couvre 100% des besoins de chauffage d’un logement
en consommant seulement 30% d’énergie électrique,
les 70% restants étant puisés dans l’environnement
tout en le préservant.
Quels sont les composants d'un chauffage géothermique
par pompe à chaleur ?
On peut distinguer trois parties principales :
- la pompe à chaleur elle-même,
- le circuit contenant le fluide de transfert et d'échange
de chaleur (fluide circulant dans une sonde géothermale
verticale, un échangeur enterré…),
- le système de chauffage propre à l'habitation
(plancher chauffant, radiateurs…).
Une pompe à chaleur pour tous les besoins de la maison ?
Production d’eau chaude sanitaire
Un chauffe-eau thermodynamique permet de réchauffer l’eau de la maison, hiver comme été.
Certains modèles de pompes à chaleur permettent de chauffer l'eau d'un ballon en récupérant une partie de la chaleur du fluide frigorigène à l'aide d'un échangeur de chaleur. Cette fonction n'est assurée que pendant la période de chauffage de l'habitation. En dehors de cette période, une résistance électrique placée dans le ballon prend le relais.
La production d'eau chaude sanitaire peut se faire aussi de façon indépendante à l'aide d'un chauffe-eau thermodynamique . C'est un système équipé d'une pompe à chaleur géothermique autonome et qui peut ainsi fonctionner toute l'année.
Dans tous les cas, le ballon d'eau chaude sanitaire est équipé d'une résistance électrique pour porter l'eau à une température supérieure à 60°C au moins une fois par jour pour supprimer tout risque de légionelle. | 
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Le rafraîchissement de votre maison en été
Si une pompe à chaleur est un réfrigérateur à l'envers, une pompe à chaleur à l'envers… est un réfrigérateur. Elle peut donc assurer non seulement la production de chaleur en hiver, mais aussi la production de froid en été.
On parle alors de pompe à chaleur réversible .
Elle est dans ce cas équipée d'un dispositif permettant d'inverser le cycle du fluide frigorigène. Le condenseur devient l'évaporateur de la pompe, l'évaporateur devient condenseur : la PAC puise alors des calories dans le logement pour les rejeter à l'extérieur (dans les capteurs enterrés).
Cette solution qui permet d’améliorer le confort de la maison dans le cas ou elle est équipée d’un plancher chauffant-rafraîchissant, doit être mise en place avec précaution; le différentiel de température du plancher avec l’air ambiant ne peut excéder 2 à 3°C, sous peine de provoquer des phénomènes de condensation sur ce plancher. |
Comment fonctionne une pompe à chaleur ?
© BRGM im@gé |
Le dispositif le plus courant de pompe à chaleur est le réfrigérateur car il prélève des calories (chaleur) à l'intérieur de son enceinte pour les transférer vers l'extérieur. Ce transfert se fait grâce au compresseur qui est alimenté par de l'électricité.
Une pompe à chaleur utilisée pour le chauffage d'un logement, prélève des calories dans le milieu naturel (sous-sol, eau souterraine, etc.) pour les transférer dans le système de chauffage de l'habitation (plancher chauffant, radiateurs).
Cette opération nécessite un peu d’énergie électrique et l’utilisation d’un fluide frigorigène dont le changement d’état (vapeur ou liquide) permet de transférer les calories (chaleur) captées dans le milieu extérieur vers le logement. Par exemple, une pompe à chaleur couvre 100% des besoins de chauffage d’un logement en consommant seulement 30% d’énergie électrique, les 70% restants étant puisés dans l’environnement tout en le préservant.
Voir schéma avec légende >>> |
Quels sont les composants d'un chauffage géothermique par pompe à chaleur ?
On peut distinguer trois parties principales :
- la pompe à chaleur elle-même,
- le circuit contenant le fluide de transfert et d'échange de chaleur (fluide circulant dans une sonde géothermale verticale, un échangeur enterré…),
- le système de chauffage propre à l'habitation (plancher chauffant, radiateurs…).
Pompe à chaleur à détente directe, à détente indirecte... Quelle est la différence ?
Les constructeurs ont mis au point différents procédés de pompes à chaleur.
La principale différence tient à la nature des fluides circulant dans les capteurs et les émetteurs de chauffage, et donc à la technologie des PAC utilisées. (Voir schéma général) |
Le procédé à détente directe
Ce procédé est fréquemment utilisé dans le cas des capteurs horizontaux , mais ne l’est pas avec les capteurs verticaux.
Le fluide frigorigène circule dans les capteurs et le plancher chauffant. Les constructeurs parlent alors de PAC sol / sol.
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Le procédé avec fluide intermédiaire
De l'eau additionnée d'antigel circule dans les capteurs et de l'eau circule dans les émetteurs de chauffage.Le fluide frigorigène reste confiné dans la PAC.
On parle de PAC de type eau glycolée / eau. Le procédé est utilisable en capteurs horizontaux ou verticaux .
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Le moyen terme ou procédé mixte
Le fluide frigorigène de la PAC circule dans les capteurs et de l'eau circule dans les émetteurs de chauffage.
Les PAC sont de type sol / eau. Ce procédé n'est utilisable qu'avec des capteurs horizontaux .
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Qu’est-ce que le COP d’une pompe à
chaleur ?
Le COEFFICIENT DE PERFORMANCE (COP) correspond à
la puissance thermique fournie, divisée par la
puissance absorbée par le dispositif.
Sur une installation, on peut définir plusieurs
types de COP :
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Le COP de la pompe à chaleur
C'est la quantité de chaleur fournie par la
PAC divisée par la quantité d'énergie
électrique consommée. Cette valeur est
définie dans des conditions de référence
de la machine (température du milieu extérieur
et température fournie au système de
chauffage par exemple).
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Le COP de l'installation
C'est la chaleur fournie par la PAC divisée
par la quantité d'énergie électrique
consommée par l'ensemble du dispositif (incluant
généralement les pompes de circulation
de l'eau dans le système de distribution de
chauffage - idem dans le cas d'une chaudière
- et de circulation du fluide dans le système
d'échange extérieur), dans les conditions
nominales de fonctionnement.
-
Le COP annuel de l'installation
C'est le bilan global de l'énergie thermique
fournie divisé par l'énergie consommée,
calculé sur une année complète
de fonctionnement.
Par exemple, une pompe à chaleur consomme 1 kWh
d’électricité pour fournir 4 kWh
de chaleur : on dira qu’elle possède un
COP de 4.
Le chauffage géothermique peut-il être
installé sur n’importe quel terrain ?
Un sol d’une épaisseur
suffisante pour l’enterrer (80 cm environ)
peut convenir pour l'installation d'un dispositif de
prélèvement de calories enterré
horizontalement.
Il faut cependant disposer d'une surface plane
disponible suffisante et veiller lors des travaux à
ne pas endommager les différentes canalisations
desservant l'habitation.
Si le sol n’est pas assez profond, la surface
trop pentue, ou le terrain trop étroit, il faudra
implanter un échangeur vertical dans un forage
adapté.
Dans le cas d'échangeurs
horizontaux à faible profondeur (dispositif
enterré à moins d'un mètre de profondeur),
la surface disponible de terrain doit être au
minimum de l'ordre de 1,5 fois la surface habitable
à chauffer (pour les maisons récentes) et peut aller jusqu'à 3 fois (pour les maisons anciennes et mal isolées). Après installation du dispositif,
cette surface peut être cultivée (gazon,
fleurs..), mais il faut éviter de planter des
arbres.
Dans le cas d'échangeurs
verticaux (appelés sondes
géothermiques), l'emprise au sol est minimale
(de l'ordre du m2), mais la réalisation
du forage pour l'installation de la sonde nécessite
l'accès temporaire par un engin de forage. Ces
sondes ont une profondeur de plusieurs dizaines à
près d’une centaine de mètres
Quel type d’entretien faut-il prévoir
et à quelle périodicité ?
Comme pour toute installation de chauffage, il est recommandé
de souscrire un contrat d'entretien, qui comportera
notamment une vérification périodique
(en général annuelle) des performances
de l'ensemble de l'installation, incluant les éléments
auxiliaires de la pompe à chaleur.
Quelles sont les contraintes techniques de l’installation
d’une pompe à chaleur ?
Comme toute installation thermique, la pompe à
chaleur devra être choisie, dimensionnée
et installée par un professionnel.
Le dispositif de prélèvement des calories
dans le milieu naturel (échangeur horizontal
enterré, sonde verticale ou autre), les besoins
thermiques du logement et les conditions d'utilisation
(chauffage et rafraîchissement alternés
par exemple) auront une incidence sur le choix de la
PAC.
Qu'est-ce qu'une sonde géothermique ?
Une sonde géothermique (appelée aussi
capteur géothermique vertical) est un échangeur
de chaleur installé verticalement dans un forage
de quelques dizaines à près d’une
centaine de mètres de profondeur.
Un fluide pompé en circuit fermé permet
d'extraire par l'intermédiaire de la pompe à
chaleur l'énergie du sous-sol pour la transférer
au circuit de chauffage.
Lorsque la pompe à chaleur assure également
le rafraîchissement d'été (pompe
à chaleur réversible), les calories excédentaires
peuvent être transférées dans le
sous-sol via la sonde géothermale.
A quel organisme dois-je m’adresser pour l’installation
d’une sonde géothermique ?
L’AFPAC, Association Française pour les
Pompes à Chaleur, regroupe un nombre important
de fabricants et d’installateurs de pompes à
chaleur (http://www.afpac.org).
L'ADEME, le BRGM et EDF ont engagé une démarche
de qualité auprès des entreprises de forage
pour l'installation des sondes géothermiques.
La liste des entreprises de forage adhérant à
cette démarche qualité sur l'ensemble
du territoire français peut être consultée
sur ce site, ou sur le site Promotelec (http://www.promotelec.com,
puis ouvrir la rubrique "Matériels homologués",
puis "Produits répondant aux exigences du
Label Promotelec habitat neuf").
Qu'est-ce qu’une nappe phréatique ?
C'est la première nappe d'eau souterraine rencontrée
dans le sous-sol (c'est la nappe la plus superficielle).
L'eau contenue dans cette nappe peu profonde présente
généralement une température comprise
entre 10 et 12°C. Cette chaleur peut être
exploitée par une pompe à chaleur pour
alimenter un circuit de chauffage. La spécificité
de l'eau souterraine est que sa température reste
constante tout au long de l'année, sans subir
de variations saisonnières.
Qu'est ce qui rend la géothermie attractive
?
La chaleur de la Terre est toujours disponible 24 heures
sur 24 et 365 jours par an. Elle ne dépend ni
du climat, ni des saisons et ni de l’heure du
jour. Cette chaleur est présente pratiquement
en tout lieu et ne nécessite pas de stockage
spécifique (c'est le sous-sol lui-même
qui sert de stockage).
Faut-il des autorisations pour faire un forage ? La réglementation concernant la réalisation d’un forage est compliquée : elle est encadrée par différents codes, en particulier par le code minier et le code de l'environnement (loi sur l’eau). Pour résumer, le code minier implique la déclaration de tout forage supérieur à 10 m de profondeur et nécessite une autorisation (donc enquête publique avec établissement d’un document d’incidence) pour tout ouvrage supérieur à 100 m de profondeur.
Les DRIRE (Directions Régionales de l'Industrie, de la Recherche et de l'Environnement) gèrent le code minier : www.drire.gouv.fr/
Le code de l'environnement (loi sur l’eau) s’applique en cas de prélèvement d’eau (donc pas dans le cas des sondes géothermiques), et nécessite une déclaration si le prélèvement est "supérieur à 1'000 m3/an mais inférieur ou égal à 80 m3/h".
Sont soumis à autorisation "tous prélèvements situés à l'intérieur du périmètre de protection rapproché d'un captage en eau potable" et / ou "si le débit prélevé est supérieur à 80 m3/h".
Les professionnels (foreurs, bureaux d’études sous-sol) sont au courant de ces démarches.
Il est à noter qu’il existe également des règlementations régionales et locales spécifiques.
Quant à la procédure à mener pour les forages sur nappe d’eau souterraine, le plus simple est de s’adresser à la MISE située à la préfecture du département www.eaufrance.fr/ . La
MISE (Mission Inter Service de l'Eau) est une structure de coordination départementale des services de l'Etat (DDASS, DDAF, DDE, ...) qui vise à améliorer la lisibilité, l'efficacité et la cohérence de l'action administrative, principalement de l'exercice de la police de l'eau en matière de gestion de l'eau et des milieux aquatiques).
Il convient également de contacter l’Agence de l’eau pour les taxes de prélèvement et/ou ce rejet : http://www.lesagencesdeleau.fr/
Puis-je utiliser l'eau d'un puits pour alimenter une PAC ?
Techniquement rien ne s’oppose à l’utilisation d’un puits s’il permet de fournir le débit nécessaire à l’exploitation de la PAC. Il faut toutefois appréhender les problèmes suivants : le débit nécessaire au fonctionnement de la PAC doit être stable dans le temps. L'installation devra également être adaptée à la qualité physico-chimique de l'eau pompée (colmatage lié à la présence de fines, eau incrustante, eau corrosive…)
Il faut faire attention, car on confond souvent un puits, ouvrage captant une nappe phréatique, avec une citerne, ouvrage alimenté principalement par les eaux de ruissellement, donc qui ne peut pas fournir un débit continu.
Pour les aspects règlementaires voir le paragraphe ci-dessus.
Puis-je utiliser l'eau de la rivière voisine pour alimenter une PAC ?
Techniquement rien ne s’oppose à l’utilisation d’un cours d’eau si il peut fournir le débit nécessaire à l’exploitation de la PAC. En plus des éléments dont il faut tenir compte dans le cas de l'utilisation de l'eau d'un puits, il faut prêter attention aux variations de débit liées aux périodes d'étiage et de crues, mais également aux variations de la qualité de l'eau (augmentation de la turbidité en période de crue par exemple). La très forte variation des températures saisonnières aura un impact sur le rendement de a PAC, pouvant aller jusqu’à l’impossibilité de l’utiliser dans les périodes les plus froides !
Pour les aspects règlementaires, il faut tenir compte des contraintes spécifiques liées aux cours d’eau et voir les différentes réglementations existantes. Il peut exister des règlementations régionales et locales spécifiques.
Le plus simple est de s’adresser à la MISE , ou à la DDAF (www.agriculture.gouv.fr/) , à la DDAS situées à la préfecture de chaque département, à la DIREN (Directions régionales de l’environnement) ainsi qu’à l’agence de l’eau pour les taxes de prélèvement et/ou ce rejet.
Enfin, il faut savoir qu’un projet de loi sur « L’EAU ET LES MILIEUX AQUATIQUES » est en cours de discussion au Parlement (mai 2006), il faudra tenir compte de ses décisions.
Sur quoi porte le crédit d'impôt?Le crédit d’impôt porte exclusivement sur le matériel mis en œuvre pour faire fonctionner une installation équipée de sondes géothermiques et d'une pompe à chaleur. En revanche, les travaux de foration ne sont par pris en compte.)
Dans le cas d’une ou des sonde(s) géothermique(s), ce sera les tubes, le ciment, l'eau glycolée, mais pas la location de la machine, ni la rémunération des ouvriers.
Pour le captage d’un aquifère, ce sera les tubages, la crépine, le gravier, le ciment, la pompe de production du(des) forage(s), l’échangeur, mais pas la location de la machine, ni la rémunération des ouvriers.
Il peut y avoir différentes interprétations possibles, donc il est préférable de vous adresser au centre des impôts dont vous dépendez. La liste des matériaux pris en compte par le crédit d'impôt est consultable à l'adresse suivante :
http://www.industrie.gouv.fr/cgi-bin/industrie/frame23e.pl?bandeau=/energie/developp/econo/be_eco.htm&gauche=/energie/developp/econo/me_eco.htm&droite=/energie/developp/econo/textes/credit-impot-2005.htm
Quels sont les ordres de grandeur des coûts d'investissements?
Pour les sondes géothermiques, les coûts d’investissement varient entre 145 et 185 € (TTC) par m2 chauffé, et les coûts de fonctionnement entre 2,3 et 3,5 € (TTC) par m2/an (chiffres ADEME). Un élément possédant une forte variabilité est le coût du forage pour mettre en place la sonde géothermique. Il est de l’ordre de 50 €/m dans les terrains cristallins (granite,..) à 90 €/m dans les terrains sédimentaires qui présentent plus de difficultés. |
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Les réseaux
de chaleur
Peut-on se raccorder à un réseau de chaleur
quand on habite une maison individuelle ?
Cela est théoriquement possible lorsque le réseau
se situe à proximité de l’habitation;
cependant, les coûts de raccordement peuvent être
totalement dissuasifs.
Peut-on réaliser d’autres opérations
de géothermie en France ?
Aujourd’hui il existe 34 opérations de géothermie
en Ile-de-France, exploitant l'aquifère du Dogger
par la technique du doublet pour alimenter des réseaux
de chaleur urbains, et 29 dans l’ensemble d’autres
régions, principalement en Aquitaine.
Il est nécessaire de trouver un aquifère
suffisamment profond (à plus de 1 500 m) pour que
l’eau soit à une température supérieure
à 60°C.
Il est également possible d’alimenter un
réseau de chaleur avec des pompes à chaleur
à partir d’aquifères plus superficiels,
présentant une température inférieure
à 50°C. C’est par exemple le cas à
Châteauroux (Indre), en région Centre, où
l’on fait appel à l’eau d’un
aquifère à 34°C.
Qu’est-ce qu’un doublet géothermique
?
C’est un système de production d’eau
géothermale comportant deux forages associés,
l'un pour la production du fluide géothermal, l'autre
pour sa réinjection. Le fluide cède ses
calories au circuit de chauffage à travers un échangeur
de chaleur situé sur le circuit entre les deux
forages.
34 opérations exploitant l'aquifère du Dogger
en région parisienne fonctionnent selon ce schéma.
On utilise la technique du doublet quand l’eau est
trop salée pour être rejetée dans
le milieu naturel, quand l’eau possède une
qualité trop bonne pour être gaspillée,
ou encore lorsque l’on souhaite conserver l’équilibre
de l’aquifère.
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Les bâtiments
du tertiaire
Qu’appelle-t-on une géostructure énergétique
?
Une géostructure est un ouvrage exécuté
dans le sol, ou en contact avec celui-ci (pieux, parois,
dalles, plus généralement tout élément
de fondation) destiné à supporter une construction.
Ces géostructures peuvent être conçues
et équipées pour fonctionner comme échangeur
thermique avec le sous-sol. Raccordées à
une pompe à chaleur, elles permettent d'assurer
tout ou partie des besoins de chauffage et/ou rafraîchissement
des bâtiments.
Les pieux géothermiques (appelés aussi pieux
énergétiques) peuvent équiper de
grands bâtiments publics ou industriels tant pour
la production de chaleur en hiver que de froid en été.
On les appelle également fondations
thermoactives.
Une installation comportant 570 pieux à la profondeur
de 20-25 m exploite 100 000 m3 de terrain sous
un complexe industriel à Grabs (Suisse). |
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La production
d'électricité
Que signifie HDR ?
HDR : Hot
Dry Rock (Roches chaudes sèches)
On parle aussi de :
HFR : Hot
Fractured Rocks (Roches chaudes fracturées),
HWR : Hot
Wet Rocks (Roches chaudes humides),
EGS : Enhanced
Geothermal System (Systèmes géothermiques
stimulés).
Principe
Des fractures sont créées sous pression
hydraulique dans des roches chaudes sèches (HDR)
ou des roches contenant de l’eau (HFR,
EGS). L'eau froide injectée
se réchauffe en circulant dans ces fractures (HDR)
ou pousse l’eau chaude présente naturellement
qui peut être utilisée pour la production
d'électricité et de chaleur.
Le concept
A quelques kilomètres de profondeur, la chaleur
du sous-sol est abondante et quasi inépuisable
; malheureusement, cette ressource se trouve en grande
partie emmagasinée dans des formations rocheuses
peu perméables. L'idée est donc venue de
créer artificiellement des réservoirs géothermiques
profonds dans lesquels l'eau injectée se réchaufferait
lors de son parcours souterrain. Il convient pour cela
de fracturer ces formations profondes et de créer
un échangeur thermique souterrain profond. Simple
dans sa conception, mais compliqué dans sa réalisation,
ce concept, inventé par les Américains dans
les années 70, est celui dit des "Roches chaudes
fracturées" (HFR).
Ce concept est étudié en France, depuis
1987, sur le site de Soultz-sous-Forêts en Alsace,
dans le cadre d'un partenariat Européen. |
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