Géothermie
Un article de Encyclo-ecolo.com.
Version du 26 février 2009 à 13:58
La géothermie est la récupération de la chaleur dans le sol à des fins de chauffage domestique. Elle permet d’économiser jusqu’à 75% de la facture de chauffage sur 1 an en permettant de restituer 4 kWh pour 1kWh utilisé pour sa production.
La Géothermie est une énergie renouvelable naturelle.
Elle consiste à se chauffer avec l’eau chaude souterraine. A trois mètres sous le sol, il fait toujours 12°C. Cette constance de chaleur peut être exploitée. Pour cela, il faut forer et aller profond pour faire remonter la chaleur des entrailles de la terre.
- Au niveau mondial, la géothermie devrait au moins doubler au niveau mondial d’ici 2020. Il s’est vendu 20.000 pompes à chaleur géothermiques en France en 2006 et sans doute 30.000 en 2007
Les nombreux avantages de la géothermie
- La géothermie est une énergie renouvelable favorable à l'environnement : le chauffage géothermique et/ou aérothermique est un chauffage "zéro rejet" : sans dioxyde d'azote, sans dioxyde de souffre, sans poussière. Se chauffer avec la géothermie est vraiement écologique et sans impact négatif sur l'environnement ou le climat.
- La géothermie est source d’énergie naturelle abondante, quasi illimitée et disponible presque partout.
- La géothermie permet de « capturer » et d’exploiter les calories contenues dans l’air (l’aérothermie ), dans la terre (geothermie) ou dans l’eau.
- La géothermie consomme une très faible quantité d’énergie :3 à 4 fois moins que les systèmes de chauffage classiques.
- La géothermie permet une économie de chauffage pouvant représenter 75 % d'économies : pour 4kW nécessaires pour votre chauffage, 1 est acheté à EDF et 3 sont fournis par le sol.
- Le coût du matériel et de l’installation de géothermie s'amorti rapidement notamment grâce au coup de pouce d'importantes réductions d’impôts.
Géothermie. Les incitations fiscales ?
La géothermie possède des atouts indéniables. Tout d’abord, c’est une évidence, plus besoin de stocker du combustible et de se réapprovisionner. Les pompes à chaleur géothermiques ne craignent pas le froid. Les coûts d’exploitation de la géothermie ont diminué et sont désormais compétitifs grâce à des installations techniques fiables et performantes.
De plus, la géothermie comme l'energie solaire est soutenue par l'Etat par des incitations financière. Une installation peut ainsi être aidée par un crédit d'impôt de 40% du prix des équipements et des matériaux de production de chauffage, hors mains d'œuvre lorsque l'installation est réalisée sur une résidence principale. Pour un même contribuable et une même habitation, le montant des dépenses ouvrant droit au crédit d'impôt ne peut excéder la somme de 8000 € pour une personne seule. Le crédit d'impôts peut être complété selon les régions et les départements par des aides financières.
- Zxemple, pour un équipement coûtant 15000 €, avec un coût de main d'oeuvre de 5000 €, un coût de la pompe à chaleur de 8000 € et des terminaux de 2000 €, vous bénéficiez d'une économie de 40 % sur 8000 euros soit 3200 euros.
Les pompes à chaleur sont devenues moins chères, notamment grâce aux aides fiscales de l’Etat (crédit d’impôt de 50% depuis 2006) et de divers organisme (Ademe, Anah). Avec les aides, le retour sur investissement est généralement de de 5 à 7 ans.
Géothermie. Comment capter l'eau souterraine ?
Il existe 3 trois types de capteurs qui sont choisis en fonction du terrain utilisable et de la présence d'eau souterraine :
1 - Le captage horizontal qui est le plus fréquent : pour une maison de 100 m², il faut prévoir environ 150 m² de surface de captage.
2- le captage vertical : une sonde géothermique verticale va chercher l‘énergie de la terre entre 70 et 100 m de profondeur.
3 - le captage sur nappe phréatique
La surface de captage est liée à la puissance de la machine qui va chauffer votre habitation. Elle est donc dépendante de la taille de celle-ci, mais aussi de son niveau d'isolation et de la température extérieure de la région de la construction. Compte tenu des normes actuelles, la surface nécessaire correspond à environ 1,4 à 2 fois la surface à chauffer.
Quelle est la profondeur de forage nécessaire ?
La profondeur de forage est liée à la puissance de la machine qui va chauffer votre habitation. Elle est donc dépendante de la taille de celle-ci, mais aussi de son niveau d'isolation et de la température extérieure de la région de la construction.
Compte tenu des normes actuelles, la profondeur de forage en mètre sera environ 0,7 à 1 fois la surface à chauffer.
La géothermie : l'eau sanitaire à 60°C
Un système transformant en chaleur utilisable dans le logement grâce à un générateur. permet de d'obtenir de l’eau chaude sanitaire quotidiennement tout en économisant plus de 60% sur la consommation électrique. L’eau est chauffée à 60°C : ce qui permet de ne plus utiliser les résistances électriques du chauffe eau. Un échange direct entre le sol et le fluide frigorigène offre encore plus de performances. Un module indépendant est raccordé à un ballon d’eau chaude sanitaire de 300 litres.
Géothermie. Comment choisir un système de géothermie ?
> Il y a 2 sortes de dispositifs :
- Le système à détente directe : il utilise un liquide frigorigène (HCFC) qui circule dans des tubes en cuivre gainés, et fonctionne comme un climatiseur inversé avec, à l’intérieur, le plancher chauffant, et à l’extérieur les tubes capteurs enterrés.
Avantage : un très bon rendement permettant de n’utiliser d’une surface limitée pour le réseau de capteurs (surface égale à celle du plancher à chauffer dans le Sud-Est ; surface égale à 1,5 fois ailleurs et plus au Nord).
- Le système à « eau glycolée » : l’eau circule dans des tuyaux en polyéthylène et les calories sont échangées dans la pompe à chaleur.
Avantages : le système est réversible et peut donc servir à chauffer ou à rafraîchir. Il n’est pas soumis à la même régularité de contrôles que le système à détente directe qui utilise des liquides frigorigènes
Aérothermie ou géothermie, comment choisir ?
- Si votre logement ne dispose pas d'un terrain, un système géothermique n'est pas envisageable sauf à envisager un forage au sous-sol. Une installation d'aérothermie peut être envisagée pour toutes les configurations de logements.
- Pour les logements qui dispose d'un terrain, le choix entre l'aérothermie et la géothermie dépend de l'investissement que vous êtes prêt à consentir.
- Plus coûteuse à la pose, la géothermie est néanmoins plus économique à l'usage que l'aérothermie. Etant moins dépendantes des conditions de température extérieure, la géothermie offre un niveau de performance énergétique régulier et important, y compris en hiver.
- Un installation en aérothermie doit parfois être renforcée par un appoint électrique intégré au système. En général donc, le coefficient de performance énergétique d'une installation géothermique est meilleur que celui d'un dispositif en aérothermie.
- Le Code des impôts impose, pour l'aérothermie un COP de 3,3 pour une température extérieure de 7°C, afin de pouvoir bénéficier du Crédit d'Impôt. Un COP de 3,3 signifie qu'un générateur fournit 3,3 fois plus d'énergie qu'il n'en utilise.
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- Choisir et installer une pompe à chaleur
Lexique de la géothermie
Capteur enterré
Un capteur enterré est le réseau de tubes enterrés dans un terrain dont la fonction est d'absorber l'énergie naturelle de la terre.
Circuit frigorifique
Un Circuit fermé contient un fluide frigorigène circulant dans un circuit frigorifique. Celui ci est consituté de 4 parties principales : le compresseur, le condenseur, le détendeur et l'évaporateur.
Collecteur
Accessoire de répartition permettant le réglage des différents circuits d'un plancher chauffant.
Compresseur
Composant mécanique du circuit frigorifique permettant le transfert de l'énergie du sol extérieur vers l'intérieur de la maison.
Condensation
Changement d'état du fluide frigorigène qui passe de l'état gazeux à l'état liquide en cédant de l'énergie dans un milieu à chauffer.
Condenseur
Echangeur dans lequel le fluide frigorigène se condense.
C.O.P.
Le COP mesure le rapport de la puissance fournie sur la puissance absorbée par l'installation géothermique. Le COP mesure l'efficacité du générateur. Un COP de 3 signifie qu'un générateur fournit 3 fois plus d'énergie qu'il n'en utilise.
Degrés-jours (DJU)
Somme des produits "écart de température x nombre de jours à cette température" et caractérisant la rigueur d'un climat.
Déperditions
Ensemble de pertes de chaleur d'une maison. En général : - 30 % par le toit, - 15 % par les murs, - 15 % par les portes et fenêtres, - 15 % par le sol, - 20 % par renouvellement d'air - 5 % par les ponts thermiques
Détendeur
Régulateur du débit de fluide frigorigène dans le circuit frigorifique.
Détente directe
Capteur enterré en tube cuivre gainé de polyéthylène, formant l'évaporateur et dans lequel circule le fluide frigorigène.
Eau de nappe phréatique
Eau contenue dans le sous-sol, en général à une température de 10° à 14°, et remplaçant dans certains cas, le capteur enterré.
Eau glycolée
Eau mélangée avec un antigel à base de glycol remplissant un capteur enterré, permettant le refroidissement du sol à des températures négatives.
Eau-eau
Système prélevant l'énergie dans l'eau de la nappe phréatique, d'un capteur horizontal ou de sondes thermiques et utilisant un chauffage à eau chaude dans la maison.
Etude Thermique
Étude détaillée des isolations mises en oeuvre sur une habitation donnée et définition des puissances de chauffage à installer ainsi que des consommations.
Evaporateur
Échangeur dans lequel le fluide frigorigène s'évapore.
Evaporation
Changement d'état du fluide frigorigène qui passe de l'état liquide à l'état gazeux en prélevant de l'énergie dans un milieu à refroidir.
Fluide frigorigène
Fluide remplissant le circuit frigorifique et permettant le transfert de chaleur d'un milieu à refroidir vers un milieu à chauffer.
Gel
Marque seulement le changement d'état de l'eau en glace. On peut toutefois enlever de la chaleur à la glace, jusqu'à -273,15°c (valeur du zéro absolu).
Inversion de cycle
Dispositif permettant de prélever l'énergie à l'intérieur de la maison puis de l'évacuer vers l'extérieur (dans le sol pour la géothermie, dans l'air pour l'aérothermie).
Paroi froide
Dans un local chauffé, la paroi froide est une paroi dont la température est inférieure à la température du local. Le plancher chauffant permet de supprimer la seule paroi froide avec laquelle les occupants d'une maison sont en contact.
Plancher basse température
Plancher chauffant caractérisé en ce que la température du sol est comprise entre 22 et 25° avec un maximum de 28°.
Rafraîchissement
Abaissement modéré de la température, obtenu par circulation d'eau rafraîchie dans un plancher chauffant-rafraîchissant.
Régulation de zone
Dispositif permettant de régler la température d'une zone ou ensemble de pièces, sans possibilité de réglage individuel par pièce (sol-sol).
Régulation par pièce
Dispositif permettant de régler la température pour chaque pièce, individuellement, sans influence sur la température d'autres pièces (sol-eau et eau-eau).
Scroll
Technologie de compresseur à haut rendement constitué de deux spirales concentriques supprimant le piston, la bielle, les clapets....
Sol-eau
Système utilisant un capteur horizontal à détente directe et un chauffage à eau chaude dans la maison.
Sol-sol
Système utilisant un capteur horizontal à détente directe et un plancher chauffant contenant du fluide frigorigène circulant dans la maison.
Sonde ou antenne thermique
Ensemble de tubes en polyéthylène disposés dans un ou plusieurs forages d'une profondeur de 70 à 100 m. Chaque mètre de forage capte 50 Watts.
Température extérieure de base
Température minimale quotidienne mesurée au minimum cinq fois au cours d'un hiver. C'est la température qui permet de calculer la puissance à installer.
Thermodynamique
Partie de la physique traitant des relations entre les phénomènes thermiques et mécaniques.