Tout sur les corbeilles géothermiques et les capteurs

01.03.2016 | 1
Tout sur les corbeilles
géothermiques et les
capteurs horizontaux
Les capteurs horizontaux et les corbeilles
géothermiques font partie de la géothermie de faible profondeur. Ils utilisent la
chaleur de la Terre jusqu’à environ 4 m de
profondeur.
Utilisation: chauffer et/ou rafraîchir
Les capteurs horizontaux et les corbeilles géothermiques permettent de chauffer et de rafraîchir de
façon variée. En été, la chaleur excédentaire des
bâtiments est injectée dans le sous-sol, où elle est
stockée de manière temporaire. En hiver, cette chaleur peut de nouveau être utilisée à des fins de
chauffage. Ces deux procédés sont surtout utilisés
pour des maisons individuelles nécessitant peu de
chaleur et des basses températures dans le circuit
de chauffage.
Diffusion et potentiel: utilisation plutôt rare
En comparaison avec les sondes géothermiques
verticales, les capteurs horizontaux et les corbeilles
géothermiques jouent un rôle secondaire en
Suisse. Ils peuvent être utilisés lorsque des sondes
géothermiques ne sont pas admissibles. Par principe, leur potentiel existe partout. Des restrictions
d’utilisation due à la protection des eaux souterraines et à des conditions géologiques particulières
(notamment anhydrite et gypse) sont moindres
compte tenu de leur plus faible profondeur d’installation par rapport à des sondes géothermiques verticales.
Principe de fonctionnement: en circuit fermé
Les capteurs horizontaux fonctionnent selon le
même principe que les sondes géothermiques verticales. Par contre, ils sont installés horizontalement et à faible profondeur. En règle générale, les
tubes sont en matière synthétique, dans lesquels
circule de l’eau glycolée (antigel) comme fluide caloporteur. Ils peuvent être utilisés tant à des fins de
chauffage que de rafraîchissement. Les capteurs
horizontaux sont enterrés à une profondeur encore
chauffée par le soleil. La terre emmagasine cette
chaleur. En cas de capteurs horizontaux comprenant un système d’évaporation directe, le fluide frigorigène de la pompe à chaleur est directement introduit dans le sous-sol pour évaporation au
moyen de tubes. À des fins de lubrification, de tels
réfrigérants contiennent souvent des composants
huileux.
Concernant les corbeilles géothermiques, les tubes
ne sont pas horizontaux, mais au contraire introduits en spirale sous forme de faisceaux d’environ
2 m de long dans un puits vertical. En raison de
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leur faible profondeur d’installation, elles font partie
de la catégorie des capteurs horizontaux.
Le mélange eau-glycol (c.-à-d. le réfrigérant en cas
de système d’évaporation directe) circule à travers
des tubes, capte la chaleur du sous-sol et l’achemine au système de chauffage par le biais de
l’échangeur de chaleur et de la pompe à chaleur. Le
fluide caloporteur refroidi est réinjecté dans le
sous-sol, afin d’y capter de nouveau la chaleur. En
cas de rafraîchissement (en été), la chaleur excédentaire de bâtiments est réinjectée dans le soussol comparativement plus froid.
Écologie: jusqu’à 80% d’émissions de CO2 en
moins
La géothermie est une façon extrêmement écologique de produire de l’eau chaude, ainsi que de
chauffer ou de rafraîchir des maisons. À titre
d’exemple, pour obtenir la température de locaux
souhaitée à l’aide d’une sonde géothermique verticale, il faut, en règle générale, 75% de chaleur de la
Terre et 25% d’électricité pour la pompe à chaleur.
La part géothermique est entièrement renouvelable. Pour les 25%, le bilan écologique d’une installation de géothermie est déterminé par l’origine du
courant électrique utilisé. Ce bilan est aggravé
lorsque l’électricité est produite par des centrales à
charbon, alors qu’il est optimisé lorsque celle-ci est
issue de sources d’énergie renouvelables (eau, soleil, vent, biomasse).
L’utilisation de capteurs horizontaux permet d’éviter
beaucoup d’émissions de CO2. Cette économie dépend de la performance («coefficient de performance») de la pompe à chaleur et de l’origine du
courant électrique. Des émissions de CO2 ne proviennent que de la fabrication du matériel et de la
pose.
Par rapport à des chaudières au mazout modernes,
des pompes à chaleur permettent d’économiser
jusqu’à 80% d’émissions de CO2. Ces chiffres ont
été estimés dans une étude sur le mix énergétique
bavarois et peuvent être reportés presque tels
quels au niveau suisse. Par exemple, si les émissions de CO2 atteignent 2’800 kg d’équivalent CO2
par kilowattheure pour un chauffage avec une
chaudière au mazout, celles-ci peuvent être ré-
duites jusqu’à 560 kg avec une installation de
pompe à chaleur. Par conséquent, une pompe à
chaleur permet, en moyenne, d’économiser chaque
année 2 tonnes d’équivalent CO2.
En règle générale, du point de vue de la protection
des eaux souterraines, l’utilisation de capteurs horizontaux et de corbeilles géothermiques ne pose
aucun problème si l’on respecte une distance de 2
mètres par rapport au niveau de la nappe phréatique la plus élevée.
Du fait du captage de la chaleur, le sous-sol situé à
proximité des capteurs horizontaux et des corbeilles géothermiques se refroidit légèrement. Le
refroidissement est plus ou moins important selon
la taille de l’installation et peut être facilement déterminé à l‘avance. Un dimensionnement correct
permet d’éviter de dépasser une certaine température. En été, le sous-sol où la chaleur a été extraite
est réchauffé.
Mesures d’encouragement: se renseigner avant
tout
Aucun subside fédéral ne peut être attendu pour la
construction de capteurs horizontaux ou de corbeilles géothermiques. En revanche, certains cantons et communes encouragent de telles installations. La plupart du temps, il existe une aide financière pour la pompe à chaleur. Il convient de se
renseigner auprès d’un service de conseils en énergie ou de consulter les sites Internet correspondants:
• Services cantonaux de l’énergie et services d’information en matière d’énergie: http://www.bfe.
admin.ch/dossiers/00677/index.html?lang=de
• Office fédéral de l’énergie: http://www.bfe.
admin.ch/dienstleistungen/05822/index.
html?lang=fr
• Energie Suisse: http://www.suisseenergie.ch/
fr-ch/energies-renouvelables/financement-subventions.aspx
Économie: faibles coûts d‘exploitation
• Coûts d‘investissement: les capteurs horizontaux et les corbeilles géothermiques sont
économiquement plus avantageux que les
sondes géothermiques, car aucun forage n’est
nécessaire.
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• Coûts d‘exploitation: ils sont déterminés par la
pompe à chaleur et sa consommation d‘électricité.
En règle générale, les coûts d’investissement sont
plus élevés qu’avec un chauffage au gaz ou au mazout, mais en revanche, les coûts d’exploitation
sont moindres. Par conséquent, à moyen terme,
une installation géothermique est plus rentable.
Chaque installation est toutefois différente. Lors de
l’estimation des coûts d’investissement et d’exploitation, il faut donc prendre en compte ce qui sert
de référence énergétique et sur quoi reposent les
exigences en matière de chaleur et d’eau chaude.
Planification et installation: exécution dans les
règles de l‘art
L’installateur en chauffage ou le planificateur détermine la profondeur requise en fonction du besoin
de chaleur et du sous-sol. Une taille correcte est
déterminante pour l’exploitation future. Les capteurs horizontaux et les corbeilles géothermiques
sont posés à une profondeur encore réchauffée
par le soleil, soit sous la limite de gel. Le refroidissement en hiver est pris en compte dans la planification. Du fait des mois d’été chauds, le sous-sol
utilisé se recharge automatiquement une fois par
an en chaleur.
Pour la pose des tubes d’un capteur horizontal, le
sol est excavé horizontalement sur la surface nécessaire et à la profondeur souhaitée. En règle générale, la superficie est de 1,5 à 2 fois plus grande
que la surface à chauffer. Les corbeilles géothermiques sont moins encombrantes. Elles sont introduites dans des trous plus profonds creusés au
moyen d’une petite excavatrice. Aucune construction n’est autorisée sur des surfaces comprenant
des capteurs horizontaux ou des corbeilles géothermiques.
Procédure d’octroi d’une autorisation: différente
selon les cantons
En règle générale, les capteurs horizontaux et les
corbeilles géothermiques sont soumis à l’octroi
d’une autorisation par la commune qui peut être
traitée en même temps que la demande de permis
de construire.
En l’absence d’eaux souterraines, les capteurs horizontaux et les corbeilles géothermiques sont admissibles au même titre que les sondes géothermiques du point de vue de la législation sur la protection des eaux. En règle générale, dans les secteurs de protection des eaux AU (eaux souterraines
utilisables) et üB (autres zones), aucune autorisation spéciale correspondante n’est requise, si l’on
respecte une distance de 2 mètres par rapport au
niveau de la nappe phréatique la plus élevée.
Certains cantons peuvent toutefois en prescrire
une. Par principe, des capteurs horizontaux et des
corbeilles géothermiques ne sont pas admises
dans les zones de protection de puits S1 et S2. En
règle générale, une autorisation est possible en
zone de protection S3 si ces dispositifs ne sont
pas installés profondément dans le sous-sol.
Aucune autorisation liée à la législation sur la protection des eaux n’est requise en zone S3.
Les critères d’admissibilité et les procédures d’octroi d’autorisations varient de canton en canton. Il
est donc important de s’informer au préalable auprès de la commune. La plupart des cantons publient des informations sur leur site Internet ou des
notices d’information idoines.
Avantages
• Énergie renouvelable.
• Chauffage et/ou rafraichissement au moyen
de la même sonde et de la même installation.
• Pose et installation simples.
• Faibles coûts d‘acquisition.
• Longue durée de vie.
• Utilisation possible presque partout.
• Plus de cheminée requise.
• Très grande fiabilité.
• −Coefficient de performance élevé par rapport
à des pompes à air chaud. Degré de rendement élevé, du fait que le sous-sol est chaud
toute l‘année. Plus la température de la source
de chaleur est élevée et plus la température
d’utilisation est basse (côté chauffage), plus
le coefficient de performance de la pompe à
chaleur est meilleur.
• Rentabilité à moyen terme, les coûts d’investissement étant normalement amortis après
quelques années. Les tarifs de l’électricité
influencent la durée d’amortissement.
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• Réduction des émissions de CO2 et des particules
fines.
• Réchauffement automatique du sous-sol en été
grâce au soleil.
Inconvénients
• Grande superficie nécessaire.
• Aucune possibilité de construire par-dessus ou
de compacter le terrain.
• Par principe, coefficient de performance moins
élevé qu’une sonde géothermique verticale.