GEOTHERMIE ET AEROTHERMIE
Le principe de la pompe à chaleur
La pompe à chaleur prélève un peu de chaleur au milieu environnant, élève son niveau de température grâce à un circuit composé d’un évaporateur, d’un compresseur, d’un condenseur et d’un détendeur pour ensuite restituer une chaleur à une température plus élevée dans le logement.
Les différentes sources de chaleur exploitables
Le sol emmagasine la chaleur solaire sur une période assez longue et va garder une température relativement constante. Cette chaleur emmagasinée dans le sol sera puisée au travers d’échangeurs de chaleur, appelés également capteurs enterrés. L’utilisation du sol comme source de chaleur garantie une source régulière.
L’eau est également un bon réservoir de chaleur solaire. Même durant les journées froides de l’hiver, l’eau de la nappe phréatique reste à une température constante d’environ +7 à +12°C. Le bon contact entre le terrain et la sonde dû à la présence d’eau ainsi qu’une température constante permet une bonne performance de la pompe à chaleur.
L’air est une source de chaleur particulièrement facile à utiliser et qui est disponible partout en quantité illimitée. Elle peut servir de source de chaleur pour le fonctionnement d’une pompe à chaleur.
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Puisage de la chaleur : de multiple possibilités
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Les capteurs horizontaux enterrés
La chaleur peut être soutirée au sol par des capteurs enterrés à une profondeur d’environ 0,6 à 1,5 m. Ce type d’installation se fait sur un terrain plat de préférence et relativement grand car la surface des capteurs doit être d’environ 1,5 à 2 fois celle de la surface à chauffer. Le réseau de capteurs est disposé en serpentins et une pompe assure la circulation de l’ eau glycolée dans ces tubes; elle captera ainsi la chaleur emmagasinée dans le sol. Ensuite, la chaleur récupérée sera utilisée pour le chauffage du bâtiment. |
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Les capteurs verticaux
D’une faible emprise au sol, ils sont destinés aux petits terrains ou aux jardins déjà existants que l’on souhaite préserver. Les capteurs verticaux sont constitués de deux tubes formant un U installés dans un forage (jusqu’à 80 m de profondeur) et scellés dans celui-ci par du ciment. C’est au niveau des sondes que la chaleur du sol va être captée pour ensuite être réstituée au logement à chauffer. |
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Les capteurs sur nappe phréatique
Cette solution suppose de disposer d’une nappe d’eau souterraine relativement proche et dont le débit atteint ou dépasse quelques centimètres par jour environ. Si ces conditions sont réunies, cette nappe va pouvoir constituer une excellente source d’énergie qui sera prélevée par des capteurs verticaux. Pour l’installation de ce type de capteurs il faut, ici encore, effectuer un ou plusieurs forages. |
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Puisage de la chaleur de l’air ambiant
Dans ce cas, la pompe à chaleur va prélever la chaleur de l’air extérieur grâce à son ventilateur intégré. Cette chaleur ainsi récupérée va parcourir les différents organes de la pompe à chaleur, sa température va augmenter et elle va ensuite pouvoir être utilisée pour le chauffage du bâtiment. |
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Les emetteurs de chaleur
Selon le type de pompe à chaleur (PAC), différents émetteurs peuvent équiper l’installation.
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1) Le plancher chauffant / rafraîchissant
Il est formé de tubes noyés dans une dalle de béton et permet de chauffer ou de rafraîchir le bâtiment. Dans les tubes circule l’eau du circuit de chauffage ( PAC à fluides intermédiaires ou mixtes) ou du fluide frigorigène ( PAC à détente directe) chauffé ou rafraîchi par la PAC. |
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2) Les ventilo-convecteurs
Ils sont raccordés à l’eau chaude ou l’eau froide produite par la PAC. Il existe différents types d’appareils : des appareils d’allège, des appareils plafonniers et des appareils « cassettes » encastrés dans les faux plafonds. |
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3) Les radiateurs à basse température
Ils sont également alimentés par l’eau produite par la PAC, mais ne peuvent servir cette fois qu’au chauffage du bâtiment. |
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4) La diffusion d’air
Reliés à la PAC, le système de diffusion d’air assure le chauffage ou le refroidissement du bâtiment, selon les besoins, des bouches de diffusion répartiront l’air dans les différentes pièces. |
Pompe à chaleur et son ballon d'eau chaude
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5) Mais aussi la production d’eau chaude sanitaire…
Certaines pompes à chaleur permettent de produire de l’eau chaude sanitaire. Le principe est simple : une partie de la chaleur du fluide frigorigène est récupérée et transmise grâce à un échangeur de chaleur à l’eau dans un ballon. Cependant cette fonction ne peut être assurée qu’en période de chauffage du bâtiment. En dehors de cette période, une résistance électrique placée sous le ballon devra prendre le relais.
Pour produire de l’eau chaude sanitaire il est également possible d’opter pour un chauffe-eau thermodynamique. Il s’agit d’un système équipé d’une PAC géothermique autonome qui permet la production d’eau chaude sanitaire tout au long de l’année.
Dans tous les cas le ballon d’eau chaude sera équipé d’une résistance électrique permettant de porter l’eau à une température supérieure à 60°C au moins une fois par jour pour supprimer tout risque de légionelle. |
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Les atouts de la pompe à chaleur
1) Efficacité énergétique: L'énergie restituée par la pompe à chaleur est bien supérieure à l'énergie qui est fournie pour la faire fonctionner.
2) Rendement uniforme: Les sources d'énergie utilisées (eau, air, sol) sont relativement stables.
3) S'adapte aux besoins: Les pompes à chaleur peuvent alors extraire une partie de l'énergie ainsi stockée pour chauffer les bâtiments en hiver et, en été, inverser le processus pour rejeter la chaleur excédentaire des bâtiments pour rafraîchir l'air.
4) Avantages environnementaux: Les pompes à chaleur transférent (sous forme de chaleur) trois ou quatre fois la quantité d'énergie qu'elles consomment en électricité. Leurs émissions de gaz à effet de serre en sont diminuées d'autant.
5) Rentabilité: Le coût global des pompes à chaleur est inférieur à ceux des systèmes classiques du fait de la gratuité d'une partie de la ressource, de la durée de vie supérieure des appareils et des coûts d'entretien inférieurs, même si les frais d'installation sont plus élevés.
6) Souplesse: De multiples sources d'énergie peuvent être utilisées offrant un grand nombre de possibilités.
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