La pompe à chaleur géothermique : fonctionnement, types, avantages, inconvénients et prix

Les PAC géothermiques accumulent de la chaleur dans le sol afin de la transmettre au circuit de chauffage central de la maison. Le système est particulièrement adapté aux climats rigoureux en raison de sa température relativement constante. Sous certaines conditions, il est même possible de rafraîchir le logement de manière quasiment gratuite. Cependant, les PAC géothermiques restent un domaine confidentiel car elles imposent des contraintes d’installation assez importantes, en particulier la nécessité d’avoir un jardin. Nous vous proposons un guide pratique pour évaluer les avantages et les inconvénients de cette technologie peu répandue mais pourtant extrêmement performante.

Comment fonctionne une pompe à chaleur géothermique ?

Le système de chauffage par géothermie capte la chaleur dissimulée sous le sol. Les calories sont prélevées par des capteurs souterrains et renvoyées par une pompe à chaleur (PAC) dans le foyer.

Dans cette optique, la pompe à chaleur géothermique emploie un liquide frigorigène afin de transférer les calories collectées dans le sol vers l’eau du système de chauffage dans le sol. Ce processus se déroule en quatre étapes distinctes :

1. Lorsque le fluide frigorigène est liquide, il absorbe les calories transmises par le sol grâce au liquide caloporteur. L’énergie captée entraîne une augmentation de la température du fluide. Le liquide prend alors la forme de gaz et s’évapore.
2. Un moteur électrique alimente le compresseur qui aspire et comprime le fluide frigorigène. À la fin de cette étape, le gaz est à une température élevée et à une pression élevée.
3.  La formation de vapeur haute pression dans le fluide frigorigène permet de transférer la chaleur à l’eau de chauffage. Le gaz se transforme en liquide.
4. La pression du fluide frigorigène diminue grâce au détendeur, ce qui prépare le fluide liquide avant la phase d’évaporation.

Pour capter l’énergie présente dans le sol, il est nécessaire de procéder à des forages ou à des travaux de terrassement afin d’installer les capteurs. Trois options de captage sont disponibles.

PAC géothermique : les différents avantages

La pompe à chaleur géothermique présente les principaux avantages suivants :

• énergie écologique et non polluante ;
• Accès à la ressource géothermique à travers le globe ;
• L’énergie est sûre même sans chaudière ou combustion ;
• Outil disponible tout au long de l’année ;
• Installation qui ne requiert pas de maintenance importante ;
• Ressource provenant de la région et non soumise à des tiers ;
• En combinaison avec d’autres options renouvelables envisageables, les performances de l’installation ne sont pas influencées par le climat extérieur.
• Niveau d’efficacité pendant toute l’année, comparé à d’autres sources de chaleur renouvelables telles que l’énergie solaire ;
• Cela est valable pour tous les types de constructions ou de logements, qu’ils soient individuels ou collectifs.
• Phases d’amortissement économique allant de 5 à 7 ans ;
• Matériel extrêmement performant et la recherche sur les méthodes d’amélioration sont très efficaces.

Nous avons déjà constaté que l’énergie géothermique est actuellement le système renouvelable le plus performant pour générer de l’eau chaude sanitaire et chauffer un logement. Cette économie est considérable par rapport aux autres systèmes. Cependant, il est important de noter que la pompe à chaleur géothermique offre principalement de nombreux bénéfices économiques.

• Économie majeure : Les systèmes géothermiques, qui utilisent une grande partie de l’énergie gratuitement, ont une consommation d’environ 70 à 80% inférieure à celle des systèmes traditionnels de chauffage, de froid et d’eau chaude sanitaire.
• Des frais de maintenance réduits : Les frais d’entretien des installations géothermiques sont bien plus abordables que ceux d’une installation d’énergie classique. Étant donné qu’aucun type de combustion n’est requis, elles ne requièrent pas beaucoup d’entretien, ce qui constitue une économie considérable liée à ces dépenses.
• Longue durée de vie : La durée de vie des systèmes de pompe à chaleur géothermique est extrêmement longue. Ainsi, vous pourrez bénéficier des bénéfices de la mise en place pendant de longues années. En cas de dimensionnement adéquat de l’installation, le nombre d’heures de fonctionnement sera d’environ 1200 à 2000 heures par an, selon la zone climatique. Grâce à ces paramètres, l’équipement aurait généralement une durée de vie supérieure à 15 à 20 ans.

PAC géothermique : les inconvénients

La géothermie présente également quelques désavantages, à considérer lorsqu’on opte pour un tel système de climatisation et/ou de chauffage :

• Avant de commencer le projet, il est essentiel de réaliser une étude de faisabilité technique et économique.
• Il est également nécessaire de réaliser une étude géotechnique pour les installations de grande envergure.
• L’investissement initial est élevé, notamment pour les systèmes géothermiques verticaux à sonde, en raison des machines spéciales à utiliser.

Il est recommandé de considérer l’installation d’énergie géothermique avant la construction de logements neufs.

Si ce n’est pas le cas, les possibilités d’installation peuvent être limitées et les travaux peuvent être plus complexes et plus onéreux.

Également, il est impératif de vérifier les pompes à chaleur :

• Une fois tous les 2 ans si sa puissance varie de 4 kW à 70 kW ;
• une fois tous les 5 ans si sa puissance dépasse 70 kW.

Il est essentiel d’avoir un installateur qualifié pour assurer la maintenance, et cela peut même être inclus dans un contrat d’entretien souscrit lors de l’installation. Au cours de sa visite, l’installateur réalise diverses vérifications, comme la pression de l’appareil ou son niveau d’eau. Cela vous assure un bon fonctionnement de votre pompe à chaleur et prolonge sa durée de vie.

👉 Le prix de l’entretien varie de 150 à 250 €.

Comment choisir une PAC géothermique ?

Une pompe géothermique vous offre la possibilité d’améliorer votre confort, de réaliser des économies et de transitionner vers une énergie verte et durable. Il est primordial de sélectionner un équipement qui convient à votre domicile. Il est essentiel de prendre en compte les principales caractéristiques pour évaluer la performance d’une pompe à chaleur géothermique :

• Le coefficient de performance (COP) : correspond au nombre de kilowattheures de chaleur générés pour chaque kilowattheure d’électricité utilisée. En général, le COP de la pompe à chaleur géothermique varie de 3 à 5. À mesure que le COP augmente, votre PAC devient plus performante ;
• La puissance calorifique (exprimée en kW) : désigne la capacité de l’appareil à générer de la chaleur. En général, ce type de pompe à chaleur a une puissance comprise entre 5 et 20 kW.

Captage des pompes à chaleur géothermiques

Afin de transférer la chaleur de la terre vers la maison, il est nécessaire de la capter d’abord. Il existe principalement trois catégories de captage qui ont chacun leurs propres avantages et inconvénients.

Captage horizontal	Captage vertical (sol)	Captage vertical (eau)
Schéma (Ademe)
Principe	Des tubes sont enterrés entre 60 et 120 cm de profondeur. Ils forment un circuit fermé en boucle dans lequel circule de l’eau glycolée ou directement le fluide frigorigène. Pour limiter l’emprise au sol, il est possible de creuser plus profond et de superposer les capteurs.	Un tube dans lequel circule de l’eau glycolée est inséré dans un forage de 50 à 150 m de profondeur. Il est ensuite scellé par du ciment. Ce capteur est aussi appelé « sonde géothermique ». Il faut compter un espace de 10 mètres entre 2 forages.	Cette technique nécessite la présence d’une nappe phréatique à proximité du logement. Un premier forage est réalisé pour capter la chaleur de l’eau. Un second pour rejeter l’eau froide. Il n’y a donc pas de consommation d’eau.
Puissance extraite	20 à 25 W par m²	45 W par mètre linéaire	Selon le débit prélevé
Dimen- sionnement	La surface des capteurs est d’environ 1.5 à 2 fois la surface à chauffer. Soit 200 m² occupés dans le jardin pour une maison de 100 m².	On compte 1 à 3 forages pour une maison individuelle. Deux sondes pour une maison de 120 m² par exemple.	On prévoit un débit de 1 à 3 m3/h selon les performances de l’habitation. (150 à 200 L/H/kW)
Avantages	Solution la moins chère Facile à mettre en place	Température constante Emprise au sol minime
Inconvénients	Emprise au sol Plus météo sensible	Solution la plus chère Démarches administratives Entreprise très spécialisée

Il est important de noter que les capteurs horizontaux sont plus faciles à installer, mais qu’ils occupent une place importante et sont plus exposés aux fluctuations de température que les capteurs verticaux. Ils présentent une faible emprise au sol (1 m2 par sonde géothermique) et conviennent parfaitement aux régions les plus froides. En revanche, les procédures administratives sont davantage compliquées.

 

Les corbeilles géothermiques peuvent également être mentionnées, étant situées à mi-chemin entre des capteurs horizontaux et verticaux. Ces structures sont formées de tubes en spirale que l’on enfonce à une profondeur inférieure à 5 m. Il est nécessaire d’avoir entre 5 et 10 corbeilles géothermiques pour chauffer une maison individuelle.

Quoi qu’il en soit, les capteurs ont une plus longue durée de vie que la pompe à chaleur et pourront être réutilisés. Selon l’ADEME, les capteurs enterrés ont une durée de vie supérieure à 40 ans.

Prix des pompes à chaleur géothermiques

Les pompes à chaleur géothermiques ne bénéficient pas non plus d’un prix élevé. Effectivement, il est nécessaire de prendre en compte un coût moyen de 20 000€ TTC pour une PAC installée par un expert. Cependant, étant donné la performance du système, il peut bénéficier d’aides financières, ce qui signifie que le reste à charge se situera plutôt entre 6 000 € et 17 000 € en fonction de vos revenus.

Il convient de souligner que l’installation d’une PAC géothermique avec un captage horizontal sera moins chère que celle avec un captage vertical. Environ 15 000 euros dans le premier cas, tandis que 20 000 euros dans le second.

Quoi qu’il en soit, il sera nécessaire d’opposer les entreprises afin d’obtenir le prix du marché le plus équitable.

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