Mur géothermique
Le mur géothermique pour chauffer et rafraîchir très bas carbone..
Sommaire
Le mur géothermique
Le mur géothermique est un "échangeur compact" qui ne prend pas plus de place qu'une sonde verticale de 50 m mais moins cher et qui est 30% plus puissant qu'une corbeille
Principe du mur géothermique
Le mur géothermique est un échangeur géothermique de "faible profondeur" qui s'installe dans le sol dans une tranchée creusée par une mini-pelle. Dans un domaine privé, vu que le mur est installé à moins de 10 de profondeur, il n'ya pas besoin de permis de construire ni de demande de travaux à réaliser.
Il permet de
- Rafraîchir l'été sans l'aide d'aucune machine en rafraîchissant l'eau de climatisation avec la terre froide du sous-sol
- Chauffer l'hiver avec une pompe à chaleur ayant un rendement 50 à 100% plus élevé qu'un pompe à chaleur air-eau et ce quelque soit la température extérieure
Ayant les avantages
- Située à une profondeur suffisante pour avoir un très bon rendement
- Installé très rapidement à l'aide du pelleteuse voire une mini-pelle
- Coûtant beaucoup cher que que la géothermie verticale et encore moins cher que les corbeilles
- Plus profond que la géothermie horizontale pour un meilleur rendement en hiver comme en été
- Indépendant des constructions comme les fondations
- Etant installé en dessous du système racinaire de la plupart des espèces
Le mur a un rendement amélioré par rapport à la corbeille de 30%
- Il y a 25% de tuyau en plus, hors la géothermie est avant tout un échangeur basé sur la longueur de tuyau
- L'aspect plat évite le centre de la corbeille qui a du à se réchauffer
- Pour le rafraîchissement, le mur est installé plus bas en terre pour un meilleur rendement
Le mur géothermique est installé à une profondeur à laquelle la température de la terre est plus stable
pour
- dans le Sud avoir un meilleur rendement du rafraichissement
- Etre en dessous de la racine des arbres des arbustes
- et même en dessous d'excavations comme les piscines
A cette profondeur, on commence à avoir une température variant moins que la température en surface pour converger vers la température moyenne annuelle du lieu à -10 m. En France métropolitaine, la température moyenne est comprise entre 10 à 15°c. Le rectangle bleu symbolise la zone de fonctionnement de la corbeille et du mur géothermique. Le mur géothermique fonctionne dans une zone plus resserrée de température par rapport à la corbeille.
En été, pour rafraîchir, on a besoin d'une eau à 18°c pour injecter dans du plancher rafraîchissant Caleosol ou des radiateurs réversibles très basse température ou un gainable ou une VMC double flux ou une cassette réversible ou une console murale. Pour La Rochelle, on a besoin de rafraîchissement pendant au moins 1 000 heures par an pour conserver une température d'un logement RT2012 en dessous des 25°c l'été. Le graphe montre que si le mur est implanté entre -1m et -4m, alors il reste toujours en dessous de 18°c. Par contre, pour augmenter le rendement, on choisira plutôt un située en dessous des 1,8 m pour ce lieu.
Mur géothermique + solaire : plus de performance, plus compact, mêmes coûts
Le solaire thermique fonctionne très bien en "relève" de géothermie avec un fonctionne même sans soleil
Le mur géothermique peut fonctionner en "Solaropac".
On peut facilement remplacer 20% de murs géothermiques par du solaire thermique.:
- Un mur géothermique = 3 à 4 m² de panneaux solaires non vitrés
- 20% de solaire, c'est une performance de COP accrue
- La supervision CaleoDom permet d'optimiser les phases d'utilisation du solaire suivant les saisons
Avec notre domotique intégrant mur géothermique, pompe à chaleur, panneaux solaires hybrides et plancher chauffant Caleosol, on peut faire fonctionner le mur géothermique et le solaire de plusieurs façons.
- Solaire en complément du mur géothermique: l'eau géothermique entre plus chaud dans la PAC pour booster le rendement
- Stockage temporaire de la chaleur solaire dans le mur géothermique pour utilisation désynchronisée
- Roof cooling la nuit pour augmenter la performance ou du géocooling ou rafraîchir les murs l'été pour recharger le géoccoling
- ...
Le tableau de bord de votre installation disponible sur votre téléphone partout dans le monde permet de voir le rendement solaire et géothermique associé
La PAC GEOXTREME R32 ou R290 permet d'utiliser au miieux la combinaison solaire - géothermie
Dans cet exemple, par temps nuageux et seulement 9,6 °c dehors, les panneaux solaires injectent une eau à une température (7,9 °c) supérieure à la tempértaure de la terre (7,5°c) pour une partie de l'installation. Les 1392 w générés par le solaire correspond à 41% de la chaleur extraite de la terre en entrée de PAC (3392 w)
Solution reconnue et labelisée par Solar Impulse Foundation
Ce que les experts mondiaux questionnés pour la foundation Solar Impulse
- Le faible coût et rapidité de mise en œuvre (au moins /2 voire /3 par rapport à la géothermie traditionnelle)
- La durée de vie de 100 ans par rapport aux PAC air/air et air/eau
- Pour le chauffage : le fait d’utiliser des PAC géothermiques qui ont prouvées un durée de vie 70% plus longues que des PAC air/air et air/eau et donc un impact non négligeable sur ’investissement et les GES
- Le fait que l’on adresse un marché non couvert actuellement des petits projets
- Le fait que de creuser des tranchées permet de dépenser moins de fuel d’engins par rapport à la géothermie traditionnelle de surface
- Le fait que d’être à -2 à -4m par rapport à -0,6 m pour la géothermie de surface traditionnelle permet d’augmenter fortement le rendement des PAC et permet le géocooling
Sollution labelisée "GreenTech" pas le ministère de la transition écologique en Juillet 2023
En 2023, 600 PME ont déposé un dossier de labelisation. Sur les 600, 32 seulement ont été retenues. Sur les 32, uniquement 2 dont FreeHeat Caleosol sur le chauffage et rafraîchissement bas carbone
La ministre de la transition énergétqiue pense que la combinaison mur géothermique et solaire est une très bonne iéde
Installation très rapide du mur géothermique
Les travaux d'installation sont simples et rapides à l'aide d'une simple mini-pelle de type 3,5T ou 8T: 4 à 5 murs par jour
Pour implanter un mur géothermique, on peut utiliser 2 types de pelleteuses :
- La pelleteuse 8T qui permet de descendre jusqu'à -4 m
- La pelleteuse 3,5T qui permet de descendre jusqu'à -3,5 m
ET maintenant des travaux encore plus compacts et rapides avec le mur géothermique miniMAX
40% de longueur de tranchée en moins et un tranchée que l'on rebouche mur après mur pour plus de rapidité et un chantier plus compact
Les murs géothermiques existent pour le moment en
- 1,8 de hait par 8 m de long
- 2,4 x 6
- 1(,5 x 10 pour installation en double hauteur
Le mur miniMAX fait 2,4 x 3 ou 3x2,4 suivant la profondeur de la tranchée, mais c'est le même mur que l'on peut faire pivoté de 1/4 de tour
Par rapport au mur standard de 1,8 de haut, la hauteur est maintenant de 3m si c'est possible soit 66% de puissance en plus par mètre de tranchée.
Mais, dans ce cas, les tranchées parallèles seront espacées de 5 m au lieu de 4, l'augmentation sre alors de 40% de puissance par m² de terrain au lieu de 66%. Mais si vous n'avez besoin que d'une tranchée, le gain sera bien de 66% par m de tranchée
Un mur profilé pour les petits et grands projets
- Pour les petits projets, c'est un gain de place important
- Pour les grands projets, Les murs miniMAX se combinent très bien avec les sondes verticales. En effet, les sondes se placent tous les 10 m. Une sonde occupe don un carré de 10 x 10 m. En positionnant les murs tous les 5 m, on peiut positionner en tout 8 miniMAX dans ce carrée ajoutant un équivalent de 70 m de sonde vertical à un prix inférieur.
LA PAC GEOXTREME INVERTER R32 OU R290 POUR AUGMENTER LE COP DE 30%
La fonction Inverter de la PAC GEOXTREME réduit la descente de température de la terre en lissant la charge et augmente son COP en réduisant la vitesse de la machine
Avec son fonctionnement Inverter, on peut assurer la bon vitesse de rotation du compresseur pour votre besoin. Cela a un impact très important sur le COP de l'installation
- En inter saison, on va tirer moins brutalement sur les murs géothermiques qu'une PAC traditionnelle en tout ou rien. Le COP sera meilleur de environ 10%
- Le fait d'utiliser le compresseur à faible vitesse, sa peroformance augmente. Le COP sera meilleur d'au moins 20%
Ainsi, une PAC avec une géothermie à 6°c, une eau de chauffage à 30°c et un compresseur tournnat à 40% de sa capacité maximale donnera un COP de 6,5 à 7 au lieu de 5,05 à pleine capacité
Le COP de la PAC GéoXtrème pour murs géothermiques augmente avec la baisse de demande de chauffage
La courbe des COP (performance parle d'elle même), dès lors que la demande de chauffage baisse, on peut baisser la température de chauffage et ralentir la vitesse de la PAC. Avec une puissance de 4,2 kW, soit 40% de la puissance maxi et une température de chauffage de 30°c, le COP sera au minimum de 6 pour une géothermie à 1°c, soit presque le minimum de ce que l'on peut avoir en hiver.
La PAC Géoxtreme "unpluged"
Comment calculer mon besoin pour une température extérieure donnée ?
Le Calcul est très simple: La déperdition donnée par les diagnostics énergétiques donne une puissance exprimée en kW à -7°c pour un chauffage uniforme de toutes les pièces à 19°c.
Si votre logement a une déperdition de 8 kW, et si dehors il fait 0°c, alors la puissance de chauffage sera de (19-0)/(19 - -7) x 8 = 19/26 * 8 = 5,8 kW. La PAC de 9,8 kW tournera à moins de 66% de sa puissance. Vous ètes de la courbe verte.
Maintenant, en fonction du type d'émetteur de chauffage que vous aurez, il faudra plus ou moins chauffer l'eau. Avec un plancher chauffant, vos serez certainement à 30°c soit un COP mini de 5,2 pendant qu'une PAC air-eau aura un COP entre 2,5 et 3.
La puissance du mur géothermique
La puissance instantanée est de 1400 w. Sur une saison de chauffe, on va plutôt compter sur 1 mur géothermique par kW de pompe à chaleur
Elle est calculée à environ 1400w. Cette valeur est calculée par logiciel mais peut aussi être calculée à partir de l'échange thermique typique d'un tuyau PE100RC SRD11 géothermique: 12 à 15 w par mètre. Avec 104 m , le mur géothermique donne 1400 w de puissance nominale.
MAIS, comme les spécialistes le mentionnent: une sonde géothermique est surtout donnée par l'énergie fournée durant une saison.
Avec un mur géothermique on peut obtenir environ
- 1,5 à 2 mWh de chaud ENR par an
- 0,15 à 0,3 mWh de froid passif ENR
- Soit 1 mur par kW de PAC pour les installations situées à moins de 400 m d'altitude
-
Pour le calcul pour les pompes à chaleur, en fonction de l'altitude bien sur, on va trouver environ 1 mur géothermique par kW de puissance de la pompe à chaleur
2 à 4 murs sont en général suffisants pour chauffer une surface de 100 m². Une étude gratuite peut valider cette quantité
Que peut-on chauffer ou refroidir avec un mur géothermique
Si l'immeuble est en RT2012, alors le besoin maxi en hiver est d'environ 50 w/ m². Un mur géothermique, à l'aide d'une pompe à chaleur permettra de chauffer 30 m² avec un rendement de pompe à chaleur de l'ordre de 5, cela fera une dépense électrique de 10 w / m².
En été, le besoin est d'environ 24 w / m² toujours pour une maison RT2012. Un mur pourra rafraîchir jusqu'à 40 m² en direct sans utiliser la pompe à chaleur.
Les subventions et aides
Il y a 4 possibilités de réduire les couts d'installation de la géothermiques
- Utiliser des murs géothermiques pour réduire l'investissement même sans aides
- Utiliser le Fonds chaleur pour les grands projets
- Profiter du CEE "coup de pouce" à 5000 €
- Utiliser MaPrimeRenov dans le cadre de la rénovation
Et bien sur profiter de la TVA réduite dans la rénovation.
Fonds Chaleur pour le mur géothermique dans les grands projets
L’ADEME peut accompagner les opérations suivantes :
· géothermie de surface avec pompes à chaleur sur aquifère superficiel, sur champ de sondes géothermiques, sur géostructures énergétiques ou sur échangeurs compacts géothermiques ;
· installations utilisant les mêmes principes que la géothermie mais valorisant par pompe à chaleur l’énergie des eaux usées, de l’eau de mer, des eaux de surface ou des eaux thermales.
En 2023, le Fonds Chaleur passe à 42 € par MWh anr /an x 20 ans. C'est plus que le coût d'un mur installé
Un mur géothermique pouvant produire 1,5 à 2MWh par an, cela fait 42 * 1.7 * 20= 1 428 € d'aide par mur géothermique
Le mur géothermique pour les particuliers: CEE, TVA à 5,5%, MaPrimeRenov
Le CEE de 5000 € est pour le remplacement d'une chaudière par une pompe à chaleur géothermique sans conditions de revenus. La pompe à chaleur GéoXtreme coûtant 5000 € HT, il ne reste que l'installation et la TVA à 5,5%
MaPrimeRenov est fonction de vos revenus et peut prendre en compte la géothermie dans le montant des travaux
MaPrimeRenov pour la géothermie en 2023
- RFR bleu : Prime - 10 000 €, CEE - 4364 € Total = 14364 €
- RFR Jaune : Prime - 8 000 €, CEE - 4364 € Total = 12364 €
- RFR Violet : Prime - 4 000 €, CEE - 2727 € Total = 6727 €
- RFR Rose : Prime - 0 €, CEE - 2727 € Total = 2727 €
TVA rénovation pour pompe à chaleur géothermique et le mur géothermique
- Mur géothermique : TVA 5,5% pour l'ensemble matériel et main d'œuvre
- Matériel de chauffage: pompe à chaleur géothermique, ballon etc: TVA 5,5% pour l'ensemble matériel et main d'œuvre
Schémas d'installation du mur géothermique
Un "champ" de murs, c'est comme planifier un plancher chauffant avec des boucles (les murs) et des nourrices ou collecteurs
Cotation du mur géothermique dans son environnement
Les distances minimales à respecter entre les capteurs et les autres éléments du site sont :
- 3 mètres pour les fondations, puits, fosses septiques, évacuations
- 2 mètres pour les arbres si mur installer au dessus des -2m
- 1,50 mètre pour les réseaux enterrés non hydrauliques.
Le montage du mur géothermique
Le mur géothermique arrive déjà monté, il suffit de le dérouler et d'ajouter les écarteurs en bois et les élingues pour permettre de le mettre en terre
Comment commencer son projet : par une étude gratuite
On peut commencer un projet tout simplement par une étude géothermique gratuite fournie par Caleosol incluant
- un plancher chauffant rafraîchissant Caleosol, ou un radiateur réversible très basse température
- une pompe à chaleur du catalogue commercialisé par Caleosol
- Un mir géothermique
2 types d'études gratuites peuvent vous être fournies
1/ étude complète chauffage et rafraîchissement
2/ étude très détaillée sur le rafraîchissement seul (sans pompe à chaleur)
Etude complète chauffage et rafraîchissement pour mur 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 geocooling 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 géocooling, il aurait fallu fallu fournir 2174 kwh à partir d'une PAC air-eau, ou le triple avec un clim.
Etude pour rafraîchissement ou géocooling seul
Le BRGM a développé pour Caleosol un logiciel spécifique pour calculer finement le géocooling. Nous sommes en mesure de vous faire une étude gratuite très rapidement.
Combien de murs géothermiques par région
Le mur géothermique en utilisation pour du géocooling passif
En production de froid, il est important de positionner le mur à une profondeur ou elle sera la plus productive.
Reconnaître la zone climatique dans laquelle vous êtes
La France métropolitaine est composée de 8 zones climatiques à une ville de référence. Chaque zone à donc une température moyenne annuelle de référence. Notre étude gratuite de géothermie permet d'affiner les calculs autour de cette référence
Plus la température moyenne est haute, plus il faudra augmenter le nombre de murs géothermiques et les enterrer plus profondément.
Les bonnes astuces pour doper le rafraîchissement sont
- Produire de l'ECS avec la géothermie l'été permet un très bon rendement de la PAC mais aussi permet de continuer à rafraîchir les murs géothermiques (c'est le fonctionnement en thermofrigopompe)
- Utiliser le solaire hybride pour capter le potentiel nocturne du free cooling
En fonction de la région, le besoin en rafraîchissement se traduit par un puissance instantanée à délivrée et par un nombre de murs géothermiques. Plus l'isolation augmente, plus il y a risque d'augmentation de la puissance de rafraîchissement.
- nombre d'heures d'inconfort: C'est le nombre d'heures au dessus de 25°c
- # kwh : l'énergie totale au bâtiment pour rafraîchir.
- # w/m²: la puissance instantanée. pour référence, en mode chauffage, pour une RT2012, la puissance est de l'ordre de 30 à 50 w/m² alors qu'en RE2020, on eput plutôt à 20 w/m². Le besoin en rafraîchissement peut donc dépasser le besoin de puissance en chauffage
Le catalogue du mur géothermiques et accessoires
Retrouvez tous les murs et les composants se rapportant aux murs géothermiques
Le mur géothermique et les grands projets
Le mur géothermique est très intéréssant dans les projets suivants
- Copropriétés
- Mairies
- Ecoles
- Petit tertiaire
Le projet peut comporter
- Des murs géothermiques seulement
- Un mix de sondes verticales et murs géothermiques: la surface occupées par les sondes est réduite de environ 40%
- Un complément solaire pour réduire l'emprise de la géothermie de 20%
- L'utiililsation des eaux grises à 100%: 50% pour le préchauffage de l'eau et 50% en recharge de murs géothermiques et ainsi réduire l'emprise de 30%