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free cooling géothermie : fonctionnement et dimensionnement

free cooling géothermie : fonctionnement et dimensionnement

Le free cooling par géothermie

Sommaire

Description du free cooling

Le but du free cooling par géothermie est de de puiser de l'eau fraîche de la terre pour rafraîchir par

  • plancher réversible
  • mur rafraîchissant
  • plafond rafraîchissant

Le free cooling par géothermie fonctionne sans pompe à chaleur: uniquement une pompe de circulation est nécessaire

Schéma du free cooling

Branchement du free cooling

  • Branchement direct si la géothermie n'est utilisée que pour le free cooling, tous les tuyaux sont alors alimentés en eau. Il n'y a pas de risque de gel car toute la tuyauterie se trouve à une profondeur ou il ne gèle pas (comme votre circuit d'arrivée d'eau potable)
  • Branchement au travers d'un by-pass si la géothermie est utilisée aussi pour le chauffage. Au ce moment la, la géothermie sera équipée avec du glycol. 

Il y a toujours possibilité de passer de l'eau au glycol par la suite si vous désirez utiliser le free cooling uniquement puis en chauffage. 

Branchement free cooling en direct

Branchement du free cooling par rapport à la chaudière :

Le circuit de geo cooling par géothermie sera branché en parallèle sur la chaudière avec un système de vanne pour utiliser soit la chaudière soit le free cooling ou en utilisant des clapets anti-retours. (nous téléphoner au 02 34 46 00 00 pour connaître toutes les solutions possibles)

Le type de sonde de free cooling:

  • Free cooling par corbeille géothermique
  • Free cooling par sonde géothermique

Nous déconseillons l'utilisation de capteurs horizontaux pour le free cooling car la température risque de se retrouver au dessus des 18°c nécéssaires. 

Le rôle de la station de mélange pour free cooling

La station de mélange est une pompe de circulation doté d'un régulateur de température, ainsi vous êtes sûr que l'eau pompée dans le circuit du free cooling est à température constante de 18° minimum.

Station de mélange pour free cooling
Station de mélange pour free cooling géothermique

Branchement du free cooling sur votre installation

Branchement du free cooling en direct

Dans les cas suivants

  • Utilisation de la sonde géothermique pour le free-cooling uniquement
  • Eau glycolée dans le circuit de chauffage

On pourra utiliser un branchement en direct soit avec de l'eau ou du glycol suivant votre installation

Branchement du free cooling au travers d'un by-pass avec échangeur

Si on met du glycol dans le circuit de free cooling et de l'eau dans le circuit de rafraîchissement, alors il faut utiliser un by-pass avec échangeur à plaque.

Echangeur pour free cooling
Echangeur pour Free Cooling

L'échangeur à plaques se positionne en amont de la station de mélange pour free cooling et ainsi passer de l'eau glycolé dans la géothermie à de l'eau non glycolée du plancher rafraîchissant.

Limites de fonctionnement de l'échangeur à plaques pour free cooling

  • Capacité : 4,5 kwh pour un besoin de rafraîchissement de 0,015 ou 0,03 kwh soit une capacité pour 150 à 300 m²
  • Côté géothermique : entrée à 12°c maxi et sortie à 16° maxi
  • Débit : 2 000 litres / heure
  • Côté plancher rafraîchissant: entrée à 22°c et sortie à 18°c mini
  • Débit = 2 000 litres / heure

Caractéristiques de l'échangeur à plaques pour free cooling:

  • Hauteur complète mm: 311
  • Raccordement: 3/4 FM
  • Surface (m²): 0,396
  • Matériau plaques: inox 1.4401
  • Matériau soudure 99,9 % Cu
  • Pression de service max. 30 bars (T80 max. 16 bars)
  • Température de service max. 200°C

Prix: 280 € TTC livré

Branchement du free cooling sur la chaudière

Le banchement se fait très simplement en branchant le free-cooling en parallèle avec un by-pass, ainsi on peut faire du free-cooling même si vous avez une chaudière gaz. 

Type de free cooling par géothermie

  • La sonde verticale
  • La corbeille géothermique

La sonde verticale

La sonde verticale nécessite un foreur qualifié et une vérification préalable de faisbilité (voir étude plus loin)

La corbeille géothermique

La corbeille géothermique est certainement le moyen le plus simple et plus compact de réaliser du géo cooling

  • travaux réalisés par une pelleteuse standard
  • pas besoin de demande de travaux
  • 2 à 3 corbeilles suffisent
travaux pour installer 4 corbeilles dans tranchée pour du géo cooling
travaux pour installer 4 corbeilles dans une tranchée

Taille du free cooling par géothermie

2 à 3 corbeilles sont suffisantes pour rafraîchir 100 m²

Une maison RT2012 nécessitera environ 10w/m² de rafraîchissement par heure, beaucoup moins qu'avec une climatisation.

Pour 100m², vous aurez donc besoin de 1000 w. Dans le cas du free cooling, on utilise une eau à 18° en aller vers le circuit de rafraîchissement et un retour de 21° au maximum. La corbeille fonctionnera alors avec un delta T de 3°c. Avec un débit de 2 litres par minutes, la puissance par corbeille sera de 419 w. Pour 100m² il vous faudra entre 2 et 3 corbeilles.

Puissance corbeille géothermique pour free cooling
Puissance corbeille géothermique

Perte de charge de la corbeille géothermique

Le choix entre la corbeille DN25 ou DN32 est déterminée par les pertes de charges admissibles du système. Vous pouvez vous référer au tableau ci-dessous établi selon la formule de Colebrook.

La longueur d'une corbeille avec ses 20 m de tuyaux pour aller jusqu'à la maison fait environ 120 m. Avec une pompe ayant une puissance maxi de 6000 mmCE donc un puissance normale d'utilisation à 2/3 de sa puissance soit 4000 mmCE, alors, on pourra vaincre une perte de charge de 26 mmCE/m soit 8 à 10 l/minute. Un plancher réversible ayant besoin de environ 2 à 3 litres / m² soit 20 à 30 litres /minutes, 2 à 3 corbeilles pour 100m² seront suffisantes.

Choix de la corbeille géothermique en fonction de la perte de charge
Choix de la corbeille géothermique en fonction de la perte de charge

Etude gratuite de free cooling avec corbeille géothermique

Caleosol vous offre votre étude de free cooling pour déterminer la taille de l'installation à partir d'un logiciel développé par le BRGM (bureau de recherche géothermique et minière) spécifiquement pour Caleosol.

Commander une étude de rafraîchissement par géocooling
Accès à la page pour commander une étude de géocooling à 1€

A partir des données de base que vous pourrez nous donnez, on commence par regarder si vous êtes sur une zone verte, ce qui veut dire qu'un forage peut avoir lieu après simple déclaration par le foreur: (pour une zone orange, il faut demander l'avis d'un expert). EN CE QUI CONCERNE LA CORBEILLE GEOTHERMIQUE : on peut implanter des corbeilles dans les zones vertes ou orange. Le zone orange étant utilisé pour les forages au delà de 10m. 

Puis on peut calculer la puissance de pompe à chaleur

Ciblage de la puissance avant de calcul de la corbeille géothermique
Ciblage de la puissance avant de calcul de la corbeille géothermique

On peut ainsi calculer la performance en utilisant l'installation minimale géothermique en tenant compte des normes françaises, puis on peut optimiser le système en donnant un COP cible.

A Carpentras , le free cooling représente 40% du chauffage, et c'est gratuit. Le COP est montré à 4,7 mais si on considère le bilan complet avec et sans PAC, le COP système est de 11013/1876 = 5,87.

Sans gécooling, il aurait fallu fallu fournir 2174 kwh à partir d'une PAC air-eau, ou le triple avec un clim.

Calcul du nombre de corbeilles géothermiques avec usage par destination et COP
Calcul du nombre de corbeilles géothermiques avec usage par destination et COP
Commander une étude de rafraîchissement par géocooling
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Questions / réponses des internautes

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