On distingue deux grandes familles de pompes à chaleur :

Pompe à chaleur aérothermique

La pompe à chaleur aérothermique capte les calories présentes naturellement dans l’air. L’énergie est alors transformée grâce à des échangeurs thermiques, puis renvoyée sous forme d’air chaud (pompe à chaleur air-air) ou dans le circuit hydraulique de la maison (pompe à chaleur air-eau).
Les pompes à chaleur air-air sont réversibles, et peuvent donc agir comme des climatisations. Les pompes à chaleur air-eau alimentent quand à elles les radiateurs et planchers chauffant.
L’installation d’une pompe à chaleur aérothermique nécessite peu de travaux, et se montrent assez efficaces.

Pompe à chaleur géothermique

La pompe à chaleur géothermique puise pour sa part la chaleur dans le sol. En effet, la terre accumule l’énergie que lui renvoi le soleil. Cette énergie est captée par des capteurs horizontaux ou verticaux enterrés, puis renvoyée dans le circuit de chauffage de la maison.
Ce type de pompes à chaleur constitue un des meilleurs moyens de chauffage à l’heure actuelle, puisqu’il présente de très bonne performances. Peu d’électricité est consommée pour un très bon rendement, de quoi faire de belles économies !

Quelle pompe à chaleur pour quels besoins ?

Le choix d’une pompe à chaleur se fait en fonction de vos besoins et de votre logement.
Si vous habitez dans un appartement, le choix se réduit aux pompes à chaleur aérothermiques de type air-air, et l’installation n’est possible que si vous disposez d’un balcon.
Si vous souhaitez utiliser votre pompe à chaleur comme climatisation, il est conseillé d’utiliser une pompe à chaleur aérothermique de type air-air.
Les pompes aérothermiques ne peuvent cependant être utilisées que dans les zones géographique au climat doux.

Les pompes de type géothermiques sont les plus souples et les plus performantes. Elles fonctionnent quelque soit le climat.

Pour être sûr de faire le bon choix, adressez-vous à un installateur de pompes à chaleur.

Choisir ses capteurs

Deux types de capteurs permettent de récupérer l’énergie thermique du sous-sol :

• Les capteurs horizontaux :

-Ils sont constitués par des tubes de polyéthylène ou de cuivre gainés de polyéthylène  installés en boucles enterrées horizontalement à faible profondeur (de 0,60 m à 1,20 m). Dans ces boucles circule en circuit fermé de l’eau additionnée d’antigel ou le fluide frigorigène.

-Ils permettent une installation peu coûteuse mais nécessitent une grande surface de pose (environ 2 fois la surface à chauffer).

• Les capteurs verticaux :

-Ils sont constitués de deux tubes de polyéthylène formant un U installés dans un forage (jusqu’à 80 m de profondeur) et scellés dans celui-ci par du ciment. On y fait circuler en circuit fermé de l’eau additionnée de liquide antigel.

-La capacité d’absorption calorifique moyenne d’un capteur vertical est d’environ 50 W par mètre de forage, il faut donc souvent utiliser plusieurs capteurs qui doivent être distants d’au moins une dizaine de mètres.
-Les capteurs verticaux sont plus délicats à poser. Il est nécessaire de faire appel à une entreprise de forage qualifiée et de respecter les procédures administratives concernant la protection du sous-sol.

Conseils pratiques pour l’installation d’une pompe à chaleur

Lors de l’installation de la pompe à chaleur, il faut respecter certaines règles :

-Se trouver à plus de 2 mètres des arbres.

-Se trouver à au moins 1,50 mètres des réseaux hydrauliques non enterrés.

-Se trouver à au moins 3 mètres des fondations, des puits, fosses sceptiques ou des réseaux d’évacuation.

-La surface au-dessus du capteur doit être perméable (pas de terrasse ou de construction) et ne pas être traversée par des réseaux d’eau (risque de gel). Le terrain ne doit pas être trop pentu. Un sol rocheux est moins favorable qu’un sol meuble.

-Vérifiant que le procédé a fait l’objet de la certification Eurovent ou d’un avis technique du CSTB (Centre Scientifique et Technique du Bâtiment).

-Contrôler régulièrement la pression dans les circuits pour détecter des fuites de fluide frigorigène.

Vidéo de démonstration d’une installation de pompe à chaleur :

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La société Soleil en Tête (2004) est spécialisée dans les pompes à chaleur, panneaux solaires et chauffe eau solaire. Réseau national.

Il faut donc capter l’énergie contenue dans le sous-sol. La chaleur du sous-sol variant de 10 à 15°C, il est nécessaire d’installer une pompe à chaleur pour relever le niveau de température.

La pompe à chaleur est un système thermodynamique qui prélève la chaleur contenue dans le sous-sol, augmente son niveau de température et restitue une chaleur plus élevée à l’habitation. Elle est constituée d’un circuit fermé et étanche dans lequel circule un fluide frigorigène à l’état liquide ou gazeux. Le compresseur de la pompe à chaleur géothermique est entraîné par un moteur électrique.

Le schéma ci-dessous permet de mieux comprendre le fonctionnement d’une pompe à chaleur :

Deux types de procédés sont utilisés par les constructeurs selon la nature des fluides circulant dans les capteurs et les émetteurs de chauffage :

• Le procédé à détente directe :

-le fluide frigorigène circule dans les capteurs et le plancher chauffant.  La pompe à chaleur est de type sol/sol.

-Ce procédé n’est utilisable qu’avec des capteurs horizontaux.

• Le procédé avec fluides intermédiaires :

-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 pompe à chaleur. La pompe à chaleur est de type eau glycolée / eau.

-Le procédé est utilisable en capteurs horizontaux ou verticaux.

La pompe à chaleur géothermique permet d’économiser jusqu’à 60% de la facture de chauffage, si l’on compare l’installation à celle d’un chauffage électrique conventionnel.
Pour un kilowattheure d’énergie électrique consommé, il restitue trois à quatre kilowattheures de chaleur au logement.

Cette solution de chauffage peut également servir à rafraîchir l’habitat en été si la pompe à chaleur est réversible.

Le puits canadien utilise l’inertie thermique du sous-sol. En effet, la température du sous-sol se stabilise dès les premiers mètres et est comprise entre 10 et 14°C. Elle est donc plus chaude que l’air extérieur en hiver et plus froide en été.

Le principe du puits canadien consiste à faire circuler à vitesse faible dans des canalisations enterrées l’air destiné au renouvellement de l’air intérieur de l’habitat. Les échanges thermiques permettent le réchauffement de l’air en hiver et son refroidissement en été.

Le crédit d’impôt relatif aux énergies renouvelables ne s’applique pas au puits canadien.

Le schéma ci-dessous illustre le fonctionnement du puits canadien :

En ce qui concerne la géothermie, l’objectif est de multiplier par 6 la production d’énergie  en 2020, en équipant 2 millions de foyers de pompes à chaleur et en relançant à grande échelle les programmes en Ile-de-France, en Alsace, en Aquitaine, Midi-Pyrénées, et Centre. Une fiscalité avantageuse et des aides financières seront proposées aux particuliers qui souhaitent s’équiper de pompes à chaleur.

La géothermie devrait contribuer ainsi pour 1,3 millions de tep (tonnes-équivalent-pétrole) à l’objectif  fixé par le Grenelle de l’environnement de produire 20 millions de tep d’énergie renouvelable supplémentaires. A la même échéance, il est prévu que 20 % de l’électricité produite dans les DOM soit d’origine géothermique.

Trois types de géothermie seront privilégiés :

• La géothermie individuelle : il s’agit de pompes à chaleur sur capteurs enterrés. Une fiscalité avantageuse et des aides financières seront proposées aux particuliers qui souhaitent s’équiper de pompes à chaleur.

• La géothermie intermédiaire : elle concerne des installations de taille moyenne telles que le chauffage et la climatisation de bâtiments tertiaires, l’alimentation de mini-réseaux de chaleur, de piscines, de serres…

• La géothermie des gros réseaux de chaleur urbains : des dispositifs tels que les certificats d’économie d’énergie (qui visent à rémunérer les économies d’énergies fossiles réalisées par la mise en place d’équipements énergétiquement performants ou exploitant des énergies renouvelables) ainsi que  la hausse du coût des énergies fossiles devraient favoriser leur mise en place.

LA GÉOTHERMIE BASSE ÉNERGIE (température comprise entre 30 et 90°C)

Les ressources basses énergie (utilisées pour la produire de la chaleur) sont principalement localisées dans le bassin parisien et le bassin aquitain (bassins sédimentaires). Elles se situent entre 600 et 2000 mètres de profondeur.

D’autres régions françaises possèdent des ressources basse énergie mais les structures géologiques sont plus complexes et les gisements beaucoup plus localisées (Hainault, Bresse, Limagne).

LA GÉOTHERMIE HAUTE ÉNERGIE (température supérieure à 150°C)

La France dispose également de ressources haute énergie (utilisées pour produire de l’électricité) situées essentiellement dans les départements d’outre-mer.

LES NAPPES AQUIFÈRES (réservoir souterrain contenant de l’eau)

L’ensemble du territoire français possède des nappes aquifères superficielles qui peuvent être exploitées avec des pompes à chaleur.

La carte ci-dessous répertorie les différentes ressources géothermiques présentes en France :

IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX

La production d’électricité par voie géothermique permet d’éviter des rejets de CO2 et son impact environnemental est très restreint dans le cas de l’exploitation des roches fracturées tout comme dans le cas de la géothermie classique avec réinjection des rejets en profondeur.

PRODUCTION D’ÉLECTRICITÉ GÉOTHERMIQUE DANS LE MONDE

Une vingtaine de pays produisent de l’électricité à partir de la géothermie. Dans le monde entier, la capacité de production des installations géothermiques installées dans 18 pays était d’environ 5 800 MW en 1990, elle atteint aujourd’hui les 8700 MW avec une production d’environ 56 TWh dont 15 TWh pour les USA 10,3 TWh pour les Philippines et 4,5 TWh pour l’Italie.

En Europe, les principaux pays qui ont développé leur énergie géothermique sont l’Italie avec 810 mégawatts et l’Islande avec 420 mégawatts. L’Italie s’attend à presque doubler sa capacité installée d’ici 2020. L’Islande, avec 27 pour cent de ses besoins d’électricité couverts en exploitant la chaleur de la terre, est le premier pays dans le monde dans la part d’électricité générée par l’énergie géothermique. L’Allemagne, avec seulement 8 mégawatts de capacité installée, reste derrière, mais commence à voir les effets d’un tarif de rachat de 0.15 € (0.23 $) par kilowatt heure qui a été mis en place en 2004. Presque 150 centrales sont à présent dans le pipeline en Allemagne, avec la plupart des activités localisées en Bavière.

La géothermie joue un rôle essentiel pour les pays en développement : 22% de l’électricité produite aux Philippines, 12% au Salvador mais aussi en Islande (15%) et en
Nouvelle-Zélande.

LA GÉOTHERMIE MOYENNE ÉNERGIE

Dans le cas de la géothermie moyenne énergie, l’eau utilisée est sous la forme liquide et maintenue sous pression pour lui éviter de bouillir.

• Si la température de l’eau est inférieure à 140° C, on utilise un échangeur de chaleur : l’eau réchauffe le liquide d’un circuit secondaire et le porte à ébullition. C’est le gaz ainsi produit dans le circuit secondaire qui fera tourner une turbine et produira l’électricité, avant d’être de nouveau liquéfié.

• Si l’eau a une température plus élevée, on abaisse sa pression dans une enceinte . Elle passe sous forme de vapeur, qu’on utilise pour actionner une turbine.

LA GÉOTHERMIE HAUTE ÉNERGIE

Dans le cas de la géothermie haute énergie, l’eau est utilisée sous forme de vapeur à haute température. La vapeur est envoyée dans une turbine qui, en tournant, permet de produire de l’électricité.

Le schéma ci-dessous illustre la production d’électricité grâce à l’utilisation de la géothermie :

GEOTHERMIE : UNE ÉNERGIE PROPRE

La géothermie produit peu de rejets. La quantité moyenne de CO2 émise dans  par les centrales géothermiques dans le monde est de 55 g/kWh, alors qu’une centrale au gaz naturel en produit 10 fois plus.

GEOTHERMIE : UNE ÉNERGIE RENOUVELABLE

Contrairement aux ressources fossiles, la géothermie ne s’épuise pas. Le principe de la géothermie consiste à récupérer la chaleur du sous-sol grâce à la circulation d’eau. Or cette eau piégée transitant dans le sous-sol  se renouvelle soit naturellement par le ruissellement des eaux de surface, soit par l’injection artificielle d’eau dans les roches. Quant à la chaleur, elle est contenue dans la roche qui représente 90% ou plus du gisement.

GEOTHERMIE : UNE ÉNERGIE OMNIPRÉSENTE

Contrairement aux énergies fossiles, la chaleur du sous-sol est présente sur tous les continents. La géothermie peut donc être exploitée dans n’importe quel endroit du monde.