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La pompe à chaleur sol/eau - Chauffer à l’énergie géothermique respectueuse de l’environnement

Le noyau de notre planète est en fusion. Il est donc naturel d’exploiter cette chaleur pour chauffer et préparer de l’eau chaude sanitaire. À seulement quelques mètres sous la surface de la terre, nous trouvons des températures facilement convertibles en énergie de chauffage. Cette source naturelle de chaleur peut être exploitée à l’aide de pompes à chaleur géothermiques d’une manière respectueuse de l’environnement. Dans cet article, nous vous révélons comment le faire avec des pompes à chaleur géothermiques et pour qui s'en vaut la peine.

Le fonctionnement de pompes à chaleur géothermiques

Les pompes à chaleur, et donc aussi celles dédiées à la géothermie, exploitent l’énergie thermique de la nature pour produire de la chaleur. Dans le cas des pompes à chaleur eau/eau, c’est la température des eaux souterraines, dans le cas des pompes à chaleur à air, la température de l’air ambiant et la température de la terre est utilisée par les pompes à chaleur géothermiques.

Comment une pompe à chaleur géothermique chauffe-t-elle ?

La pompe à chaleur géothermique fait circuler un fluide caloporteur composé d’eau et de glycol (eau glycolée) à travers un circuit qui passe du sol à la pompe à chaleur au moyen d’une pompe électrique. C’est pourquoi la pompe à chaleur géothermique est également appelée pompe à chaleur de glycol/eau.

L’énergie thermique de la terre chauffe l’eau glycolée qui est acheminée vers la pompe à chaleur de la maison. Une fois dans la pompe à chaleur, l’énergie recueillie est transférée au réfrigérant de la pompe à chaleur et dirigée vers compresseur. Le compresseur exerce une pression et comprime le réfrigérant. Comme il a un faible point d’évaporation, il se transforme en gaz et est encore chauffé. Ainsi, le gaz atteint l’échangeur de chaleur du système, qui transmet la chaleur générée de cette façon au système de chauffage par les radiateurs ou le chauffage au sol et, si nécessaire, pour la préparation de l’eau chaude sanitaire. Le réfrigérant refroidi par la dissipation de la chaleur redevient liquide et atteint un détendeur, qui réduit la pression et transmet le liquide à l’évaporateur, où il est réchauffé à l’énergie thermique et le circuit recommence. Voici le lien vers la vidéo explicative

La fonction de refroidissement de la pompe à chaleur sol/eau

En été, la pompe à chaleur géothermique peut également être inversée dans sa fonction, pour laquelle toutes les pompes à chaleur ne sont pas équipées. Afin de refroidir les pièces, elles ont besoin d’un deuxième échangeur de chaleur, qui dissipe la chaleur des pièces dans le sol. Pour les pompes à chaleur sol/eau à sondes géothermiques, le refroidissement passif est possible en raison de la température plus fraîche de la terre. Pour refroidir comme pour chauffer, l’idéal est de disposer de grandes surfaces d’échange par le sol.

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Les trois sortes de pompes à chaleur géothermiques

Il y a trois différents types de pompes à chaleur géothermiques. Ils se distinguent essentiellement par la place requise sur la parcelle. En Suisse, les sondes géothermiques sont fréquemment installées, mais il existe aussi des capteurs horizontaux, des corbeilles géothermiques ou des capteurs de tranchées.

Pompes à chaleur géothermiques avec capteurs horizontaux

Les capteurs horizontaux des pompes à chaleur géothermiques sont posés à une profondeur d’environ 1,50 mètre afin d’être en dessous de la limite de gel du sol, qui en Suisse est d’environ 80 centimètres. Les capteurs nécessitent beaucoup de place. Normalement, il faut le double de la surface à chauffer. Avec une superficie de 200 mètres carrés habitables, la surface requise par l’installation des capteurs horizontaux serait d’environ 400 mètres carrés. Par conséquent, pour les pompes à chaleur géothermiques à capteurs horizontaux, vous devez disposer d’une zone correspondante dans le jardin. La surface ne doit pas être construite ou recouverte (pavée ou goudronnée), car la terre a besoin des eaux pluviales pour générer l’énergie thermique nécessaire. Une végétalisation n'est cependant pas un problème.

Pour l’installation, une profondeur d’environ 1,50 mètre de terre doit d’abord être enlevée de la surface calculée. Lors de la pose des capteurs horizontaux, une certaine distance minimale doit être observée entre eux, mais aussi par rapport aux conduites d’eau, aux bâtiments ou aux canaux. Un grand nombre de maîtres d'ouvrage économisent ici des coûts, en creusant eux-mêmes.

Pompes à chaleur géothermiques avec capteurs de tranchées circulaires

Les pompes à chaleur géothermiques avec les capteurs de tranchées circulaires nécessitent, pour leur installation, d’un fossé autour du bâtiment ou du jardin d’environ 1,50 à 2 mètres de large. Comme pour les capteurs horizontaux, la profondeur de l’installation doit être bien en dessous de la limite de gel du sol. La longueur de cette tranchée dépend de vos besoins en chauffage, généralement entre 40 et 80 mètres. Les capteurs sont ensuite placés en forme circulaire dans la tranchée, ce qui donne également son nom à la pompe géothermique. Étant donné que la profondeur du dragage est également assez faible, les maîtres d'ouvrage peuvent économiser une partie des coûts de construction par des prestations propres.

Une autre variante de la pompe à chaleur géothermique est la pose de corbeilles géothermiques, à travers lesquelles seule une tranchée très étroite est nécessaire. Ici, les capteurs sont posés à la verticale et non horizontalement. Elle est par conséquent particulièrement appropriée pour les bâtiments disposant de peu de place. Cependant, pour ce type d’installation il faut compter un dragage d’environ 2,5 mètres de profondeur, c’est-à-dire un mètre de plus qu’avec les capteurs de tranchées circulaires, c’est pourquoi ce type de pompe à chaleur ne convient qu’aux maisons avec une petite superficie au sol.

Pompes à chaleur géothermiques à sondes verticales

Cette alternative peu encombrante est la plus appréciée en Suisse. Sa surface requise est petite et environ 20 mètres carrés suffisent, mais les travaux sont plus profonds. Pour disposer d’une température constante d’environ 10° Celsius au cours de l’année, une profondeur d’environ 100 à 300 mètres est nécessaire. La profondeur de forage dépend des besoins en chaleur de votre maison et de la qualité du sol de la région où vous vivez. Chaque canton a des conditions et des dispositions différentes pour la procédure d’approbation, mais nous reviendrons sur ce sujet plus tard.

Une alternative consiste à placer plusieurs sondes géothermiques côte à côte pour augmenter la capacité de chauffage. Une distance d’au moins six mètres à la sonde la plus proche doit être maintenue et environ trois mètres à la limite de la propriété. Le diamètre du trou de la sonde géothermique n’est que d’environ 15 centimètres. En raison de la profondeur des forages, les coûts d’installation d’une pompe à chaleur à sonde géothermique ne sont pas négligeables. En outre, les sondes doivent être gainées de béton. Cependant, la durée de vie d’une sonde géothermique est presque illimitée, c’est pourquoi ces coûts ne sont généralement engagés qu’une seule fois.

Liste de contrôle de planification

  • A quelle profondeur doit-on forer ?
  • Le terrain est-il approprié au forage profond ?
  • Y a-t-il assez de place au sous-sol ?Ist genügend Platz im Keller vorhanden ?
  • Disposez-vous d’assez d’espace sur votre parcelle ?
  • Avez-vous obtenu toutes les autorisations nécessaires ?

Planification d’une pompe à chaleur géothermique

Dans la mesure où ce sont les sondes géothermiques verticales qui sont presque exclusivement installées en Suisse, limitons-nous dans cette section à cette variante. Il s’agit tout d’abord de mesurer et déterminer les besoins en chaleur. Plus vos besoins en chaleur sont grands plus le forage doit être profond. Ensuite, une personne qualifiée doit examiner les conditions géologiques, puisque toutes les parcelles ne sont pas appropriées. Un coup d’œil aux installations de pompes à chaleur géothermiques existantes dans le quartier peut fournir en amont des informations et éviter les coûts.

La pompe à chaleur géothermique elle-même est normalement installée au sous-sol et nécessite environ un demi-mètre carré à deux mètres carrés de place. Si vous n’avez pas de place au sous-sol, il est judicieux de placer la pompe à chaleur géothermique aussi loin que possible de vos chambres. Bien que très silencieuse, la pompe à chaleur géothermique reste audible, car son compresseur génère un bruit de fonctionnement.

Il est également bon de vérifier si votre parcelle dispose d’assez de place pour la foreuse et les outils engagés dans le processus.

Autorisations pour une pompe à chaleur à sonde géothermique

Pour l’installation et l’exploitation d’une pompe à chaleur à sonde géothermique, vous avez besoin d’un permis en Suisse, car le forage profond nécessaire peut contaminer les eaux souterraines. Un spécialiste de l’entreprise que vous souhaitez mandater devrait vérifier à l’avance les conditions géologiques. En règle générale, l’entreprise de construction vous aide également à remplir les demandes et à les soumettre à votre commune ou canton.

Entretien d'une pompe à chaleur géothermique

Afin de permettre à la pompe à chaleur géothermique de durer toute une vie, vous devriez entretenir l’installation une fois par an. Le rapport de mélange de l’eau glycolée, composé d’eau et d’antigel, doit être vérifié de même que sa quantité en circulation, car moins de liquide peut indiquer une fuite dans un tuyau.

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Pompes à chaleur géothermiques pour bâtiments anciens et nouvelles constructions

geoTHERM: Pompe à chaleur glycol/eau de Vaillant

Les pompes à chaleur géothermiques ne conviennent pas seulement à la construction neuve, mais fonctionnent également efficacement dans des bâtiments anciens, en particulier en combinaison avec un chauffage au sol. Le chauffage peut également se réaliser par des radiateurs normaux, mais l’efficacité n’est pas aussi bonne qu’avec un chauffage au sol.

Avantages et inconvénients des pompes à chaleur géothermiques

Avantages de la pompe à chaleur géothermiqueInconvénients de la pompe à chaleur géothermique
  • Chauffage à faibles émissions et respectueux de l’environnement
  • Source d’énergie naturelle inépuisable
  • Faibles coûts d'exploitation
  • Faibles émissions de bruit
  • Subventions
  • Plus d’indépendance face aux prix de l’énergie
  • Durée de vie extrêmement longue
  • Exigences d'espace et de la nature du sol
  • Moyens d’aménagement intenses
  • Prix d’installation élevé
  • Entretien annuel conseillé

Possibilités de combinaison avec des pompes à chaleur géothermiques

La combinaison de la pompe à chaleur géothermique avec un système photovoltaïque vous rend moins dépendant des fournisseurs d’énergie et d’électricité. Elle est ainsi plus respectueuse de l’environnement que n’importe quelle autre combinaison.

Une combinaison entre une pompe à chaleur géothermique et de l’énergie solaire thermique est superflue dans un bâtiment bien isolé, car la pompe à chaleur géothermique peut généralement couvrir la totalité des besoins en chaleur. Ce n’est que dans le cas de grandes propriétés, d’extensions de bâtiments et de fortes exigences en chaleur qu’une combinaison d’énergie géothermique et solaire peut être utile pour fournir de chaleur.

Une combinaison avec un accumulateur tampon est toujours utile pour assurer un fonctionnement uniforme et donc plus économique. Avec des radiateurs ou l’usage du photovoltaïque, il devrait être légèrement plus grand.

Lors d’hivers particulièrement froids, un poêle de faïence ou une cheminée est également une bonne possibilité supplémentaire de chauffer.

Prix et coûts d'une pompe à chaleur géothermique

Le coût le plus élevé d’une pompe à chaleur géothermique est celui d’aménagement, qui est plus élevé que celui d’une pompe à chaleur à air vu les travaux d’excavation ou de forage à fort coûts de main-d’œuvre - bien qu’ils soient encore plus faibles qu’avec un pompe à chaleur eau/eau. Les coûts sont certes très élevés, mais seront rapidement amortis par les subventions, la durabilité et l’efficacité.

Coûts d’aménagement

Pour les pompes à chaleur géothermiques, le coût du forage se situe entre 70 et 100 CHF le mètre, selon la profondeur et la nature du sol. Comptez en moyenne 20’000 CHF, y compris les permis et les avis d’experts.

Les coûts d’aménagement peuvent augmenter un peu s’il s’agit d’une rénovation ou du remplacement d’un ancien système de chauffage au gaz ou au mazout et non d’un nouveau bâtiment.

Coûts d'acquisition

Selon leur version, les pompes à chaleur géothermiques coûtent entre 15’000 CHF et 25’000 CHF.

Coûts de maintenance et d’exploitation

Les coûts de maintenance d’environ 250 CHF sont faibles, car les pompes à chaleur géothermiques ne produisent pas de fumées et ne nécessitent pas de ramonage. Les seuls coûts d’exploitation auxquels vous faites face sont les coûts d’électricité. Ceux-ci dépendent de l’isolation de votre maison, du type de radiateurs, des besoins en chauffage de votre ménage et du SCOP. Ce dernier fournit des informations sur la quantité d’électricité nécessaire à la production d’énergie. Un SCOP de 4 indique que quatre fois plus d’énergie est produite qu’il n’en est consommé. En outre, certains fournisseurs suisses d’électricité offrent des tarifs spéciaux pour les propriétaires de pompes à chaleur, ce qui nécessite un compteur distinct. En combinaison avec une installation photovoltaïque, vous pouvez presque négliger entièrement les coûts d’exploitation.

Subvention d'une pompe à chaleur géothermique

Avec une pompe à chaleur géothermique, il existe plusieurs options de subvention, selon les cantons, qui garantissent que les coûts élevés se rentabilisent plus rapidement. En plus des subventions des cantons ou des communes, il existe de la part des fournisseurs d’électricité des tarifs spéciaux favorables aux pompes à chaleur, des programmes de soutien des fournisseurs d’énergie ainsi que des prêts hypothécaires écologiques, durables ou Minergie à taux réduits. En outre les investissements dans une pompe à chaleur sont généralement déductibles des impôts.

Pour une subvention de votre pompe à chaleur géothermique, certaines conditions préalables doivent être remplies. Ces dernières diffèrent légèrement d'un canton à l’autre. En règle générale, les conditions suivantes sont demandées :

  • Pour les installations jusqu’à 15 kW, la certification PAC système-module (PACSM) est nécessaire.
  • Pour les installations de plus de 15 kW, un certificat de qualité international ou national valable en Suisse et une garantie de performance de SuisseEnergie est nécessaire.
  • Les subventions ne sont accordées que si la pompe à chaleur remplace des appareils de chauffage électriques ou les chauffages à mazout dûment autorisés et couvre l’ensemble des besoins en chauffage.

Aides de l’État à la pompe à chaleur géothermique

Pour les aides de l'État, vous avez deux options : l’Office fédéral de l’énergie (OFEN) ou votre canton respectivement votre commune. Le subventionnement par le projet « MyClimate » de l’OFEN est identique pour tous les Suisses. Ici le remplacement d’un ancien chauffage à mazout ou au gaz par une pompe à chaleur est subventionné par un montant forfaitaire de 2’000 CHF. Les chauffe-eau thermodynamiques pour la préparation d’eau sanitaire sont subventionnés par un montant forfaitaire de 450 CHF via le programme « Effiboiler ».

Mais attention ! En profitant de ces subventions, vous renoncerez aux subventions généralement plus élevées que les différents cantons ou communes offrent, car celles-ci ne peuvent pas être combinées.

Subvention de la pompe à chaleur géothermique par le canton

Puisque chaque canton calcule différemment le montant de la subvention, nous ne pouvons pas indiquer ici de montant forfaitaire pour la subvention d’une pompe à chaleur géothermique. Elle s’élève de 6’000 CHF (p. ex. dans canton de Fribourg) à environ 31’000 CHF (dans le canton de Bâle-Ville). Pour prendre connaissance des conditions exactes et les niveaux de subventionnement, veuillez consulter un expert Vaillant ou visiter le site Internet de votre canton. Pour savoir quels cantons proposent des subventions, consultez le site internet energiefranken.ch.

Important : Soumettez la demande de subvention avant le début des travaux, sinon elle ne sera pas accordée.

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Même la meilleure technique nécessite une maintenance régulière afin de fournir des performances optimales.

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