Dans les articles précédents, nous avons parlé chauffage géothermique. Nous y mentionnons que l'un des composants nécessaires pour utiliser ce type de chauffage est le pompe à chaleur géothermique, dont le fonctionnement est similaire à celui de la pompe à chaleur commune. Cependant, la principale différence est qu’il utilise l’énergie thermique extraite du sol pour son fonctionnement.
Vous souhaitez savoir en détail comment fonctionne une pompe à chaleur géothermique et quelles sont ses caractéristiques ? Ces informations vous seront très utiles si vous envisagez d’installer ce type de système chez vous.
Thermopompe géothermique
Pour comprendre en détail ce qu’est une pompe à chaleur géothermique, il est essentiel de rappeler d’abord ce qu’est le chauffage géothermique. Cette technologie utilise la chaleur extraite du sous-sol, soit des roches, soit des eaux souterraines, pour chauffer un bâtiment. La chaleur est transportée par l'eau chaude circulant à travers un système de canalisations souterraines spécialement installées.
La thermopompe géothermique est un élément clé de ce système. En fait, son utilisation s'est étendue au point que Le marché des pompes à chaleur croît de 20 % par an au cours des dernières années. Si vous avez déjà remarqué la chaleur émise par les tubes arrière d'un réfrigérateur, vous avez déjà une idée générale de son fonctionnement : le réfrigérateur expulse la chaleur de l'intérieur vers l'extérieur. La pompe à chaleur géothermique fait quelque chose de similaire, mais dans le sens opposé ; Autrement dit, il capte la chaleur de l’extérieur (souterrain) et la transfère à l’intérieur de la maison.
Fonctionnement d'une pompe à chaleur géothermique
Le principe de fonctionnement de la thermopompe géothermique est similaire à celui de tout système de réfrigération, comme un réfrigérateur ou un climatiseur. La clé des deux systèmes réside dans l’utilisation d’un fluide réfrigérant qui circule à travers un système de tubes. Ce fluide a la propriété de s’échauffer lorsqu’il est comprimé et de se refroidir lorsqu’il se dilate.
Durant l'hiver, le fluide réfrigérant, comprimé et chauffé, circule dans un échangeur de chaleur qui transfère cette énergie au système de chauffage de la maison. Le fluide se refroidit et se dilate, processus au cours duquel il entre à nouveau en contact avec le source géothermique (la chaleur du sous-sol) pour se recharger en énergie thermique. Ce cycle se répète continuellement pour maintenir la maison à une température confortable.
Bien que la pompe à chaleur utilise de l’électricité pour déplacer le fluide dans le système, son efficacité est remarquablement élevée. Les systèmes de pompes à chaleur géothermiques modernes peuvent générer jusqu'à 4 kW de chaleur pour chaque kW d'électricité consommé. Cette efficacité est possible car il n’est pas nécessaire de générer de la chaleur, mais simplement de l’extraire de la terre, où les températures sont toujours plus stables qu’à la surface.
À cela s’ajoutent des pompes réversibles, qui permettent également de rafraîchir la maison durant l’été. Ces pompes fonctionnent à l'envers, expulsant la chaleur de l'intérieur de la maison vers le sous-sol. Ceci est réalisé grâce à une vanne qui contrôle la direction du flux de chaleur.
Moyens d'extraire de l'énergie géothermique
Il existe différentes manières de profiter de l’énergie géothermique avec les pompes à chaleur. Les utilisateurs sont généralement habitués à utiliser l’air extérieur pour le chauffage, mais dans le cas des pompes géothermiques, la source d’énergie est la chaleur stockée sous terre. Ce type d'énergie est considéré renouvelable y pratiquement infini, qui fournit du chauffage tout au long de l'année de manière efficace et durable.
Ce type de système présente un net avantage par rapport aux autres modes de chauffage dépendant du climat extérieur, comme l’aérothermie. Alors qu'une pompe à chaleur conventionnelle diminue son efficacité lorsque la température extérieure est trop froide, la pompe géothermique ne perd jamais en efficacité, puisque le sous-sol maintient une température stable, quelles que soient les conditions météorologiques en surface.
Types de pompes à chaleur géothermiques : verticales et horizontales
Il existe deux principaux types de pompes à chaleur géothermiques, qui diffèrent par la manière dont sont installés les tubes qui extraient la chaleur du sous-sol :
- Pompes à chaleur géothermiques verticales : Ils sont les plus populaires et sont installés à des profondeurs comprises entre 150 et 200 pieds sous la surface. Dans cette configuration, des tubes sont insérés dans des perforations verticales du sol, à travers lesquelles circule un fluide antigel qui élève la chaleur vers le fluide de refroidissement du système.
- Pompes à chaleur géothermiques horizontales : Dans ce cas, les tubes sont placés plus près de la surface, à environ 6 pieds de profondeur, répartis horizontalement. Ce type d’installation nécessite plus d’espace, ce qui le rend idéal pour les grands terrains. Bien que moins coûteuse que la pompe verticale, elle peut aussi être moins efficace en termes de transfert de chaleur.
Dans les deux systèmes, les sondes d'échange peuvent être installées dans des terrains proches de plans d'eau, tels que des rivières, des lacs ou des lagunes, sans que cela n'affecte l'efficacité du système.
Captage géothermique dans l'eau
Une variante intéressante des systèmes géothermiques est la collecte d’eau géothermique, où les tuyaux sont introduits directement dans un plan d’eau, comme des lacs ou des rivières. Ce système est plus simple et moins cher en termes d'installation et offre une grande efficacité tant que la ressource aquatique est disponible.
Investissement initial et retour économique
L’un des principaux obstacles auxquels sont confrontés ceux qui envisagent d’installer une pompe à chaleur géothermique est son coût initial. Les systèmes géothermiques nécessitent un investissement important au début, puisqu'il est nécessaire de réaliser des études préalables du terrain, des forages et d'acquérir des équipements spécialisés.
Dans une maison familiale par exemple, l'installation d'un système géothermique peut coûter entre 6.000 et 13.000 euros. Cependant, il est important de souligner que, même si l’investissement initial est élevé, les systèmes de pompes à chaleur géothermiques permettent des économies importantes à long terme. On estime que les utilisateurs peuvent réduire leur consommation d'énergie pour le chauffage entre 30 et 70 % et entre 20 et 50 % pour le refroidissement. Selon l'usage, ces économies permettent d'amortir l'investissement initial sur une durée qui varie entre 5 et 10 ans.
L'utilisation de cette technologie profite non seulement au propriétaire de l'installation, mais également à l'environnement, puisque la consommation de sources d'énergie non renouvelables est considérablement réduite, et avec elle les émissions de gaz à effet de serre.
Les pompes à chaleur géothermiques sont une option idéale pour ceux qui cherchent à minimiser leur impact environnemental à long terme tout en garantissant un système de chauffage et de climatisation efficace et économique.