Vous cherchez à chauffer ou rafraîchir votre maison, vos bâtiments avec le principe de la géothermie, BIOBATI Lorraine vous encadre et met tout en œuvre pour installer cette solution de chauffage écologique, renouvelable et disponible partout.

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     L'idéal est de créer pour vous le cadre de vie ou de travail propice à un épanouissement et cela en prenant en compte le développement durable.

     Entouré d'experts en bâtiment et d'un savoir-faire depuis 1982, BIOBATI vous accompagnera dans votre projet immobilier et répondra à vos attentes même les plus exigeantes.

Comment ?

     Avant de réaliser un projet de géothermie, une étude thermique précise et individuelle est obligatoire dans le but de connaître les besoins énergétiques du bâtiment, on pourra alors dimensionner le système. C’est à travers cette étape que l’on pourra réduire les coûts d’installation et d’utilisation de la pompe à chaleur géothermique.

Qu’est-ce que c’est ?

     Aujourd’hui, il existe de multiples façons de produire de l’énergie permettant de chauffer ou refroidir notre habitat. Mais, la production de chaleur ou de refroidissement par le biais de la géothermie reste le moyen le moins cher de chauffer un bâtiment puisque celle-ci :

• Respecte l’environnement, on utilise une énergie propre et inépuisable, contrairement à certains moyens de production de chaleur ou de refroidissement qui utilisent des énergies rejetant beaucoup de gaz à effet de serre.
• De par sa rentabilité, l’énergie utilisée en géothermie coûte moins chers que le gaz naturel ou autres énergies fossiles permettant de faire d’importantes économies sur le long terme.

     En effet, la géothermie est une énergie renouvelable puisqu’elle utilise l’énergie produite par la chaleur de la terre, il s’agît donc d’une énergie inépuisable. De plus, elle ne dépend pas des conditions météorologiques, soit une production de chaleur ou de refroidissement disponible tout au long de l’année, permettant de chauffer l’habitat en hiver et de le refroidir en été.

Comment ça marche ?

     La géothermie consiste à utiliser l’énergie naturelle produite sous la surface de la Terre pour chauffer notre habitat. Cette énergie provient de la chaleur du noyau terrestre qui la transmet aux différentes couches successives et par la radioactivité des roches. En conséquence, la température moyenne à la surface de la Terre fait 12°C, provenant de l’énergie solaire qui chauffe le sol et l’eau contenue dans celui-ci. Cette température augmente de 3°C tous les 100 mètres, il faudra donc réaliser d’importants forages si l’on veut capter un maximum de chaleur.

     Pour installer un système de pompe à chaleur géothermique sur un bâtiment, on aura le choix entre différentes méthodes de captage de l’énergie terrestre, qui vont dépendre :

• De la surface disponible (Captage vertical ou horizontal).
• De l’environnement, rivières, lac, fleuve (Circuit fermé ou ouvert).
• La qualité de l’eau des nappes phréatiques (Forage et captage dans nappes souterraines).
• De la disponibilité des sources, rivières.

     Pour installer une pompe à chaleur géothermique, on réalisera soit un captage en circuit ouvert soit en circuit fermé :

• Le captage en circuit fermé consiste à faire circuler dans des tubes en polyéthylène, un fluide caloporteur composé d’eau et de glycol (pour éviter le gel). Ce fluide va venir capter la chaleur du sol sous forme de calories puis va les acheminer vers la pompe à chaleur du bâtiment.
• Le captage en circuit ouvert consiste à réaliser deux forages afin de prélever et de rejeter l’eau puisée.

Il existe donc différentes méthodes de captage de l’énergie contenue sur le sol terrestre :

• 1) Forage et captage dans nappe phréatique (Circuit ouvert).

• 2) Captage vertical (Circuit fermé).

• 3) Captage horizontal (Circuit fermé).

• 4) Pompage dans une rivière ou autres (Circuit ouvert).

Le forage et captage dans la nappe phréatique :

     Pour disposer d’une température d’eau constante toute l’année et donc rendre efficace une PAC, il est intéressant d’utiliser la chaleur de l’eau contenue dans la nappe phréatique afin d’alimenter la pompe à chaleur. Dans ce cas, il est nécessaire de réaliser deux forages au Rotary (rotation et broyage) ou deux forages au marteau fond de trou (par percussion), par le principe du doublet :

• Un premier puits est réalisé servant d’aspiration de l’eau provenant de la nappe phréatique.

• Puis un second puits est réalisé, celui-ci rejettera l’eau refroidie par la pompe à chaleur (PAC) permettant de rejeter la même quantité d’eau qui a été prélevée.

     La longueur des puits dépend principalement de l’implantation des nappes souterraines, celles-ci varient selon les régions géographiques.

Règlementations appliquées aux forages géothermiques :

     La réalisation du forage dans la nappe phréatique doit être assurée par des spécialistes étant donné la complexité des travaux.

     De plus, pour puiser dans une nappe phréatique, plusieurs étapes doivent êtres réalisées:

- Vérifier que nous n’allons pas percer l’enveloppe de la nappe de manière trop importante.

- Analyser les qualités de l’eau de la nappe, les débits et les couches géologiques.

- Utiliser des équipements d’exploitation de qualité et certifiés.

- Installer un filtre en polyamide avant l’échangeur dans le but d’éviter l’entrée des particules dans le circuit.

- Si le débit nécessaire est trop important, il faut une déclaration ainsi qu’une autorisation disponible par le BRGM (Bureau d’Étude Géologiques et Minières).

- Faire une déclaration de projet à la mairie.

Le captage vertical (circuit fermé) :

Une autre méthode de captage de l’énergie du sol est possible, il s’agît de réaliser un forage vertical mais à circuit fermé :

 - Réalisation d’un forage pouvant aller jusqu’à 100 mètres de profondeur et d’un diamètre de 150 millimètres environ.

 - Dans ce forage, on introduit un circuit de tubes PEHD remplis d’eau glycolée de façon à éviter le gel.

 - Cette eau glycolée va capter les calories contenues dans le sol puis va les transmettre à la PAC du logement.

     Les avantages de cette méthode sont nombreux :

- Il n’est pas nécessaire de puiser l’eau souterraine évitant tout problème d’altération de la structure géologique ainsi que de la qualité des eaux puisées.

- Le forage vertical permet de diminuer l’emprise au sol de façon conséquente, l’emprise nécessaire sera de l’ordre de 3 m² auquel il faut ajouter les surfaces occupées par les circulateurs.

     Les capteurs verticaux dans lesquels circule le fluide caloporteur sont en polyéthylène ou encore en acier permettant de capter au mieux la chaleur du sol. Ces capteurs sont donc introduits dans le forage puis ils sont recouverts par de la bentonite injectée sous pression jusqu’au refus.

Il faut savoir que plus le forage est profond plus l’eau glycolée pourra emmagasiner de la chaleur, la longueur des tubes dépendra donc des besoins en chauffage du bâtiment injectée sur pression jusqu’au refus.

- Règlementations appliquées aux captages verticaux en circuit fermé :

- Si le forage est supérieur à 10 mètres, il faut faire une déclaration à la Direction Régionale Environnement Aménagement Logement (DREAL)

- Si le forage est supérieur à 100 mètres, il faut avoir une autorisation de la part de la DREAL.

    Dans le cas du captage vertical en circuit fermé, on va donc introduire sur une profondeur allant jusqu’à 100 mètres des tubes en polyéthylène haute-densité PEHD en U dans lequel circulera de l’eau glycolée qui emmagasinera les calories comprises dans le sol pour se diriger vers la pompe à chaleur. Le reste du forage sera colmaté ou rempli par de la bentonite.

Le captage horizontal (circuit fermé) :

     La méthode de captage horizontal est la moins chère puisque seul un engin de terrassement est nécessaire et elle est également la plus rapide. Mais elle nécessite une surface d’implantation conséquente (1,5 à 2 fois supérieure à la surface du logement). Pour réaliser un captage horizontal, il faut donc réaliser un terrassement d’une profondeur comprise entre 0,6 et 1,2 mètres.

La réalisation peut s’effectuer de deux manières, soit:

- Décapage totale de la surface nécessaire au captage.

- Réalisation de tranchées:

     * 0,6 à 1,20 mètres de profondeur.

     * 0,50 m de distance entre tranchées.

     * 50 m de longueur.

     La méthode des tranchées est généralement utilisée dans le cadre de projet dont la surface disponible n’est pas assez importante.

Réaliser un captage horizontal nécessite quelques précautions :

     -Vérifier l’absence de réseaux d’eaux ou d’électricité, ou du moins à une distance de 1,50 mètres des capteurs du circuit.

     - Vérifier la perméabilité du sol, celui-ci doit être en capacité d’absorber l’eau, pour garantir une efficacité de la PAC.

     - Justifier d’une distance minimale de 2 mètres entre le circuit et un arbre (pour protéger le circuit des racines).

     - Ne pas construire au-dessus de la surface occupée par le circuit.

Pompage dans une rivière ou autres :

     L’alimentation d’une pompe à chaleur peut se faire par le pompage de l’eau provenant d’un cours d’eau, d’un lac, d’un puits ou d’une source. Cette technique nécessite l’installation d’un filtre dans le circuit de pompage afin d’éviter l’encrassement des échangeurs dû aux bactéries contenues dans la source. De plus, il est nécessaire de réaliser une mesure du débit d’eau afin d’obtenir un débit suffisant de façon à alimenter la pompe à chaleur correctement.

Pompe à chaleur (PAC)

     Les pompes à chaleur permettent de convertir en chaleur ou en fraîcheur l’énergie captée via l’environnement (soit par le sol, par une source d’eau ou encore par l’air extérieur). Pour cela, il existe différents types de pompes à chaleur selon les besoins :

- Pompe à chaleur Air/Air : Un fluide frigorigène capte les calories apportées par l’air extérieur pour former de l’air chaud ou froid qui est diffusé dans l’habitat.

- Pompe à chaleur Air/Eau : Le fluide frigorigène capte les calories fournies par l’air extérieur et les transforme en chaleur, cette chaleur va permettre d’alimenter les circuits de chauffage ou de refroidissement de votre habitat, comme les radiateurs ou les planchers chauffants.

- Pompe à chaleur Eau/Eau : Le fluide frigorigène va alors entrer en contact avec le fluide caloporteur ou une autre source de chaleur (eaux souterraines, rivières…) afin d’augmenter en température et en pression pour alimenter les circuits de chauffage ou de refroidissement de l’habitat.

Pompe à chaleur eau/eau :

    La pompe à chaleur eau/eau utilise comme source de chaleur soit un fluide caloporteur qui va capter les calories contenues dans le sol via un circuit fermé soit elle va puiser dans une nappe phréatique, dans une rivière ou dans une autre source de chaleur naturelle pour en extraire les calories nécessaires au chauffage d’un habitat.

  Avant tout travaux concernant l’installation d’une pompe à chaleur, une étude thermique et une étude de faisabilité sont réalisées dans le but de connaître les besoins en chauffage ou en refroidissement d’un habitat et le type de pompe à chaleur à mettre en œuvre. Une fois ces études réalisées, les dimensionnements de la pompe à chaleur et des différents tubes de captage pourront être fait, on prendra en compte le débit d’eau à extraire, la puissance nécessaire au fonctionnement de la pompe à chaleur. Il est également primordial de connaître la profondeur de la nappe phréatique pour connaître la puissance de relevage à fournir. Si la profondeur de la nappe phréatique est trop importante, la pompe à chaleur pourra puiser dans une autre source de chaleur tel un cours d’eau, un lac ou encore une rivière si le bâtiment se trouve proche d’une de ces sources.

  Une fois que l’installation du circuit dans lequel circule le fluide caloporteur est assuré, on pourra alors le relier à la pompe à chaleur qui va transformer ces calories apportées, en chaleur (par changement d’état) pour les transmettre aux circuits de chauffage de l’habitat.

La pompe à chaleur est constituée d’un fluide frigorigène froid qui va :

- En premier lieu, recueillir par contact les calories apportées par la source de chaleur entrante (en l’occurrence le fluide caloporteur) pour monter en température et entrer en ébullition par le biais de l’évaporateur pour devenir gazeux.

- Une fois gazeux, le compresseur amène le fluide frigorigène à un niveau de pression supérieur, faisant à nouveau augmenter la température du fluide.

- Ensuite, le condenseur va permettre au fluide frigorigène de transmettre ses calories au fluide contenu dans les circuits de chauffage (radiateurs, planchers chauffants…).

- Le fluide frigorigène sera ensuite détendu, baissant en température. Il finira son cycle en revenant à l’évaporateur où il répètera ce même cycle. 

L’ensemble peut être utilisé de façon réversible pour produire du froid, on parlera alors de pompe à chaleur réversible.

Pompe à chaleur air/eau ou aérotherme :

  Le principe de la pompe à chaleur air/eau est le même que celui de la pompe à chaleur Eau/Eau sauf que cette fois-ci, la source de chaleur apportée à la pompe à chaleur est l’air extérieur. L’objectif est d’introduire au sein d’une habitation les calories contenues dans l’air extérieur pour les transformer en chaleur dans le but de chauffer l’eau contenue dans les circuits de chauffage jusqu’aux radiateurs et planchers chauffants.