Les systèmes de chauffage et de climatisation géothermiques reposent sur un principe simple : la température régnant à quelques mètres sous la surface du sol, ou sous la surface d'un plan d'eau, demeure relativement constante tout au long de l'année. Utilisés aussi bien dans les bâtiments résidentiels que commerciaux, ces systèmes se déclinent en quatre catégories courantes, regroupées en deux grands types : les systèmes à boucle fermée et les systèmes à boucle ouverte.
Le principe de fonctionnement de la géothermie
La théorie qui sous-tend les pompes à chaleur géothermiques est la suivante : la température sous la surface du sol ou de l'eau est plus fraîche que celle de l'air en été, et plus chaude que l'air glacial en hiver. Selon la saison et le climat de la région où se situe le bâtiment, la température à quelques mètres sous la surface du sol ou de l'eau peut varier d'environ 7 °C à environ 24 °C (45 à 75 °F).
Les systèmes géothermiques peuvent assurer le chauffage, la climatisation et la production d'eau chaude sanitaire d'un bâtiment. Le surcoût d'installation est amorti par le propriétaire en 5 à 10 ans grâce aux économies d'énergie réalisées par rapport aux autres types de systèmes de chauffage. Selon le ministère américain de l'Énergie (U.S. Department of Energy), le rendement hivernal d'un système géothermique se situe entre 300 et 600 %, tandis que les autres formes de chauffage affichent un rendement compris entre 175 et 250 %.
Les systèmes résidentiels à boucle fermée
Pour le chauffage résidentiel, les systèmes géothermiques à boucle fermée les plus couramment utilisés sont les systèmes horizontaux et les systèmes de type étang/lac.
Le système de type étang/lac
Le système étang/lac est le plus efficace lorsqu'un grand plan d'eau se trouve à proximité du bâtiment et que la réglementation locale relative à l'utilisation de l'eau peut être respectée. Ce dispositif requiert la pose de tuyaux sous la surface du plan d'eau, à une profondeur d'au moins 2,4 mètres (8 pieds), afin d'éviter tout problème lié au gel. Un liquide caloporteur circule dans ces tuyaux jusqu'à une pompe à chaleur installée dans le bâtiment, où la chaleur lui est transférée.
Le système horizontal
Un système géothermique horizontal nécessite l'enterrement de deux tuyaux sous la surface du sol, à une profondeur comprise entre 1,2 et 1,8 mètre (4 à 6 pieds). Le fluide caloporteur y circule en boucle, ce qui permet l'échange thermique entre la température constante du sol et le fluide de chauffage.
Le système vertical
Les grands bâtiments commerciaux et les complexes tels que les écoles recourent souvent au système de chauffage à boucle fermée verticale lorsque le terrain disponible autour du bâtiment est limité. Dans ce cas, de petits forages sont réalisés à une profondeur de 30 à 60 mètres (100 à 200 pieds), dans lesquels deux tuyaux munis d'un coude en U sont insérés afin de compléter la boucle fermée. Les tuyaux de chaque forage sont ensuite reliés entre eux par une série de canalisations situées juste sous la surface du sol, connectées à une pompe à chaleur géothermique à l'intérieur du bâtiment.
Le système à boucle ouverte
Le système géothermique à boucle ouverte utilise l'eau contenue dans un puits ou un plan d'eau, qui circule à travers une série de tuyaux et la pompe à chaleur du bâtiment. Ce type d'installation exige un approvisionnement en eau abondant et disponible toute l'année afin de garantir les capacités de chauffage et de refroidissement de la pompe à chaleur.
Source : https://jardin.98905.com/home-appliances/air-conditioners/1007051351.html