Pompes à chaleur géothermiques

La pompe à chaleur géothermique

Vous voulez économiser de l’énergie et économiser de l’argent sur le chauffage et la climatisation de votre maison ? Eh bien, la réponse n’est pas seulement juste sous votre nez, elle est peut-être juste sous vos pieds !

pompe à chaleurSous la ligne de gel, à quelques mètres sous la ligne de gel, la température moyenne du sol est d’environ 55 degrés F. La chaleur provient d’une couche de roche fondue chaude profonde dans la croûte terrestre appelée magma.

Le magma peut atteindre des températures de 2400 degrés F et comme cette chaleur rayonne vers le haut, selon la latitude géographique, les températures du sol peuvent varier entre 45°F et 75°F. Ceci crée une source de chaleur fiable et durable qui peut être exploitée pour nos besoins de chauffage et de climatisation de la maison.

Cette température constante de la terre est utilisée dans une pompe à chaleur géothermique. Contrairement à une chaudière qui brûle du gaz naturel ou du mazout pour produire de la chaleur en hiver, la thermopompe géothermique concentre la chaleur qui se trouve dans le sol juste sous la surface. La géothermie peut être utilisée non seulement pour chauffer et refroidir notre maison, mais aussi pour chauffer notre eau domestique.

Comment fonctionne un système géothermique

Alors, comment cette magie se opère-t-elle ? Eh bien, c’est très simple. Le système géothermique est une pompe à chaleur qui utilise la terre comme puits de chaleur (été) ou comme source de chaleur (hiver).pompe à chaleur

Une pompe à chaleur géothermique utilisera une série de tuyaux (enfouis sous la ligne de gel dans le sol) que l’on appelle une boucle. Les tuyaux de la boucle sont le plus souvent en plastique et remplis d’eau et d’une solution antigel. Une pompe fait circuler la solution d’eau vers la thermopompe à l’intérieur de la maison. Là, un compresseur et un échangeur de chaleur utilisent l’eau nominale à 55 degrés pour chauffer ou refroidir la maison.

En hiver, l’air (p. ex., 10 degrés F) est plus froid que la température souterraine de la terre (p. ex., 55 degrés F). Le système géothermique fait circuler la solution d’eau dans la boucle souterraine et absorbe la chaleur du sol. L’eau nominale de 55 degrés est amenée à la thermopompe ou à la fournaise pour être chauffée davantage au besoin, puis distribuée par des conduits dans toute la maison.

En été, l’air (p. ex. 90 degrés F) est plus chaud que l’air souterrain (55 degrés F). Ici, l’échangeur de chaleur géothermique absorbe la chaleur dans la maison et le système fait circuler la solution d’eau à travers la boucle souterraine pour la refroidir, déversant la chaleur dans le sol. L’eau froide est ensuite utilisée par l’échangeur de chaleur et distribuée par des conduits dans toute la maison pour refroidir la maison.

Coûts et caractéristiques des systèmes géothermiques

  • La géothermie est un système de pompe à chaleur géothermique très éconergétique qui permet de réaliser des économies d’énergie de 25 à 50 % par rapport aux systèmes conventionnels à air pulsé au gaz et aux pompes à chaleur à air.
  • La période de récupération est de 5 à 10 ans, mais elle est beaucoup plus courte si on la compare à une option de chauffage et de refroidissement par résistance entièrement électrique où la géothermie peut utiliser jusqu’à 75 % moins d’énergie électrique.
  • À compter du 1er janvier 2017, la géothermie n’est admissible à un crédit d’impôt fédéral de 300 $ que si le système de thermopompe respecte les normes Energy Star SEER et COP du DOE. Les crédits d’impôt antérieurs ont pris fin le 31 décembre 2016.
  • Dans certains cas, la géothermie peut être ajoutée à un générateur d’air chaud existant au moyen d’un appareil de traitement de l’air. Vous pouvez également trouver des thermopompes géothermiques qui ont leur propre appareil de traitement de l’air intégré. Si votre maison est équipée d’une plinthe chauffante à eau chaude, elle peut également être équipée d’un système géothermique.

Types de systèmes géothermiques

pompe à chaleurLes pompes à chaleur géothermiques à boucle souterraine sont le plus souvent installées en circuit fermé. Cela signifie que le fluide dans la boucle est constamment recirculé. Les systèmes à circuit ouvert sont moins courants et utilisent un puits souterrain, un lac, une rivière ou une autre eau de surface comme fluide pour l’échangeur de chaleur. L’eau est ensuite rejetée dans le sol ou dans le plan d’eau après utilisation.

Les systèmes en circuit fermé sont généralement installés en boucle horizontale, en boucle verticale ou dans un plan d’eau. Les réseaux hydrographiques utilisent les plans d’eau de surface comme source constante de chaleur plutôt que le sol. Passons en revue ces trois différentes méthodes.

Boucle horizontaleBoucle verticale Plan d'eau

Les systèmes à boucle horizontale sont les plus économiques à installer, mais l’un de leurs inconvénients est la quantité de terrain nécessaire pour installer les boucles de terre horizontales. Un système géothermique peut nécessiter de 1 500 à 3 000 pieds linéaires de tuyaux ou plus selon la taille de la maison et les charges. Si vous disposez du terrain nécessaire, la méthode résidentielle la plus courante consiste soit à installer deux tuyaux côte à côte dans une tranchée de 5 pieds de profondeur, soit un tuyau dans une tranchée de 6 pieds de profondeur et l’autre dans une tranchée de 4 pieds de profondeur.

Une troisième méthode peut être utilisée lorsqu’il n’est pas facile d’obtenir le terrain nécessaire pour de plus longs tronçons de tuyaux. Cette méthode consiste à boucler ou à enrouler la canalisation dans de courtes tranchées plus profondes. Cela permet d’obtenir le contact superficiel nécessaire avec le sol, mais avec une longueur de tranchée moins horizontale.

Le système à boucle verticale est utilisé dans les situations où le terrain est exigu ou où le sol n’est pas propice à l’excavation de tranchées. Plus coûteux à installer que le système horizontal, le système vertical utilise une série de trous percés. Les trous ont un diamètre nominal de 4″ et sont espacés d’environ 20 pouces. Les profondeurs dépendent de la conception du système et des sols, mais peuvent varier de 100 à 400 pieds de profondeur. Les tuyaux sont acheminés vers le bas et refoulent chaque trou foré jusqu’à un collecteur creusé dans la tranchée qui relie le système à la thermopompe de la maison et y est raccordé.

Une autre méthode moins courante pour capter la chaleur du sol est d’utiliser un plan d’eau proche comme un étang ou un lac. Avec cette méthode, le tuyau en plastique va de la thermopompe au plan d’eau et est placé en serpentins de 8 à 10 pieds sous la surface de l’eau. Le plan d’eau doit être d’une taille adéquate pour supporter les charges thermiques géothermiques et avoir la profondeur appropriée. La coordination et l’approbation des organismes locaux et d’État sont souvent nécessaires.

Coût d’une pompe à chaleur géothermique

pompe à chaleurLe coût d’installation d’une pompe à chaleur géothermique varie selon le type de système de boucle utilisé et la taille du système géothermique lui-même.

Le coût d’un système géothermique à boucle souterraine horizontale est d’environ 2 700,00 € la tonne en dollars de 2017. Si vous optez pour un système à boucle verticale, le coût augmentera considérablement, car les coûts de forage pourraient être de 30 000 € à 40 000 € ou plus, selon les sols, l’accès au site et la taille du système.

Utilisée correctement, la géothermie peut donc être une solution rentable et respectueuse de l’environnement pour le chauffage et la climatisation de la maison. Cela vaut la peine d’y jeter un coup d’œil, surtout lorsque la réponse est juste sous vos pieds.