Pompe à chaleur et géothermie

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1 SAVOIR FAIRE Vu sur: Pompe à chaleur et géothermie XPair.com - Page 1 / 26

2 SOMMAIRE 1 - APPROCHE TECHNIQUE Pompe à chaleur et géothermie : comment ça marche Principe d'une pompe à chaleur (PAC) Coefficient de Performance (COP) et coefficient d'efficacité frigorifique (EER) Géothermie avec capteurs horizontaux : solution courante Géothermie avec capteurs verticaux : solution efficace Géothermie sur eau de nappe : solution haute performance La géothermie, chauffage, ECS et rafraîchissement avec des consommations inf. à 50 kwh/m2.an FAQ ASPECTS REGLEMENTAIRES Géothermie et réglementation thermique dans le neuf Nouvelle réglementation thermique dans l'existant Crédit d'impôt pompe à chaleur géothermie Installateur qualifié de pompes à chaleur Quelques rappels sur la réglementation acoustique REGLES ET OUTILS DE CONCEPTION ET DE REALISATION Chauffage avec ou sans production d eau chaude sanitaire Géothermie + solaire thermique En rénovation, quel principe de chauffage géothermique adopter? Dimensionnement des capteurs géothermiques PRODUITS RECOMMANDES Pompe à chaleur eau /eau : la solution chauffage de 5 à 40 kw Pompe à chaleur pour maison individuelle (jusqu à 32 kw) Combiné compacts pour la maison individuelle Pompe à chaleur avec une température de départ de 70 C Juillet XPair.com - Page 2 / 26

3 1 - APPROCHE TECHNIQUE 1. Pompe à chaleur et géothermie : comment ça marche Pompe à chaleur, quel mot magique! Ce produit qui a fait son retour en force sur le marché ces dernières années est le générateur de chauffage le plus économique, le plus écologique. Pourquoi? Renouvelable et disponible dans la nature, l énergie dégagée par l air et le sol sont inépuisable. Non polluant, le système de récupérations de l énergie de l air et du sol ne rejette pas de fumée dans l atmosphère et les fluides utilisés sont sans effet sur la couche d ozone.le concept pompe à chaleur lié à une énergie inépuisable, la chaleur de la terre, c est la géothermie, celle de l air, c est l aérothermie. Economique, ce concept de captation d énergie par pompes à chaleur permet d économiser jusqu à 70 % sur une facture de chauffage par rapport aux installations électriques traditionnelles. Partout en France, ce système s adapte sans appoint à toutes les zones climatiques. 2. Principe d'une pompe à chaleur (PAC) La pompe à chaleur ou PAC en abrégé Le sol sous nos pieds, l eau, l air qui nous entoure, profitent chaque jour de l énergie que nous dispensent le Soleil ou la Terre. Récupérer cette énergie gratuite et inépuisable, s en servir pour le chauffage et la production d eau chaude sanitaire, c est possible grâce à la pompe à chaleur. Juillet XPair.com - Page 3 / 26

4 Comment ça fonctionne? Le mode de fonctionnement d une pompe à chaleur est très simple dans son principe. Alors qu un réfrigérateur transporte la chaleur de l intérieur vers l extérieur, une pompe à chaleur fait entrer dans les pièces la chaleur emmagasinée dans la nature. Pour simplifier, nous pouvons dire que la pompe à chaleur prélève un peu de chaleur dans l environnement (l air extérieur, le sous-sol du terrain, la nappe phréatique,...) et augmente sa température, même en hiver, pour restituer de la chaleur. Il existe différents types de pompe à chaleur selon le milieu d origine de l énergie captée. Nous parlons selon les cas de modèles air/eau, sol/eau ou eau/eau. Le premier terme désigne l origine du prélèvement et le second, le mode de diffusion de la chaleur (circuit d eau chaude, plancher chauffant...). Véritables pompes de calories, elles peuvent être placées dans le logement ou à l extérieur. Neuf ou rénovation? Nous choisirons le type de pompe à chaleur en fonction de la source d'énergie disponible et du type de projet (construction ou rénovation). Les pompes à chaleur fonctionnant généralement à basse température sont particulièrement adaptées pour alimenter un plancher chauffant ou des radiateurs à chaleur douce. Elles représentent une solution intéressante pour la construction neuve. Dans le cas de la rénovation, une gamme de pompes à chaleur dite haute température (avec injection de vapeur dans le cycle frigorifique (cycle EVI) permettra d atteindre une température de départ allant jusqu à 65 C. Cette gamme convient tout particulièrement pour la rénovation d installations de chauffage par radiateurs dans l existant. Elle peut donc assurer le chauffage et l eau chaude sanitaire toute l année. Principe de la pompe à chaleur Une pompe à chaleur est une machine thermique capable de transférer de la chaleur d un milieu à l autre. Elle utilise pour cela, les caractéristiques de changement d état d un fluide frigorigène. Le fluide en phase vapeur est comprimé à travers un compresseur. Avec l élévation de pression il cède alors des calories dans un condenseur et passe à l état liquide. Il traverse ensuite un détendeur : sa pression et sa température chutent, et il passe à l état gazeux dans un évaporateur ou il récupère des calories. La pompe à chaleur est utilisée pour fournir du chaud, mais elle peut aussi être utilisée pour fournir du froid à condition de disposer d un dispositif d inversion de cycle. Elle devient alors une pompe à chaleur réversible. Juillet XPair.com - Page 4 / 26

5 3. Coefficient de Performance (COP) et coefficient d'efficacité frigorifique (EER) Le COP :coefficient de performances. C est le rapport entre l énergie utile (la chaleur délivrée par la PAC) et l énergie fournie (l énergie pour entraîner le compresseur) COP = énergie utile énergie fournie Le COP global de la PAC tient compte des auxiliaires et intègre les consommation d énergie pour le dégivrage. L EER : coefficient d efficacité frigorifique. Il représente la performance énergétique de la pompe à chaleur fonctionnant en mode rafraîchissement. énergie utile (chaleur absorbée à l'évaporateur) EER = énergie fournie (au compresseur) 4. Géothermie avec capteurs horizontaux : solution courante Juillet XPair.com - Page 5 / 26

6 La géothermie avec capteurs géothermique horizontaux est le système géothermique le plus courant et le plus économique. Le principe est ensuite celui d une pompe à chaleur eau/eau avec de l eau glycolée qui circule dans les sondes pour puiser les calories dans le sol naturel. La PAC eau/eau est un matériel standard qui génère de très bons COP, meilleurs que sur l air (aérothermie) les réseaux côté utilisateur sont ceux d un chauffage classique plutôt basse température tel plancher chauffant ou radiateurs basse température. Cela conduit à une installation relativement simple, exception faite du forage qui demande un soin et une étude bien précise. La puissance prélevée dans le sol dépend de la nature de celui-ci (voir tableau cidessous). Elle est en général comprise entre 10 et 35 W/m2. Sol sablonneux et sec Sol sablonneux et humide Sol glaiseux et sec Sol sablonneux et humide Sol aquifère qe = W/m² qe = W/m² qe = W/m² qe = W/m² qe = W/m² qe = puissance de soutirage Ainsi, pour un bâtiment présentant 10 kw de besoins calorifiques, il faudra entre et 6 et 10 ares de terrain, et environ 3 à 3,5 ares seulement si le terrain est glaiseux et humide. Les capteurs géothermiques s'enterrent dans des tranchées de 50 mètres de linéaire, profondes de 0,6 m à 1,2 m et espacées de 50 cm minimum. Cette distance entre capteurs est importante est fixe un minima pour obtenir le moins d'interférences dans le réseau et le meilleur coefficient de performance. Les nappes de tubes peuvent être posées d'une manière superposée, la première nappe étant installée à 60 cm par exemple et la seconde à 120 cm de profondeur, et ainsi de suite si plusieurs nappes. Quelques précautions aucune plantation avec des racines profondes ne pourra être réalisée sur la surface géothermique. une surface engazonnée avec des plantes dont les racines sont inférieures à 50 cm convient très bien. terrain perméable à la pluie pour la reconstitution de la chaleur du sol. tout réseau doit passer à 1,50 m minimum des tubes de capteurs géothermiques. étudiez l implantation des capteurs en fonctions des réseaux existants et futurs, ainsi qu aux ouvrages en projet : piscine, arbres avec racines profondes,. Juillet XPair.com - Page 6 / 26

7 5. Géothermie avec capteurs verticaux : solution efficace Cette technique est plus adaptée à une surface de terrain restreinte voire très restreinte. Cette géothermie est plus onéreuse que la précédente, néanmoins les coefficients de performances sont excellents (de 4 et plus) car, à partir d une profondeur de l ordre de 12 mètres, le sol a une température relativement constante de 10 C, quelle que soit la saison, ce qui correspond à des conditions optimales pour utiliser le sol comme source de chaleur. Et au-delà de 10 mètres le sol gagne en température. Le principe est ensuite celui d une pompe à chaleur eau/eau avec de l eau glycolée qui circule en circuit fermé dans les sondes pour puiser les calories dans le sous-sol naturel. La puissance prélevée par des sondes verticales est de l ordre de 50 W par mètre de sonde. En moyenne, dans un terrain moyen, nous obtenons une extraction de chaleur spécifique de 50 W/ml de forage sur sonde géothermique, pour 1800 heures/an. Quelques ratios de puissance que nous pouvons extraire du sol sur sonde géothermique, pour 1800 à 2000 heures/an de fonctionnement pompe à chaleur: 30 W / ml pour les sols secs (sable, graviers, galets, cailloux, ) 50 W / ml pour les sols bien humides (argile, ) 70 W / ml pour les roches (calcaire, granit, ) L'extraction de chaleur spécifique en Watt/ml dépend du type de sol, pauvre ou riche en sédiments, calcaire, grès, terre argileuse, humide,... Les valeurs varient ainsi entre 25 et 85 W/ml dans le meilleur des cas (grès, graviers sable humide). Juillet XPair.com - Page 7 / 26

8 Chaleur géothermique restituée (source extrait du tableau Dr Daniel du PAHUD) Exemple de dimensionnement de capteur vertical Soit une pompe à chaleur de 10 kw, avec un COP de 3 P froid = 10 10/3 = 6,67 kw de chaleur à récupérer avec le capteur vertical géothermique Profondeur du forage = 6670 W / 50 = 133 mètres Au-delà de 100 mètres, les contraintes réglementaires sont contraignantes donc on optera pour l exemple pour 2 forages de 70 mètres distants de 10 mètres (le minimum d espacement étant 8 mètres) Quelques précautions : disposer du minimum de place pour réaliser les opérations de forage vertical. forages espacés de 8 à 10 m minimum, réalisés à proximité de la maison ou dessous avant sa construction. introduire les sondes géothermiques en tube polyéthylène en U dans les puits par groupes de conduites aller/retour. après pose des capteurs, rebouchez les puits avec un mélange en partie gravier ou sable fin vibré et de bentonite, sélectionné pour garantir une bonne conduction de chaleur et une bonne protection contre les glissements possibles de terrain, attaques de racines, mise en œuvre des forages à faire réaliser par des entreprises spécialisées assurant la réalisation forage + pose des capteurs. Le Bureau de Recherches Géologiques et Minières BRGM - gère une liste de foreurs engagés dans une démarche de qualité. A noter que ce type de d'installation de sondes verticales, nécessite de s adresser avant tout à la Direction Régionale de l'industrie, de la Recherche et de l'environnement (D.R.I.R.E.) de votre région ou auprès de la préfecture de votre département. L'installation étant soumise, selon la région, à déclaration ou à autorisation préalable. Foreurs démarche qualité Guide géothermique de 64 pages BRGM Juillet XPair.com - Page 8 / 26

9 6. Géothermie sur eau de nappe : solution haute performance La pompe à chaleur eau/eau utilise comme source de prélèvement l eau de nappe phréatique. Même en hiver, la température d une eau de nappe se situe à minima entre +10 C et +12 C, température suffisante pour alimenter une pompe à chaleur coté évaporateur, pour le chauffage d une construction ou la préparation d eau chaude sanitaire. Les risque de gel que l on peut craindre avec l aérothermie ou avec des captages horizontaux mal posés n existe plus et l on travaille toute l année avec un COP garanti sans besoins d appoint par une énergie annexe (électricité directe, chaudière gaz,.) De très nombreux immeubles situés dans des zones les plus froides, comme par en Alsace par exemple où la température extérieure de l air est prise à 15 C, utilisent cette technique avec captage et rejet dans la nappe phréatique, et ce depuis de nombreuses années, avec des rendements et COP excellents (COP annuel jusqu'à 5,7 selon EN 14511). Notons que pour des applications tertiaires ou similaires, la technologie géothermie sur eau de nappe est particulièrement intéressante pour la climatisation, disons pour le confort d été vocabulaire plus adapté!. Dans ce cas l eau de nappe est légèrement réchauffée en été et les rendements, dits EER, déjà excellents deviennent encore meilleurs avec une eau autour de 20 C. Avec aucune comparaison avec une technologie air/eau par exemple (air à 35 en été!!) Dans le cas d une géothermie eau/eau, la pompe à chaleur s installe en local technique de préférence au sous-sol, et s alimente coté évaporateur en hiver (et condenseur en été) via deux puits, un de captage et un de rejet, ou bien un puits concentrique regroupant captage et rejet d eau, l un étant plus bas (captage) que l autre (rejet). De la même manière pour l étude et la réalisation des forages, il est nécessaire de faire appel au BRGM qui connait la qualité et les capacités des nappes souterraines et à des Juillet XPair.com - Page 9 / 26

10 foreurs qualifiés. Ces derniers exécutant les forages selon les indications précisées par le BRGM (hauteurs, niveaux,.) Il y a lieu de s adresser également à la Direction Régionale de l'industrie, de la Recherche et de l'environnement (D.R.I.R.E.) de votre région ou auprès de la préfecture de votre département, l'installation étant soumise, selon la région, à déclaration ou à autorisation préalable. 7. La géothermie, chauffage, ECS et rafraîchissement avec des consommations inf. à 50 kwh/m2.an Une pompe à chaleur est un équipement frigorifique qui fournit chaud côté condenseur et froid côté évaporateur. Par inversion de cycle, la pompe à chaleur peur produire l énergie pour le chauffage (locaux, eau chaude sanitaire, piscine, ) et l énergie en simultané pour la climatisation, le rafraîchissement ou le confort d été ; selon la terminologie qui convient! Certains bâtiments nécessitent notamment en intersaisons des besoins simultanés de chauffage et de rafraîchissement. Dans ce cas la pompe à chaleur devient un double générateur avec un rendement global additionnant le COP (côté chauffage) et l EER (côté climatisation). Ce type de concept est sans doute une voie à privilégier dans le cas de BBC ou bâtiments basse consommation (inf. à 50 kwh(ep)/m²/an pour chauffage, climatisation, ventilation, auxiliaires, eau chaude, ) 2 - FAQ Géothermie, pompe à chaleur, COP,... A quelle profondeur doit-on forer? Nous pouvons utiliser un ratio estimatif : 1ml de forage pour 1m² chauffé. Si la profondeur est trop importante, il est possible de mettre des sondes de longueurs moindres en parallèles. (Avec un minimum de 10 m entre chaque forage.) Qui commercialise les capteurs verticaux eau/eau? La fourniture des capteurs verticaux est à la charge d un foreur agréé par le BRGM Juillet XPair.com - Page 10 / 26

11 Le crédit d impôt s applique-t-il au forage? Oui, en 2012, les travaux de terrassement et de forage pour la géothermie peuvent bénéficier désormais d'un crédit d impôt de 26 % (ou 34 % en cas de bouquet de travaux). L'installation d'un ballon tampon est-elle obligatoire? Non, l'installation d'un ballon n'est nécessaire que lorsque le volume en eau de l'installation est trop faible. Cela permet un fonctionnement moins saccadé du compresseur pompe à chaleur et un rendement meilleur. Dès que le volume de l'installation de chauffage est inférieur à 50 litres, mieux vaut se référer à la notice de la pompe à chaleur et prévoir un ballon tampon. L'appoint d'énergie électrique est-il toujours installé dans les pompes à chaleur? A vérifier au cas par cas, certaines pompes à chaleur eau/eau l'intègrent, d'autres pas. Quand choisir le captage horizontal par rapport au captage vertical? Pour sa mise en œuvre économique simultanée au terrassement. Pourquoi choisir le captage vertical par rapport au captage horizontal? Pour une plus grande stabilité de température en toute saison. Comment fonctionne le rafraîchissement naturel avec la pompe à chaleur géothermique? Rafraîchissement naturel : seules les pompes de circulation fonctionnent (le compresseur ne fonctionne pas). La chaleur du logement est captée par le mélange glycolé circulant dans le plancher rafraîchissant puis évacuée à l'extérieur par le réseau de captage. En complément et si nécessaire, le rafraîchissement actif est possible: lorsque le rafraîchissement naturel n'est plus suffisant, l'actif est enclenché. Le mélange glycolé du plancher capte la chaleur du logement puis la transmet au fluide dans l'échangeur froid. La chaleur récupérée par le fluide frigorigène est ensuite cédée au mélange glycolé du réseau de captage dans l'échangeur chaud, puis évacuée à l'extérieur. Qui peut poser des capteurs verticaux? Voir la liste des foreurs agréés Qualiforage (liste disponible auprès du BRGM). Bien respecter les règles de pose des capteurs, notamment attention à ne pas planter d'arbres et ne pas couvrir d'une surface imperméable le périmètre du capteur. Juillet XPair.com - Page 11 / 26

12 Peut-on utiliser partout en France une solution à énergie géothermie? Oui, car le sous-sol est exploitable partout. Il sera certes plus facile de réaliser des capteurs horizontaux en zone rurale, qu'en zone urbaine. En zone urbaine, on trouvera plus de puits verticaux, avec des exemples même dans les régions les plus froides. Les pompes à chaleur eau/eau sur nappe phréatique dans la région de Strasbourg où l'air extérieur est pris conventionnellement à -15 C en hiver, en sont de brillants exemples, provoquant des économies d'énergie significatives. Comment donc dimensionner une pompe à chaleur géothermique? Il convient de bien connaître les régimes d'eau de la pompe à chaleur aux températures extrêmes en hiver (et en été). En hiver, la pompe à chaleur ne donnera qu'une température de 60 C pour le chauffage, (72 C avec la gamme Vitocal 350-G). Veillez donc à dimensionner les radiateurs avec le bon régime d'eau, ou à utiliser des systèmes dit basse température comme le plancher chauffant. Les planchers chauffants et rafraîchissants sont-ils au point? Oui, posés par des professionnels avec une bonne maîtrise des paramètres de fonctionnement de l'installation (températures, ) une bonne régulation de températures, l'installation procure du confort toute l'année et des économies d'énergie. Pour des capteurs horizontaux, faut-il avoir obligatoirement un sol engazonné? Non, la seule contrainte est que le sol doit être perméable, soit n'importe quel revêtement de sol, voire même du " goudron " (gamme perméable, laissant traverser l'eau). Quelles sont les principaux conseils lorsque l'on fait installer une pompe à chaleur géothermique? Avant l'installation, bien réaliser les calculs aux conditions hiver et faire les démarches administratives (déclaration DRIRE pour forage, ). Pendant l'installation, faire appel impérativement à des professionnels qualifiés. Après l'installation, signer un contrat d'entretien. Les pompes à chaleur géothermiques font-elles du bruit? La pompe à chaleur est la plupart du temps dans un local technique ou une cave. Il faut veiller à utiliser des matériaux de désolidarisation, plots sous la machine, et capotage acoustique. De même, demandez le label EUROVENT et comparez les différents matériels sur cette base reconnue. Juillet XPair.com - Page 12 / 26

13 3 - ASPECTS REGLEMENTAIRES 1. Géothermie et réglementation thermique dans le neuf La RT 2012 impose un niveau basse consommation pour tout bâtiment neuf ayant un permis de construire déposés après les dates ciaprès. Les délais officiels, selon le décret et arrêté du 27 octobre 2010, sont les suivants : Bâtiments neufs de bureaux, d'enseignement primaire et secondaire, d'accueil de la petite enfance, cités universitaires, foyers de jeunes travailleurs, bâtiments neufs résidentiels en zone ANRU : pour un permis de construire déposé après le 28 octobre Logements individuels et collectifs, bâtiments résidentiels autres que cités ci-dessus : pour un permis de construire déposé avant le 1 er Janvier Autant dire que les projets actuels de construction neuve partent d'ores et déjà sur cette base. Comment consommer moins de 50 kwh(ep)/m².an? Comment produire le moins possible en chauffage, et en climatisation? Et le moins possible pour la production d'eau chaude sanitaire? Seules les solutions à haute efficacité énergétique peuvent répondre à ces nouveaux seuils de consommation dit BBC. C est le cas de la géothermie et des systèmes utilisant la pompe à chaleur géothermale sur capteurs horizontaux, verticaux ou sur eau de nappe. Rappelons que le coefficient de performance COP des pompes à chaleur atteignant des valeurs supérieures à 3 est toujours supérieur à des générateurs utilisant des énergies fossiles. La pompe à chaleur étant considérée comme un générateur de type énergie renouvelable, son application dans l habitat en fait un équipement de référence (exemple : obligation pour une maison individuelle dans le cadre de la RT 2012 d intégrer une énergie renouvelable). Rappelons également que la réglementation est un garde fou pour fixer un niveau de qualité de construction, mais qu il appartient à chacun de faire mieux, de consommer moins,, dans le but d un développement dit durable, c est à dire de préserver notre environnement pour demain et les générations futures. Juillet XPair.com - Page 13 / 26

14 2. Nouvelle réglementation thermique dans l'existant Comme le montre le tableau ci-dessus, la nouvelle réglementation thermique des bâtiments existants s'applique aux bâtiments résidentiels et tertiaires existants, à l'occasion de travaux de rénovation prévus par le maître d'ouvrage. L'objectif général de cette réglementation est d'assurer une amélioration de la performance énergétique des bâtiments existants qui représentent «LE» potentiel d économies d énergie de la construction en France. Les exigences réglementaires sont différentes selon l'importance des travaux entrepris par le maître d'ouvrage : Rénovations lourdes > 1000 m² Pour les rénovations très lourdes de bâtiments de plus de 1000 m², achevés après 1948, la réglementation définit un objectif de performance globale pour le bâtiment rénové. Ces bâtiments doivent aussi faire l'objet d'une étude de faisabilité des approvisionnements en énergie préalablement au dépôt de la demande de permis de construire. Ce premier volet de la réglementation thermique est applicable pour les permis de construire déposés depuis le 31 mars Autres rénovations (cas les plus courants) Pour tous les autres cas de rénovation, dont les superficies sont inférieures à m² et si le montant des travaux est inférieur à 25 %, la «RT existant» définit une performance minimale pour l'élément remplacé ou installé. Ce second volet de la réglementation thermique est applicable pour les marchés ou les devis acceptés à partir du 1er novembre La nouvelle réglementation thermique «existant» impose des exigences sur les produits, les équipements, les ouvrages et les systèmes installés ou remplacés sur les espaces clés suivants: l'isolation des parois opaques et vitrées, le chauffage, le refroidissement, l'eau chaude sanitaire, la ventilation mécanique, l éclairage, les Juillet XPair.com - Page 14 / 26

15 énergies renouvelables. Dans l esprit, il s agit de maîtriser la consommation énergétique, élément par élément, disons «step by step». Pour cela la pompe à chaleur est le générateur possédant le rendement le meilleur par rapport aux autres générateurs y compris les chaudières à condensation. De plus, la pompe à chaleur géothermique travaille dans un contexte de températures stables du sol, ce qui lui donne un COP supérieur aux applications aérothermiques (pompe à chaleur air / eau). Le gain du COP étant entre 30 et 40% (comparaison COP eau/eau et COP air/eau). Arrêté du 3 mai 2007 relatif aux caractéristiques thermiques et à la performance énergétique des bâtiments existants. Décret n du 19 mars 2007 relatif aux études de faisabilité des approvisionnements en énergie, aux caractéristiques thermiques et à la performance énergétique des bâtiments existants et à l affichage du diagnostic de performance énergétique. Arrêté du 13 juin 2008 relatif à la performance énergétique des bâtiments existants de surface supérieure à 1000 mètres carrés, lorsqu ils font l objet de travaux de rénovation importants. Sources : Crédit d'impôt pompe à chaleur géothermie La loi de finances favorise encore plus le crédit d'impôt des solutions de chauffage par géothermie puisque le taux de 26% est réservé en particulier aux pompes à chaleur sol/eau ou eau/eau ainsi qu'à la pose des capteurs géothermiques qui sont source de dépenses importantes. Rappelons que ces aides sont cohérentes sur le fait que les géothermiques sont plus efficaces sur le plan de la performance énergétique que les solutions PAC air/eau; les COP sont plus stables et plus élevés, néanmoins l'installation étant plus chère, le législateur à privilégié la géothermie captant l'énergie du sol. Juillet XPair.com - Page 15 / 26

16 Type de géothermie Pompes à chaleur géothermique à capteur fluide frigorigène (sol/sol ou sol/eau) Pompes à chaleur géothermique de type eau glycolée/eau Pompes à chaleur géothermique de type eau/eau. Capteurs géothermiques Pompes à chaleur air/eau Pompes à chaleur thermodynamiques pour la production d'eau chaude sanitaire (hors air/air). Performance de la pompe à chaleur COP sup ou égal à 3,4 pour une température d'évaporation de -5 C et une température de condensation de 35 C COP sup ou égal à 3,4 pour des températures d'entrée et de sortie d'eau glycolée de 0 C et -3 C à l'évaporateur, et des températures d'entrée et de sortie d'eau de 30 C et 35 C au condenseur COP sup ou égal à 3,4 pour des températures d'entrée et de sortie d'eau de 10 C et 7 C à l'évaporateur et de 30 C et 35 C au condenseur Capteurs horizontaux ou verticaux COP sup ou égal à 3,4 pour des températures d'entrée d'air de 7 C à l'évaporateur et d'entrée et de sortie d'eau de 30 C et 35 C au condenseur COP > 2,2 - chauffe-eau thermodynamique Taux de crédit d'impôt 26% (sur matériel) 26% (sur matériel) 26% (sur matériel) 26% (sur pose, y compris terrassement et forages) 15% (sur matériel) 26% (sur matériel) Juillet XPair.com - Page 16 / 26

17 4. Installateur qualifié de pompes à chaleur Pour l'installation d'une installation géothermie, il est nécessaire de faire appel à un entrepreneur qualifié en chauffage climatisation ayant au minimum reçu une formation sur le matériel à installer (pompe à chaleur eau /eau). Le réseau d'installateurs du fabricant, en l'occurrence VIESSMANN ou de l'afpac (Association Française pour les Pompes à Chaleur) est à consulter en priorité. Par ailleurs, et dans le cas d'une installation de sondes verticales, ou un captage dans la nappe, il y lieu de s'adresser au préalable à la Direction Régionale de l'industrie, de la Recherche et de l'environnement (D.R.I.R.E.) de votre région ou auprès de la préfecture de votre département. L'installation étant soumise, selon la région, à déclaration ou à autorisation préalable. Sur la base de la connaissance des données du sol et/ou de la nappe, une entreprise qualifiée dite de "forage" doit assurer la prestation de captage extérieur. Nous vous recommandons de consulter les entreprises de forage conseillées par l'ademe ou le BRGM. Liste d installateurs de forages pour la géothermie : Liste d installateurs qualifiés Viessmann : 5. Quelques rappels sur la réglementation acoustique BRUIT A L EXTERIEUR Le bruit des pompes à chaleur est concerné par le décret n du 18 avril 1995 (paru au J.O. du 19 avril 1995), relatif à la lutte contre les bruits de voisinage. Il a pour but de sauvegarder la tranquillité du voisinage et fixe la définition de l émergence. C est la différence entre les niveaux de pression acoustique avec et sans l équipement concerné. Les mesures d'émergence se font en limite de propriété. Quand il s'agit de bâtiments, les mesures sont réalisées dans les pièces à vivre, fenêtres ouvertes puis fenêtres fermées. La réglementation différencie d'autre part l'émergence entre le jour et la nuit : Le jour (7h-22h) l'écart maxi. autorisé est de 5dB(A) La nuit (22h-7h) l'écart maxi. autorisé est de 3dB(A) Juillet XPair.com - Page 17 / 26

18 BRUIT A L INTERIEUR Il y a lieu d appliquer l arrêté du 30 juin 1999 (paru au J.O du 17 juillet 1999) qui abroge celui du 28 octobre 1994 relatif aux caractéristiques acoustiques des bâtiments d habitation. Ce texte réglementaire indique les valeurs de niveau de pression acoustique normalisé à ne pas dépasser pour les bruits engendrés par les équipements. Pour les appareils individuels, les valeurs sont les suivantes : 35 db (A) en pièce principale 50 db (A) en cuisine. 4 - REGLES ET OUTILS DE CONCEPTION ET DE REALISATION 1. Chauffage avec ou sans production d eau chaude sanitaire La pompe à chaleur en fonctionnement géothermique sur le sol peut fonctionner toute l'année, sans risque de gel si l'installation extérieure est bien réalisée (bon terrain diffusant et puits bien dimensionnés). De sorte qu'elle peut produire elle-même de l'eau chaude à 50 C voire même à 60 C (cas des pompes à chaleur haute température, système d' injection de vapeur dans le circuit frigo de la PAC). Ainsi, soit avec une production d'eau chaude sanitaire, il est possible de produire directement de l'eau chaude à 55 C, seuil de sécurité pour éviter la formation de légionelles, soit une autre source de chaleur vient en complément. La pompe à chaleur est alors soit en relève de chaudière soit une résistance complémentaire vient réchauffer en terminal l'eau chaude sanitaire seule. Juillet XPair.com - Page 18 / 26

19 2. Géothermie + solaire thermique Que cela soit pour la maison ou pour des applications plus conséquentes en puissances thermiques, la pompe à chaleur peut intégrer les calories gratuites de capteurs solaires thermiques. Certains combinés compacts sont prévus d usine pour associer les 2 énergies renouvelables. Cas d une pompe à chaleur haute température produisant une eau chaude à 65 C et connectée à des capteurs solaires en toiture. La récupération d énergie solaire s effectue via un ballon adapté qui récupère la chaleur pour l eau chaude sanitaire mais également pour le chauffage des locaux. Juillet XPair.com - Page 19 / 26

20 3. En rénovation, quel principe de chauffage géothermique adopter? En rénovation lourde, les mêmes considérations d études thermiques que pour le neuf sont à envisager : puits de captage, adjonction de panneaux solaires, passage en basse température du fait de la sur-isolation du bâti, etc., Pour les rénovations plus ciblées sur le système de chauffage, le choix peut se réaliser : Soit avec une pompe à chaleur dite haute température produisant une eau chaude jusqu à 65 C (vérifiez néanmoins que les radiateurs n aient pas été dimensionnés pour du 90 /70 C!) Juillet XPair.com - Page 20 / 26

21 Soit avec un couplage pompe à chaleur/chaudière.cette dernière pourra être existante et voir ainsi son utilisation uniquement optimisée en période de pointe hivernale (là où le COP de la pompe à chaleur est minimum) 4. Dimensionnement des capteurs géothermiques Captage horizontal géothermique : synthèse des points à respecter Dimensionnement selon la nature du sol (voir pages précédentes). Tranchées de 50 mètres de linéaire, profondes de 0,6 m à 1,2 m et espacées de 50 cm minimum. Nappes superposées distante de 60 cm mini, Aucune plantation avec des racines profondes ne pourra être réalisée sur la surface géothermique. Une surface engazonnée avec des plantes dont les racines sont inférieures à 50 cm convient très bien. Terrain perméable à la pluie pour la reconstitution de la chaleur du sol. Tout réseau doit passer à 1,50 m minimum des tubes de capteurs géothermiques. Etudiez l implantation des capteurs en fonctions des réseaux existants et futurs, ainsi qu aux ouvrages en projet : piscine, arbres avec racines profondes Liste d installateurs de forages pour la géothermie : agréés Viessmann, BRGM ou Ademe Juillet XPair.com - Page 21 / 26

22 Captage géothermique vertical Synthèse des points à respecter Ratio de puissance que l'on extrait du sol sur sonde géothermique, pour 1800 à 2000 heures/an de fonctionnement pompe à chaleur > 50 W / ml pour les sols humides Au-delà de 100 mètres, les dispositions réglementaires sont contraignantes donc on optera pour l exemple pour 2 forages de 70 mètres distants de 10 mètres (le minimum d espacement étant 8 mètres) Disposer du minimum de place pour réaliser les opérations de forage vertical. Forages espacés de 8 à 10 m minimum, réalisés à proximité de la maison ou dessous avant sa construction. Introduire les sondes géothermiques en tube polyéthylène en U dans les puits par groupes de conduites aller/retour. Après pose des capteurs, reboucher les puits avec un mélange en partie gravier ou sable fin vibré et de bentonite, sélectionné pour garantir une bonne conduction de chaleur et une bonne protection contre les glissements possibles de terrain, attaques de racines, Mise en œuvre des forages à faire réaliser par des entreprises spécialisées assurant la réalisation forage + pose des capteurs. Le Bureau de Recherches Géologiques et Minières BRGM - gère une liste de foreurs engagés dans une démarche de qualité. A noter que ce type d'installation de sondes verticales nécessite de s adresser avant tout à la Direction Régionale de l'industrie, de la Recherche et de l'environnement (D.R.I.R.E.) de votre région ou auprès de la préfecture de votre département. L'installation étant soumise, selon la région, à déclaration ou à autorisation préalable. Liste d installateurs de forages pour la géothermie : agréés Viessmann, BRGM ou Ademe Juillet XPair.com - Page 22 / 26

23 5 - PRODUITS RECOMMANDES 1. Pompe à chaleur eau /eau : la solution chauffage de 5 à 40 kw La pompe à chaleur eau glycolée/eau compacte Vitocal 200- G est, de part son rapport qualité/prix, la solution idéale pour l équipement des maisons individuelles. Proposée dans une gamme de puissance allant de 5,6 à 17,2 kw en fonctionnement monovalent, elle garantit tout au long de l année le confort du chauffage et une production d eau chaude sanitaire performante. Grâce à une technologie innovante et au compresseur Compliant-Scroll, la Vitocal 200-G peut atteindre une température maximale de départ de 60 C. Elle s adapte donc également à des installations équipées de radiateurs tout en garantissant un confort d eau chaude sanitaire élevé. Pompe à chaleur géothermique avec une plage de puissance allant de 5,6 à 17,2 kw Solution économiquement compétitive pour la maison individuelle Coûts d exploitation réduits grâce à un coefficient de performance (COP) atteignant 4,5 selon la norme EN (B0/W35) Assure toute l année la totalité du chauffage et de la production d eau chaude sanitaire Température maximale de départ jusqu à 60 C Fonctionnement silencieux grâce à la conception optimisée d un point de vue acoustique, niveau de puissance acoustique < 45 db(a) Régulation Vitotronic 200 en fonction de la température extérieure avec fonction natural cooling, affichage graphique et en texte clair Livrée tout équipée avec des circulateurs à haute efficacité énergétique intégrés pour le circuit primaire et le circuit chauffage Installation simplifiée grâce aux nombreux équipements prémontés d usine Juillet XPair.com - Page 23 / 26

24 2. Pompe à chaleur pour maison individuelle (jusqu à 32 kw) Dans sa version eau glycolée/eau, la pompe à chaleur Vitocal 300-G exploite l'énergie renouvelable disponible dans le sol. Pour cela il est procédé, sur le terrain, à un forage vertical ou à la pose d'un collecteur en nappe enterré. Dans les deux cas la pompe à chaleur couvre les besoins énergétiques, même aux périodes les plus froides. Selon la localisation du bâtiment, l'exploitation de l'énergie contenue dans la nappe phréatique est également envisageable. Dans ce cas la Vitocal 300-G est configurée pour un fonctionnement en mode eau/eau. Elle s'adapte à des installations en rénovation et dans le neuf, pour les maisons individuelles et les petits collectifs. Performance maximale pour le neuf et la rénovation en maisons individuelles et petits collectifs Pompe à chaleur eau glycolée/eau : plage de puissance allant de 5,9 à 17 kw (de 11,8 à 34 kw en configuration maître/esclave) Pompe à chaleur eau/eau : plage de puissance allant de 7,9 à 23 kw (de 15,8 à 46 kw en configuration maître/esclave) Coûts d exploitation réduits grâce à un coefficient de performance (COP) atteignant 4,9 selon la norme EN (B0/W35) et aux circulateurs à haute efficacité énergétique intégrés (modèles BWC et WWC) Température maximale de départ jusqu à 60 C Performance élevée tout au long de l année, pour tous les points de fonctionnement grâce au système innovant RCD associé à un détendeur électronique Fonctionnement extrêmement silencieux grâce à la conception optimisée d un point de vue acoustique, puissance acoustique < 42 db(a) Régulation Vitotronic 200 avec fonction bilan énergétique intégrée Solutions maître/esclave autorisant une grande flexibilité de dimensionnement, combinaison possible de Vitocal 300-G et de Vitocal 350-G Juillet XPair.com - Page 24 / 26

25 3. Combiné compacts pour la maison individuelle Les combinés compacts Vitocal 242-G et Vitocal 222-G ont été spécialement conçus pour la maison individuelle neuve. Leurs dimensions très compactes atteignent à peine une surface au sol de 0,4 m². Ces deux combinés compacts sont équipés de série d un ballon d eau chaude sanitaire, de circulateurs eau glycolée et chauffage ainsi que d une vanne d inversion 3 voies : ce qui simplifie et rend rapide leur installation. La version Vitocal 242-G est combinée à la fonction solaire et munie d un ballon d eau chaude de 220 litres de capacité. La Vitocal 222-G quant à elle est munie d un ballon de 170 litres. Les deux combinés compacts offrent un confort eau chaude élevé. Les combinés compacts Vitocal 222-G et 242-G assurent le chauffage et le rafraîchissement durant les périodes plus chaudes. En effet, associés au boîtier NC- Box, elles exploitent la fraîcheur naturelle issue de votre sol. Puissance de 4,5 à 14,6 kw (air 7 C / eau 35 C au point de fonctionnement nominal) Combinés compacts eau glycolée/eau d une puissance chauffage de 5,9 à 10,1 kw Coefficients de performance COP élevés selon EN : jusqu à 4,3 (B0 C/W35 C) Température maximale de départ : 60 C Confort eau chaude élevé grâce au ballon d eau chaude intégré de 220 litres de capacité sur le Vitocal 242-G (Vitocal 222-G : 170 litres de capacité) Particulièrement silencieux avec un niveau de bruit de 46 db(a) pour B0 C/W35 C Nouvelle régulation simple d utilisation avec affichage en texte clair ou graphique Module de commande de régulation pouvant être monté sur un socle mural Livrés de série prêts au raccordement Mise en place facile grâce à la faible surface au sol, à la hauteur réduite et au bâti sectionnable Travaux d installation simples grâce aux divers accessoires de raccordement Pouvant être complétés par des appareils de communication Juillet XPair.com - Page 25 / 26

26 4. Pompe à chaleur avec une température de départ de 72 C La pompe à chaleur une allure Vitocal 350-G atteint une température de départ de 72 C, ce qui est particulièrement adapté à la production d'eau chaude sanitaire. Elle est disponible aussi bien en version eau glycolée/eau qu'en version eau/eau et, en lui associant en mode maître/esclave une deuxième pompe à chaleur du même type ou une Vitocal 300-G, elle permet de couvrir des besoins énergétiques élevés. Dans ce dernier cas, une seule régulation pilote les deux générateurs de chaleur. Pompe à chaleur eau glycolée/eau : puissance calorifique de 7,3 à 18,3 kw (de 14,6 à 36,6 kw en configuration maître/esclave) Pompe à chaleur eau/eau : puissance calorifique de 10,3 à 25,4 kw (de 20,6 à 50,8 kw en configuration maître/esclave) Coûts d exploitation réduits grâce à un coefficient de performance (COP) atteignant 4,6 selon la norme EN (B0/W35) Confort maximal en eau chaude sanitaire Performance élevée tout au long de l année, pour tous les points de fonctionnement Grâce au système innovant RCD associé à un détendeur électronique Fonctionnement monovalent pour le chauffage et la production d eau chaude sanitaire Fonctionnement extrêmement silencieux grâce à la conception optimisée d un point de vue acoustique Température maximale de départ jusqu à 72 C autorisant les circuits de chauffage avec radiateurs Température de stockage d eau chaude sanitaire dépassant les 60 C Régulation Vitotronic 200 avec fonction bilan énergétique intégrée Solutions maître/esclave autorisant une grande flexibilité de dimensionnement, combinaison possible de Vitocal 300-G et de Vitocal 350-G Juillet XPair.com - Page 26 / 26