Avantages et inconvénients d’une pompe à chaleur par géothermie

Ménages comme entreprises essaient de réduire leur consommation énergétique. Un des principaux postes « énergie » est le chauffage et la production d’eau chaude sanitaire. La pompe à chaleur est-elle une réponse à cette préoccupation ? Réponses dans cet article.

Le principe de fonctionnement d’une pompe à chaleur ?

La pompe à chaleur récupère la chaleur de la terre à partir d’un fluide caloporteur circulant dans le réseau de tubes et la retransmet à un plancher chauffant ou des convecteurs. Le principe est donc d’échanger de l’énergie avec une zone située en dessous de 50 cm sous la surface de la terre, cela nécessite quelques travaux… On enterre des capteurs à 60 cm sous le sol, ces capteurs sont en fait des serpentins, attention, il n’est pas rare de voir une surface de jardin très importante utilisée à cet effet mais rassurons les jardiniers dans l’âme, les serpentins sont souples et donc il n’est pas nécessaire de déterrer les arbres ni de défoncer les allées. Pour ce qui est des plantations de surface, elles viennent normalement avec la motte de terre enlevée lors de l’installation et seront donc remises en place après que les serpentins aient trouvé leur place. Pour garantir un confort maximal, la surface utilisée à l’extérieur est égale à 50% de la surface chauffée à l’intérieur (dans le cas de plafonds à 2,50m et d’une maison isolée). Ensuite, le serpentin extérieur est relié à un groupe compresseur comme celui d’une climatisation classique qui aura la charge de répartir la chaleur ou le froid soit dans un circuit secondaire clim (cas d’une climatisation existante), soit dans des radiateurs (cas d’une installation de chauffage central existant mais dans ce cas, le système ne produira que du chaud), soit dans un plancher chauffant (là aussi, le plancher chauffant ne produira que du chaud). Une nouvelle technique consiste à combiner la première et la troisième solution en envoyant le froid vers des groupes « clim intérieurs » (indispensable pour pouvoir absorber suffisamment de chaleur dans la pièce en été) et le chaud vers du plancher chauffant (chaleur douce et haut rendement)

Avantages de la pompe à chaleur

• Pour 1kWh d’électricité consommé, la pompe à chaleur en restitue de 2 à 7 en fonction des modèles et de l’écart de température, en moyenne 3 ou 4 kWh.
• La pompe à chaleur est réversible et permet de remplacer la climatisation en produisant du froid.
• Ce système ne produit pas d’odeur comme une chaudière à fioul par exemple.
• Il n’y a pas besoin d’espace de stockage d’un combustible pour les pompes à chaleur.
• Il n’y a pas de rejet et donc pas besoin d’un conduit d’évacuation.
• Un crédit d’impôt permet d’alléger les dépenses d’installation de pompe à chaleur.

Inconvénients de la pompe à chaleur

• Le prix de l’installation d’une pompe à chaleur est relativement onéreux, mais vite amorti par le gain lié à la consommation.
• C’est une énergie propre car sans rejet, ni combustible, ce n’est toutefois pas une énergie renouvelable car nécessite de l’électricité. Il y a toujours moyen de produire son besoin d’électricité par une éolienne ou du photovoltaïque
• Attention, l’avantage de la réversibilité peut devenir coûteux et anti-écologique si elle est utilisé abondamment pendant l’été !
• Le principal inconvénient des PAC est qu’elles nécessitent l’emploi de fluides frigorifiques qui se révèlent être de puissants gaz effet de serre. Mais la pompe se doit d’être évidemment étanche.

Les différents types de pompes à chaleur

Il existe divers types de pompes à chaleur :

• Pompe à chaleur air air – aérothermie : elle cherche l’énergie dans l’air extérieur et la restitue en propulsant de l’air. La pompe à chaleur air air est moins chère et plus facile à installer, mais n’est pas un chauffage qui convient dans les régions très froides.
• Pompe à chaleur air eau – aérothermie : elle cherche l’énergie dans l’air extérieur et la restitue en chauffant de l’eau. La pompe à chaleur air eau peut être raccordé à un système de chauffage central existant. Elle est peu chère et bénéficie du crédit d’impôt.
• Pompe à chaleur sol sol ou pompe a chaleur sol eau – géothermie : elle peut fonctionner même à très basse température. La pompe à chaleur géothermie nécessite des capteurs dans le jardin (cf ci-dessous) et est compatible avec un plancher chauffant ou un radiateur basse température.
• Pompe à chaleur eau eau – hydrothermie : elle peut fonctionner même par grand froid. La pompe à chaleur eau eau nécessite une source d’eau ou un plan d’eau à proximité.

Pompe à chaleur sol/eau ou sol/sol par géothermie

Deux systèmes de Pompe à chaleur eau eau par géothermie existent :

Par capteur horizontal

Un réseau de tubes est enterré à environ 60 centimètres du sol de votre jardin sur une surface une à deux fois plus importantes que la surface habitable de votre maison. Avantage : Le coût d’installation est peu élevé. Inconvénients :

• Il faut avoir un jardin de taille suffisante.
• Il n’est pas possible de planter des arbres à proximité de ce réseau.

Par capteur vertical

Un trou d’une profondeur de 70 à 100 mètres est réalisé dans votre jardin afin d’y insérer des tubes. Avantage : L’installation dune pompe à chaleur par géothermie peut être réalisée même dans un jardin de petite taille. Inconvénient : Le coût d’installation de ce type de pompe à chaleur à géothermie est très élevé (7 à 10000 euros pour 100 mètres carré).

Qu’est-ce que la géothermie ?

La géothermie est à la base du fonctionnement des pompes à chaleur, voyons donc ce que c’est. La géothermie, du grec géo (terre) et thermos (chaleur) est la science de l’observation des particularités et de la diffusion de la chaleur dans la croûte terrestre. La surface de la Terre est un excellent régulateur, en effet, même si vous avez sans doute entendu parler des brises de terre et de mer dues au fait que la terre est chaude et froide plus vite que l’eau, il ne s’agit ici que de la surface, en effet, dès que l’on atteint 50 cm de profondeur, la terre devient un excellent régulateur. Pour information, il est quasi inexistant de voir la terre à plus de 50 cm de profondeur gelée, même dans des régions à fort gel telles que l’Est de la France. Des scientifiques puis des industriels ont eu l’idée de récupérer ce pouvoir régulateur pour chauffer et refroidir les habitations, ce qui est plus écologique et économique que le chauffage classique et moins bruyant que la climatisation classique. Par extension, c’est une énergie renouvelable qui émet peu de gaz à effet de serre (GES) et produit de la chaleur ou de l’électricité. On récupère l’énergie contenue dans le sous-sol grâce à une nappe d’eau chaude souterraine ou de l’eau injectée sous pression. Cette eau chargée de calories est ensuite remontée et utilisée pour le chauffage ou transformée en énergie électrique suivant sa température. Les deux types d’énergie produite sont les suivants :

• la géothermie basse température (- de 150°C) : on associe les calories captées à des pompes à chaleur pour chauffer ou climatiser l’habitat
• la géothermie moyenne et haute température (+ de 150°C) : la chaleur est suffisante pour être utilisée telle quelle ou transformée en énergie électrique

Historique de l’utilisation de la géothermie

Ce principe n’est pas nouveau, il était déjà utilisé dans la Rome Antique, la Chine et le bassin méditerranéen. Le témoignage le plus ancien nous vient des îles Lipari qui tiraient parti d’une eau chaude naturelle pour leurs thermes, 2000 ans avant Jésus-Christ. Nos amis Romains ont, en leur temps, utilisé la chaleur contenue dans la terre pour chauffer l’eau de leurs thermes l’hiver surtout en Gaule car ils aimaient à retrouver le confort de Rome, même à Lutèce (Paris). Pour cela, ils utilisaient les sources naturelles d’eau chaude voire détournaient  des rivières afin de les faire passer dans les zones chaudes, tout cela dans le but d’obtenir de l’eau à la température voulue pour prendre de bons bains chauds même en hiver. Dans le même temps, ils ont découvert pour maintenir leur denrées au frais les vertus réfrigérantes des caves jusqu’à en construire et même à utiliser les repères secrets des premiers chrétiens pour conserver leur vin (après avoir bien sûr tué dans d’atroces souffrances les utilisateurs de ces lieux). Puis le moyen âge et son obscurantisme est passé par là et ces techniques se sont perdues, sauf celle de l’utilisation de sources chaudes et celle d’avoir des caves comme garde-manger. Des chercheurs ont eu la bonne idée dans les années 1990 de se dire que ce formidable pouvoir de régulation pourrait servir à l’homme… mais à cette époque, les problèmes énergétiques étaient réglés à grand coup de campagne de pub incitant les consommateurs à baisser leur consommation (ce qui d’ailleurs n’a pas eu un grand succès) et à grand coup d’énergie nucléaire… Reste qu’actuellement, le Français moyen cherche le confort aussi bien au niveau du chaud que du froid, que les combustibles classiques tels que le fuel, gaz et électricité sont hors de prix et on se rappelle au bon souvenir des quelques chercheurs voulant utiliser la nature. La première étape de l’utilisation de la géothermie fut l’utilisation de la température de l’air par la climatisation, certes ça n’a rien à voir avec la terre mais c’est un premier pas dans l’utilisation d’une énergie existante plutôt que de créer soi-même cette énergie. L’étape suivante est donc d’utiliser la régulation thermique de la terre, ce qui est de rendement bien meilleur que de refroidir de l’air déjà froid (principe de la clim en hiver) et de chauffer de l’air déjà chaud (principe de la clim en été). Pour information, on arrive à faire baisser de l’air à 3°C à -11°C autour du groupe extérieur d’une climatisation et dans l’autre sens, de l’air à 30°C va sortir du groupe à 44°C ! Actuellement, des tests  ont été réalisés et ont permis de dire que la géothermie permet de garantir 100% des besoins en chaleur et en froid d’une habitation classique. L’idée est intéressante non ?

Pourquoi choisir la géothermie pour mon chauffage ?

Parmi les nombreux avantages de la géothermie, on peut citer le fait que c’est une énergie propre qui n’a pas besoin d’être stockée, ne nécessite aucune combustion et ne laisse aucun déchet après son utilisation. Elle n’a pas non plus besoin d’être évacuée. Des énergies renouvelables, elle est la plus efficace et contrairement à d’autres, elle n’est pas tributaire des conditions climatiques. Elle offre ainsi une température stable tout au long de l’année et permet aussi bien le chauffage que la climatisation des habitations. Du fait des économies réalisées, jusqu’à 70 % pour une maison de 150 à 180m², l’amortissement de son installation est rapide (entre 4 et 6 ans). Elle n’a aucun impact visuel, pas d’installation qui gâche le paysage extérieur ou intérieur. Vous pouvez utiliser un chauffage par le sol qui vous garantit une chaleur douce et laisse vos murs disponibles. Adieu les radiateurs ! La géothermie est une énergie performante : les pertes de calories sont minimes lors du transport de la chaleur du sous-sol à la surface. On la trouve pratiquement n’importe où sur le globe et assure l’indépendance vis-à-vis des énergies fossiles. Enfin, l’entretien d’une installation géothermique est facile et peu onéreux. Il doit être effectué une fois par an par un professionnel, comme pour tout type d’installation. En souscrivant à un contrat vous bénéficiez d’une prise en charge gratuite de l’intervention en cas de dysfonctionnement de votre pompe à chaleur. Le projet de loi de finances 2019 prolonge le crédit d’impôt pour la transition énergétique (CITE). Pour les ménages modestes, il sera converti en prime. Au niveau économique, l’investissement est donc important mais réalisons une petite comparaison (source ADEME) pour produire 1000W de chaleur :

• Électricité : Consommation de 1040 W
• Fuel : Consommation de 1095 W + 10 W (électricité pour faire fonctionner le système)
• Gaz : Consommation de 1065W + 15 W (électricité pour faire fonctionner le système)
• Climatisation : Consommation de 230W à 270W (en fonction de l’écart de température à produire)
• Géothermie : Consommation de 195W à 230W (en fonction de l’écart de température à produire)

A ce niveau, c’est quand même le meilleur rendement ! Ses inconvénients ne pèsent pas lourd par rapport à ses avantages, le principal étant le prix, contrebalancé par le crédit d’impôt et l’amortissement rapide de l’installation. Avant d’entreprendre ce type d’installation, assurez-vous d’avoir une étude approfondie de votre terrain, effectuée par un géomètre-expert. Il arrive parfois que le forage d’un terrain provoque un affaissement. Hormis l’installation qui prend du temps et fait beaucoup de travaux tant dans la maison que dans le jardin, il faut penser à une révision du système tous les 3 ans (révision rapide de 30 minutes avec remplissage du circuit frigorifique avec le fluide approprié après avoir vérifié qu’il n’y ait pas de fuite) et je n’ai pas vu d’autres inconvénients.  Attention, si vous avez une chaudière, sachez que vous devez la faire vérifier régulièrement. A noter que  aussi cet inconvénient de révision régulière existe sur tout type de chauffage, sauf sur l’électrique. Enfin, la géothermie n’est pas renouvelable à 100 % puisqu’elle nécessite l’utilisation d’une pompe à chaleur. Vérifiez que cette dernière fonctionne avec des fluides verts autorisés.

A qui s’adresser pour un projet de géothermie ?

En fonction du type d’habitation, du terrain et de la surface à chauffer/et ou à rafraîchir, l’installateur se charge de mener les études préalables dont notamment le dimensionnement de la pompe à chaleur. Il proposera l’équipement le plus approprié et prendra en charge toute l’installation, de la pose des capteurs, des émetteurs jusqu’à la mise en service de la PAC. Il assurera également l’entretien annuel du système.

Connaître la faisabilité du projet

Pour connaître la faisabilité du projet (forage, présence d’une nappe d’eau souterraine, débit d’eau…), il convient de s’adresser au Bureau de recherches géologiques et minières (brgm.fr) ou à ses agences régionales. Votre DRIRE (Direction Régionale de l’Industrie, de la Recherche et de l’Environnement) peut également vous renseigner (drire.gouv.fr).

S’informer sur les certifications

Il existe des certifications pour les pompes à chaleur (PAC) qui se basent sur des référentiels normatifs. Ces certifications répondent aux exigences qualificatives d’économies d’énergies et à la reconnaissance d’une technologie avertie. Elles assurent une fiabilité et une garantie aussi bien pour les clients que les professionnels.

• Qualipac : www.qualit-enr.org ; www.afpac.org
• NF PAC : http://www.certita.org/marque-certita/nf-pompe-chaleur/
• promotelec.com
• cstb.fr
• afnor.org
• eurovent-certification.com

Se renseigner sur les aides et leur validité

• ademe.fr (rubrique : Espace Eco-citoyens/Financer mon projet)

Site de l’Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie. Un espace ECO-CITOYENS recence toutes les informations utiles pour bénéficier d’aides dans le financement de la géothermie pour un logement neuf ou ancien.

• anah.fr (onglet « les aides »)

Site de l’Agence nationale de l’amélioration de l’habitat, proposant une aide en fonction du projet et de la situation.

Trouver un fabricant et/ou installateur

Il est fortement recommandé de s’adresser aux organismes et fédérations spécialisées dont, notamment, l’Association des professionnels de la pompe à chaleur(afpac.org ou www.qualit-enr.org). Les installateurs que l’AFPAC sont certifiés Qualipac. Qualipac est une appellation rassemblant des professionnels engagés dans une démarche qualité pour l’installation de systèmes de chauffage géothermiques dans l’habitat individuel.

Trouver un foreur professionnel et s’informer sur les autorisations

Si l’on opte pour le captage par sonde, il est nécessaire de faire appel à un foreur spécialisé. La liste « Foreurs Qualité PAC » est disponible sur les sites :

• ademe.fr
• geothermie-perspectives.fr

Les autorisations pour son installation géothermique

Les professionnels (foreurs, bureaux d’études sous-sol) sont au courant de ces démarches. Il est à noter qu’il existe également des réglementations régionales et locales spécifiques. Il est conseillé de s’adresser à la MISE (Mission Inter Service de l’Eau) située à la préfecture du département www.eaufrance.fr ou bien aux structures de coordination départementale des services de l’État (DDASS, DDAF, DDE, …). Il convient également de contacter l’Agence.

Ce qu’il faut savoir avant l’Installation d’une pompe à chaleur

L’installation d’une pompe à chaleur nécessite obligatoirement l’intervention d’un professionnel; surtout que faire appel à un spécialiste permet d’investir dans une installation conforme aux normes de sécurité et environnementales. Il  faut  savoir qu’une installation de pompe à chaleur mal réalisée ne garantit pas son efficacité optimale et donc d’économies sur votre facture énergétique. De plus, la configuration du logement doit être étudiée avec soin au préalable pour que l’installation soit entièrement réussie. Aussi, un spécialiste dans le domaine saura à quel emplacement l’unité extérieure doit être placée. Il faut notamment que l’endroit soit à l’abri du soleil, du vent et de la poussière pour assurer le bon fonctionnement de son système et optimiser sa durée de vie. D’autant plus qu’une unité extérieure peut être source de nuisances sonores. Son emplacement doit donc respecter certaines règles pour ne pas gêner le voisinage et même, les occupants du logement. Si aucune réglementation n’existe à ce jour pour les installations d’unités extérieures, sachez que vos voisins peuvent déposer plainte pour nuisances sonores, et votre équipement démonté sur ordre du Tribunal. Enfin, sachez que la manipulation d’une pompe à chaleur est réglementée car elle contient des produits dangereux, comme le fluide frigorigène. Manipuler ce type d’éléments fait l’objet d’une attestation de capacité (Règlement F-gaz, règlement UE n°517/2014).

Conclusion

Comme tout système de chauffage alternatif, ce système apporte un gain écologique car la seule l’énergie consommée est l’électricité pour faire fonctionner le système, l’énergie thermique étant directement tirée de la terre. Comme vous pouvez le constater, choisir de faire fonctionner votre chauffage central grâce à la géothermie possède de nombreux avantages, du point écologique autant que financier.