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Pompe à chaleur géothermique : capacité, sondes, performance

Pompe à chaleur géothermique : capacité, sondes, performance

Pompe à chaleur géothermique

La pompe à chaleur géothermique a de très bons avantages

  • SCOP > 5 voire 6 en chauffage seul
  • La capacité nécessaire est 30% inférieure à une PAC air-eau
  • C'est silencieux
  • On peut climatiser sans dépenser d'énergie

Sommaire

Qu'est qu'une pompe à chaleur géothermique?

C'est principalement

  • un compresseur
  • un échangeur à plaque avec un circulateur vers les capteurs géothermiques
  • un échangeur à plaque avec un circulation vers le logement
  • un "bouton d'arrêt/ marche"

Quelle différences entre une pompe à chaleur air/eau et une pompe à chaleur géothermique?

  • La taille
  • Le bruit
  • La performance
  • Le rafraîchissement gratuit

explications en video:

Retrouver les composants d'une pompe à chaleur

Les composants d'une pompe à chaleur géothermiques sont très peu nombreux

  • Etage géothermique avec une pompe de circulation et échangeur à plaque
  • Etage chauffage avec pompe de circulation, échangeur à plaque et en option une résistance électrique
  • Entre les 2: le compresseur R32
  • Au dessus: la logique électrique câblée

Comprendre la performance de la pompe géothermique

Savoir lire et évaluer le rendement d'une pompe à chaleur. 

Un COP maxi de 4 pour la pompe à chaleur air-eau

Tout le monde est habitué au COP à +7°c pour les pompes à chaleur air-eau qui est un COP Maxi, en fait avec le rendement qui baisse avec les températures, on aura plutôt un COP moyen de 2,5.

Un COP mini de 4,5 pour la pompe à chaleur géothermique

C'est le fameux B0W35

  • B0: température de l'eau de géothermie en entrée de pompe à chaleur. 0 est le minium suivant la loi française
  • W35: température maxi observée pour chauffer un plancher chauffant de moyenne performance en RT2012 au plus froid de l'hivers au plus froid

Pour un COP mini de 4,5 on aura un COP moyen de 5 soit le double de celui de la pompe à chaleur air-eau.

En résumé, on compare trop souvent des PAC aérothermique avec un COP maxi à 4 et qui sera plutôt à 2,5  en moyenne pendant un hivers complet alors que la pompe à chaleur géothermique aura un COP mini à 4 avec un COP moyen à 5 en moyenne. Une différence qui peut doubler la consommation en aérothermique par rapport à une pompe à chaleur géothermique.

Performance de la pompe à chaleur géothermique par rapport au "gaz de ville"

La pompe à chaleur géothermique a de nombreux avantages par rapport au gaz

  • C'est l'énergie de chauffage la plus décarbonée en France avec environ 16 g de CO2 par kwh produit contre 220 g pour le gaz
  • C'est l'énergie qui vous permet de passer à la RE2020 avec une "coque" RT2012

Comment calculer la capacité d'une pompe à chaleur géothermique?

Comment calculer la capacité/puissance de la pompe à chaleur géothermique?

Quand on ne peut pas faire de calculs précis, On utilise le modèle 4,5,6 :

COP de 4 : c'est le mini que l'on peut attendre pour le calcul de performance. Au dessus, c'est du bonus

COP de 6: Calcul du monmbre du murs géothermiques

COP de 5 : Calcul de la capacité de la pompe à chaleur

Sinon on utilise le logiciel de calcul de la plateforme geothermique du BRGM

Calcul de la capacité du réservoir géothermique

Un réservoir géothermique, c'est un peu comme le problème de math de la baignoire qui fuie: Une baignoire a une fuite de x litres par heure (c'est notre soutirage vers la pompe), en même temps un robinet alimente la baignoire (c'est l'apporte de la terre) . Quand la baignoire sera-t-elle vide? Bientôt ou jamais suivant les débits.

Pour la géothermie, plus le COP est bon plus la baignoire se vide vite car la formule est la suivante:

Puissance restituée totale dans la maison = puissance géothermique + puissance électrique de la pompe  
COP = puissance restituée totale / puissance électrique.

Plus le COP est bon, plus la puissance géothermique est sollicitée.

C'est pour cela que l'on calcule la sonde géothermique avec un COP de 6 pour ajouter un "pied de pilote"

Prévoir les évolutions de la pompe à chaleur géothermique:

Les sondes géothermiques sont en place pour durer très longtemps, certainement quelques dizaines d'années voire plus, bien au delà de la durée de vie d'une pompe à chaleur géothermique. On peut parier que les évolutions technologiques permettront dans le futur de meilleurs COP, donc une utilisation plus intense du réservoir. Avoir une sonde un peu sur dimensionnée maintenant permettra de passer aux nouvelles technologies.

Calcul à partir de l'étude thermique d'un bâtiment

Le calcul thermique d'une nouvelle construction ou d'une rénovation avec étude d'un bureau d'étude donne 2 informations importantes

  • La déperdition par pièce et par m² et la déperdition totale exprimée en w ou kw. Ces w ou kw donne la puissance de la pompe à chaleur géothermique sans prendre plus de coefficient de sécurité que l'on pourrait prendre avec une PAC aérothermique
  • Le nombre de kwh/m²/an. Cette information sera importante dans le calcul géothermique pour calibrer la taille des capteurs géothermiques au mieux

L'étude pour pompe à chaleur géothermique

Pour aller plus loin, on peut réaliser une étude géothermique gratuite

1/ Calcul de la taille de la pompe à chaleur géothermique

A partir des informations de votre logement, nous pourrons vous donner la taille de la pompe à chaleur.

Pour cela, il faut

  • Le nom de la commune et code postal
  • La surface à chauffer
  • La hauteur sous plafond
  • Le nombre d'occupants
  • Si vous voulez de l'ECS et du rafraîchissement par géocooling passif
  • La puissance maxi en w/m² donnée par une étude thermique ou la consommation annuelle de chauffage donnée par votre consommation de lancée précédente ou l'information donnée dans l'étude thermique au moment de l'achat d'une maison
Calculer la puissance de la pompe à chaleur géothermique
Calculer la puissance de la pompe à chaleur géothermique

2/ Exemple de calcul pour le bord de mer et la montage

Dans ce cas extrême d'une maison RT2012 de 100 m² à La Tremblade (17), le COP chauffage seul monte à 6,3 avec la nouvelle pompe à chaleur R32 de Nextherm et 3 murs géothermiques. 
Quand on va vers les montagnes, le COP va rester presque le même mais le nombre de murs géothermiques va augmenter

Rendement pompe à chaleur géothermique à La Tremblade (17)
Rendement pompe à chaleur géothermique à La Tremblade (17)
Rendement pompe à chaleur géothermique à Chambery (73)
Rendement pompe à chaleur géothermique à Chambery (73)

Rafraîchir avec la pompe à chaleur géothermique

Le géocooling est une technique qui permet de rafraîchir la maison sans pompe à chaleur. Pendant le geocoling, la pompe à chaleur est arrêtée contrairement à la pompe à chaleur aérothermique. Dans le sud de la France le ratio géocooling / chauffage peut atteindre 50%

Pour une maison RT2012, il suffit de 24 w/m² pour rafraîchir à 25°, température jugée de confort. Cette température de confort est atteint tout le temps pour toutes les zones climatiques de France métropolitaine. Ces 24 w /m² peuvent être restituées par

  • Un plancher Caleosol
  • Un radiateur réversible
  • Une console murale
  • Une cassette

Retrouver les éléments d'un plancher chauffant rafraîchissant

et l'article sur le rafraîchissement par geocooling

Brancher une pompe à chaleur géothermique

Le branchement se fait très simplement

  • 2 tuyaux pour les capteurs géothermiques
  • 2 tuyaux pour le chauffage
  • 1 câble électrique
  • Les éléments de sécurité hydraulique

Les raccordements de la PAC au circuit capteur et au circuit chauffage sont réalisés au moyen de liaison souple en 1 ‘’ male afin de limiter la transmission de vibration à l’installation.

Il est nécessaire de prévoir un dispositif de remplissage équipé d’un disconnecteur (en option), d’un dispositif permettant de limiter la montée en pression du circuit chauffage (soupape de sécurité) et d’un dispositif de compensation de la dilatation (vase d’expansion en option, adapté à la capacité du circuit)

Il est nécessaire de prévoir une vanne de remplissage bouchonné sur laquelle connecté la pompe d’injection, d’un dispositif permettant de limiter la montée en pression du circuit chauffage (soupape de sécurité) et d’un dispositif de compensation de la dilatation (vase d’expansion en option, 4 litres minimum)

Les canalisations du circuit « capteur » pouvant se trouver à des températures négatives, il est impératif de les calorifuger afin d’éviter la formation de condensation et de glace sur les tuyauteries. La formation de glace et de condensation n’ont pas d’influence technique sur le fonctionnement de l’OPTIPACK2 mais implique un désagrément à l’utilisateur. (Fuite d’eau au sol)

Veillez à maintenir les raccords de la PAC lors du serrage des liaisons souples pour éviter une déformation des tubes.

Nous préconisons l’ajout d’un filtre à boues magnétique sur les retours?

Les branchements d'une pompe à chaleur en video:

Emplacement d'une pompe à chaleur géothermique

La plupart des pompes à chaleur se placent à l'intérieur des maisons surtout si il y a un ballon d'ECS intégré. cependant, certains fabricants fournissent un kit "anti gel" pour placer la machine dehors.

La pompe à chaleur ne prend pas beaucoup de place Il faut bien sur la poser au sol, mais elle ne fait pas plus de 60 cm par 60 cm au sol. De nombreuses personnes trouvent qu'une pompe à chaleur géothermique ressemble à un réfrigérateur.

soupape antigel à monter sur le retour vers la pompe à chaleur quand installé en extérieur
soupape antigel à monter sur le retour vers la pompe à chaleur quand installé en extérieur

Capteur géothermique pour pompe à chaleur géothermique

La pompe à chaleur Nextherm que nous vendons est optimisée pour un fonctionnement avec

Les 2 capteurs sont très compacts et nécessitent l'intervention de terrassiers (pas de forage) ce qui simplifie et raccourcie les délais

En général le travail peut être réalisé en 1 à 3 jours maximum en fonction de la taille de votre installation

Tous les capteurs géothermiques sont sur notre catalogue en ligne

Catalogue de pompe à chaleur géothermique

Retrouver le catalogue de pompe à chaleur géothermique. FreeHeat Caleosol peut vous fournir un choix de pompes à chaleur géothermiques de qualité fabriquées en France et un réseau de professionnels prêts à vous aider.

Comment faire pour votre projet:

  1. Réaliser l'étude géothermique gratuite
  2. Choisir la pompe à chaleur et type de sondes (corbeilles ou murs géothermiques). Le choix vous est donné avec l'étude géothermique
  3. On vous met en relation avec le couple chauffagiste / foreur ou chauffagiste / terrassier près de chez vous.
Catalogue de pompes à chaleur géothermique
Catalogue de pompes à chaleur géothermique

Subventions et aides pour pompe à chaleur géothermique

  • Forage vertical ou corbeilles géothermiques ou 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
  • MaPrimeRenov
  • CEE

FAQ sur la pompe à chaleur géothermique

Quelle est la consommation éléctrique d'une pompe à chaleur géothermique?

Une pompe à chaleur géothermique produit 4,5 (chauffage + ECS) à 6 kwh (en chaufffage seul) pour 1 kwh d'électriciité consommé

Est ce que une pompe à chaleur géothermique fait du bruit?

Une pompe à chaleur géothermique est très silencieuse, au même niveau qu'un réfrigérateur car il n'y a pas de ventilateur

Peut on placer une pompe à chaleur géothermique à l'extérieur?

Suivant les modèles, certaines pompes à chaleur géothermiques peuvent être placées à l'extérieur, c'est une question d'habillage de la machhine

Peut-on installer une pompe à chaleur géothermique en montagne?

Oui, la pompe à chaleur géothermique s'installe en montagne. Par rapport à la pleine, le COP sera environ le même

mais il faudra mettre plus de capteurs géothermiques

Peut-on rafraîchir ou climatiser avec une pompe à chaleur géothermiques?

Oui et de 2 façons:

1/ avec la réversibilité de la pompe, mais c'est le mode le moins verteux car consommant de l'énergie et ne rentrant pas dans les calculs RT2012 ou RE2020

2/ en géocooling passif: c'est à dire avec pompe à chaleur arrétée. Ce mode est intégré dans la RT2012 et la RE2020

Comment brancher une pompe à chaleur géothermique?

Une pompe à chaleur se branche en général avec 4 tuyaux hydrauliques et une alimmentation électrique

2 tuyaux pour les capteurs géothermiques en général en section 32 mm ou 1" intérieur

2 tuayux pour le chauffage en général en section 32 mm ou 1" intéreiur

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