Pompe à chaleur sur échangeurs verticaux

Les échangeurs géothermiques verticaux sont également appelées sondes géothermiques verticales, géosondes ou encore « sondes sèches ».

Mise en place de sondes géothermiques © Geoforage/Qualiforage
Configurations et géométries possibles, pour les sondes géothermiques verticales © BRGM
Tête de sonde géothermique

Particularités

Coupe d'une sonde géothermique de type double U © BRGMCe système exploite par échange la chaleur souterraine du sous-sol à des profondeurs supérieurs aux autres echangeurs superficiels. Au-delà de 200 m, une autorisation administrative est requise; ainsi, généralement, leur profondeur n'excède pas cette limite. Les sondes ne nécessitent pas la mobilisation d’un aquifère et sont donc applicables pratiquement partout. L’échangeur enterré dans le sous-sol est constitué d’une ou de plusieurs sondes verticales composées en général de deux tubes en U en matériaux synthétiques placés dans le forage. Le contact entre le capteur et le sous-sol se fait par l’intermédiaire d’un mélange de ciment et de bentonite appelé " cimentation". La réalisation de la cimentation est donc une opération cruciale pour la bonne performance de l'installation.

Ces capteurs enterrés verticaux sont parcourus par un liquide antigel, mis en mouvement par une pompe de circulation.
L’atout de cette technique est de n’avoir qu’une très faible emprise sur le sol. En effet, un forage de sonde représente une ouverture du sous-sol de moins de 20 cm de diamètre pouvant ainsi être réalisé partout où une foreuse peut accéder. Le dimensionnement des capteurs s’effectue en mode chaud sur la base d’une puissance soutirée au sous-sol de l’ordre de 45 W/ml (puissance source froide de la pompe à chaleur).

Ainsi, deux sondes géothermiques de 60 m de profondeur conviennent pour chauffer une maison de 100 m2 habitables.
A noter :
1. la capacité de prélèvement est globalement indépendante de la profondeur car la température est stable à ces profondeurs. Ainsi, deux forages de 50m sont à peu près équivalents à un forage de 100m.
2. La capacité de prélèvement dépend de la nature des roches traversées et une étude spécifique est nécessaire pour déterminer la longueur à forer.

Réglementation et recommandations

Au delà de 10 m de profondeur et jusqu'à 200 m, une déclaration au titre du code minier est nécesssaire. Au delà de 200 m de profondeur, il est alors nécessaire de demander une autorisation. Ces démarches sont à réaliser auprès de votre DREAL, Direction Régionale de l'Environnement, de l'Aménagement et du Logement. En savoir plus...

Les échangeurs verticaux sont plus délicats à poser que les échangeurs horizontaux. Il est nécessaire de :

Distances recommandés d'implantation de sondes géothermiques  © BRGM

  • Respecter un minimum de distance comme indiqué sur l'illustration pour éviter les intéractions thermiques et mécaniques avec d'autres éléments du sous-sol: canalisations, ouvrages enterrés, arbres...

Coûts d’installation et de fonctionnement

L’investissement pour un tel système représente :

  • le coût de forage incluant le déplacement et la mobilisation de la foreuse ainsi que le temps passé par le foreur et son équipe
  • le coût de la pompe à chaleur, son installation et son raccordement au système de chauffage
  • le coût des échangeurs, de leur installation et leur raccordement à la pompe à chaleur

Pour plus de détails, consulter l'étude de l'AFPG sur les coûts de la géothermie très basse énergie.

Dimensionnement de sondes géothermiques verticales pour des applications de chauffage / rafraîchissement par pompes à chaleur

Article écrit et outil développé par Mikael PHILIPPE (BRGM), Michel BERNIER (Ecole Polytechnique de Montréal), Dominique MARCHIO (Mines ParisTech) et Odile CAURET (EDF R&D).

Article publié en mai-juin 2012 dans CVC n° 874, AICVF (publié ici avec l'aimable autorisation de l'AICVF).

Attention, la réglementation évolue...

Les changements envisagés sont importants et, dans cette période charnière (réorganisation des services de l’Etat), il est recommandé aux maîtres d’ouvrage de se rapprocher des services locaux (départementaux et régionaux) en charge de l’instruction des dossiers de déclaration et d'autorisation : DDT et DREAL.

AGIR ! Les conseils de l'ADEME pour installer une pompe à chaleur

Quand le sol, l’eau ou l’air chauffent la maison ou produisent l’eau chaude. L’ADEME encourage le choix des pompes à chaleur les plus performantes, quelle que soit la technologie, en insistant en particulier sur la qualité de mise en oeuvre du système complet (capteur, pompe à chaleur, émetteur de chaleur).

Retrouver tous leurs conseils (pdf - 1,72Mo)

Combien coûte une opération de géothermie ?

L'association des professionnels de la géothermie (AFPG) a publié au printemps 2014 une étude sur les coûts de la géothermie très basse énergie.

Son objectif est de poser des bases financières auxquelles pourront se référer les acteurs d’un projet géothermique pour le chauffage, le rafraîchissement et la production d’eau chaude sanitaire.

Une synthèse est aussi disponible : elle permet de faire connaître la géothermie auprès des maîtres d’ouvrages et de donner des ordres de grandeur économiques.

Source : AFPG

Trouvez un professionnel qualifié

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