Guide technique. Les pompes à chaleur géothermiques sur champ de sondes. Manuel pour la conception et la mise en œuvre

Auteurs : Collectif
Editeurs : BRGM / ADEME
Nombres de page : 104
Prix public : 45 €
Date de parution : 2012

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Au départ, le choix du système d’échange (sol ou aquifère) se fait en fonction de la ressource exploitable, des besoins énergétiques à couvrir et de considérations économiques diverses. Ainsi, le forage d’eau sur aquifère peut être privilégié notamment pour des besoins énergétiques importants. L’étude géologique, hydrogéologique, voire géophysique préalable est indispensable pour anticiper des difficultés potentielles en matière de forage et de cimentation et pour préciser les paramètres physiques de terrain. Le dimensionnement d’un champ de sondes doit tenir compte de l’évaluation de la ressource et des besoins à satisfaire. Les paramètres à prendre en compte, outre le sous-sol, sont les contraintes physiques (espace disponible), celles imposées par le bâtiment, les choix techniques, les principes de la simulation dynamique. Il existe des logiciels facilitant le dimensionnement de l’échangeur.

Par champ de sondes géothermiques, on entend un ensemble de forages verticaux (en général < 5) à des profondeurs généralement comprises entre 30 et 150 m, disposés au-dessous ou au voisinage du bâtiment à chauffer ou à rafraîchir. Les sondes sont réparties de façon quadratique ou en quinconce et leur raccordement peut être réalisé en série ou en parallèle. Chaque sonde est constituée par une ou plusieurs boucles, généralement en polyéthylène, d’un diamètre moyen de 32 mm, et dans lesquelles circule un liquide caloporteur (en général du monopropylène glycol) qui est donc le vecteur de transport des calories. Contrairement au forage d’eau, le système est donc fermé, sans contact direct avec l’environnement.

Comme dans le système par forages d’eau, la pompe à chaleur constitue l’organe central du système. C’est elle qui assure le transport d’énergie entre le sous-sol et les locaux à chauffer ou refroidir. Le choix de la PAC doit être adapté à la nature des besoins (chauffage, eau chaude sanitaire, refroidissement, production de froid ou de chaud et de froid) ainsi qu’aux niveaux de température requis. Différents types de pompes à chaleur sont disponibles sur le marché, se distinguant notamment selon le type de régulation (discrète ou continue). La mise en œuvre d’une solution PAC doit en outre être conforme à la réglementation (Code minier, Code de l’environnement…) et aux normes en vigueur.

Le champ de sondes (système sur sol) peut ainsi constituer une alternative sécuritaire au forage d’eau, à condition d’être correctement dimensionné. Mais il peut nécessiter un grand nombre de sondes, donc une emprise au sol plus importante que le forage d’eau. Des mécanismes d’accompagnement et des procédures incitatives peuvent aider à la mise en place des PAC. Des ordres de grandeur de coûts sont donnés dans les aspects économiques et des retours d’expérience dans les applications. En annexe, figurent notamment un tableau de valeurs de conductivités thermiques en fonction du type de roche, un lexique et une liste de sites Internet. Le présent guide constitue ainsi une aide précieuse pour tous les acteurs souhaitant mettre en place des pompes à chaleur sur champ de sondes, dans la ligne du guide du système sur forage d’eau qui fait l’objet de la précédente note de lecture.

La Rédaction