PAC individuelles – Sonde géothermique verticale

geothermie-sondesLe forage sur sonde géothermique, lorsqu’il n’y a pas de ressources en eau souterraine à l’aplomb du site est une bonne solution pour la géothermie assistée par pompe à chaleur.

Elle permet de s’affranchir des contraintes liées aux capteurs horizontaux ou aux captages verticaux sur nappe.

La puissance frigorifique extraite du sol moyenne linéaire des capteurs verticaux est de 45 W/m ;

Les installations de géothermie sur sonde verticale ont un rendement et une longévité supérieurs aux capteurs horizontaux.

Le Principe

Un forage vertical est réalisé par un foreur agréé.
Une sonde géothermique (tube en U, ou double U en polyéthylène) est mise en place dans le forage. Elle contient de l’eau glycolée circulant en circuit fermé.

Le foreur rebouche ensuite ce forage avec un mélange de bentonite. Cette injection de coulis doit ce faire par le pied de sonde grâce un « tube perdu », ainsi le coulis de bentonite est injecté du bas vers le haut.
IMPORTANT : La non injection par le pied est une des raisons pour lesquelles une installation peut avoir des dysfonctionnements (perte du rendement, mauvais échange avec le terrain, etc…).

La longueur totale des sondes géothermiques dépend de 2 facteurs:

  1. La puissance de la PAC installée (calculée en fonction des déperditions de l’habitation)
  2. Et de la capacité énergétique du terrain (dépend des conditions géologiques du terrain)

 

Calcul des sondes

Pour connaitre la profondeur du forage nécessaire à l’installation de sondes géothermiques pour chauffer une habitation, il faut calculer la puissance froid de la pompe à chaleur. C’est la puissance qui va être fournie par la ou les sondes géothermiques.

Pour cela, vous avez besoin de connaître :

  • La puissance chaud de la pompe a chaleur. C’est la puissance restituée par la pompe a chaleur. Elle est indiquée sur les documentations commerciales des fabricants (prendre la valeur donnée pour B0/W35 pour une geothermie avec forage sur sonde géothermique + plancher chauffant).
  • La puissance électrique du compresseur. C’est la puissance absorbée de la pompe a chaleur.
  • La puissance que l’on peut extraire selon la qualité du sol.

Pompe a chaleur : la puissance électrique
La puissance électrique des pompes a chaleur est généralement indiquées dans les documentations commerciales des fabricants (prendre la valeur donnée pour B0/W35 pour une geothermie avec forage sur sonde géothermique + plancher chauffant)

P.élec = P.chaud / COP

P.froid = P.chaud – P.élec

Profondeur de forage (m) = P.froid (en W) / W extraits du sol au ml

En moyenne, il est possible d’obtenir une extraction de chaleur spécifique de 45 W/ml de forage sur sonde géothermique, pour 1800h de fonctionnement par an.

puissance_forage

Puissance extraite et heures de fonctionnement de la PAC

La puissance extraite du terrain par mètre de sonde géothermique est calculée pour une durée annuelle de fonctionnement de la pompe à chaleur (?1800h).
Cette puissance exprimée en Watt par mètre (W/m) va varier en fonction de la durée de fonctionnement de la pompe à chaleur (PAC).
C’est important de comprendre que plus la pompe à chaleur fonctionne, plus le terrain est sollicité. Il faudra réévaluer la puissance extraite des sondes géothermiques à la baisse.

Facteur d’influence sur les heures de fonctionnement de la PAC (pompe à chaleur) en plus du mode chauffage :

  • ECS (eau chaude sanitaire)
  • Chauffage de piscine (en plus du chauffage hivernal)
  • Logements situés en haute altitude.

 

Exemple de calcul

Si la pompe à chaleur dont a besoin votre habitation restitue 10 kW, et qu’elle a un COP de 4,5 =

  • Pélec = 10/ 4,5 = 2,22 kW
  • Pfroid = 10 – 2,22 = 7,78 kW

Ca veut dire qu’il faut récupérer 7,78 kW avec le capteur extérieur.

  • Profondeur du forage (m) = 7780 W / 45 = 172 m

La profondeur du forage nécessaire à l’installation de sondes géothermiques pour chauffer cette habitation avec cette pompe à chaleur sera de 172 mètres. Etant donné que la réglementation ne permet pas de forer à plus de 100 mètres en considérant une simple déclaration, on peut donc par exemple réaliser 2 forages de 86 mètres.

Espacement des sondes

L’espacement entre sondes préconisé par la NF X10-970 est de 10m.
Cette distance peut être réduite jusqu’a 6m minimum en fonction de la géologie rencontrée.