Aérothermie ou géothermie : le comparatif

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L’aérothermie c’est capter l’énergie gratuite de l’air pour se chauffer. La géothermie, c’est capter l’énergie gratuite du sol pour se chauffer également. Pour la maison, quel système choisir ?



Aérothermie ou géothermie sont deux systèmes de chauffage fonctionnant sur le même principe : celui de la pompe à chaleur. Grâce au COP, le coefficient de performance, la chaleur récupérée est démultipliée par un rendement appelé COP, et utilisée dans le système de chauffage.


La géothermie : solution de chauffage avec plus d’économies d’énergie

Ce fameux COP est malheureusement dépendant des conditions extérieures air ou sol. Et il se détériore plus la température du milieu où sont puisées les calories est basse. Un COP par +7°C pour la même pompe à chaleur air/eau est de 3,5 et passe à 2,2 par 0°C. Que dire du COP alors par -15°C ! Il est très mauvais, et les résistances électriques d’appoint sont largement sollicitées. C’est pourquoi la pompe à chaleur air/eau est très souvent utilisée au-delà d’un point d’équilibre proche de +3°, et ce, en relève de chaudière par exemple. Dans ce cas, la chaudière fonctionne elle à son plein rendement nominal par froid intense. Chaque générateur est ainsi appelé à fonctionner dans des plages de température où il est le plus efficace.

Ainsi l’air comme fluide médian a l’avantage d’être immédiatement et facilement disponible car présent partout, seulement sa fluctuation peut énormément varier en hiver. Exemple de -20°C (régions de l’est ou du nord de la France) à 0°C (région méditerranéenne).

Comparativement le sol possède plus de stabilité. Par 1,2 m de profondeur, sa température durant l’hiver dans les mêmes régions varie beaucoup moins, et oscille souvent de quelques degrés autour de 10/12°C. De plus, à cette profondeur, le sol n’est pas à température négative.

Géothermie avec captage nappes horizontales


source CIAT

Par conséquent, le rendement COP global, c’est à dire annuel, d’une pompe à chaleur sol/eau (géothermie) sera bien supérieur à une pompe à chaleur air/eau (aérothermie).

Pour fixer les idées, un COP de pompe à chaleur sol/eau (géothermie sur sol) sera supérieur de +40 % par rapport à un COP de pompe à chaleur air/eau (aérothermie). Bien entendu les économies d’énergie suivent les mêmes pourcentages.

P.A.C. SOL / EAU P.A.C. AIR / EAU
C.O.P. annuel hiver

3, 50 (+ 40%)

2,40
E.E.R été (en cas de fonctionnement clim) 4,00 (+ 30%) 3,00
Sur le tableau ci-avant, nous avons également mentionné l’EER ou Energy Efficiency Rating qui représente le rendement d’une PAC fonctionnant en mode froid. Il est déterminé en divisant l'énergie frigorifique fournie (Watts) par l'énergie électrique absorbée (Watts). De même, et pour les mêmes raisons cette fois-ci inverses, la machine fonctionnera avec un meilleur rendement si les frigories sont puisées dans un sol plutôt stable autour de 16/17°C que de l’air avoisinant les 32/35°C en plein été !



L’aérothermie : une solution de chauffage plus facile à mettre en oeuvre

Effectivement, revenons à la géothermie et aux 2 systèmes désormais connus pour puiser l’énergie dans le sol :

  • Soit la mise en œuvre de capteurs horizontaux, sous forme de nappes de tubes à 0,6 m ou 1,2 m de profondeur implantées avec précaution dans le terrain (pas de plantation avec racine profonde, terrain perméable à la pluie, …)
  • Soit la mise en œuvre de capteurs verticaux ou sondes géothermales qui elles également nécessitent des précautions bien particulières : s’adresser avant tout à la D.R.I.R.E., et faire réaliser le forage par une entreprise qualifiée et agréée.

Forage vertical pour chauffage géothermie d’une maison



source VIESSMANN

Ces 2 systèmes de géothermie, bien que très performants en terme de rendement, notamment avec les capteurs verticaux (très bons COP au-delà de 12 m de profondeur), nécessitent des mises en œuvre plus lourdes en travaux et en contraintes : terrain sans arbre, canalisation, …, type de sol propice, …, coordination à assurer entre corps d’état (foreur, terrassier, …) …

Bref, l’aérothermie, possède en un seul caisson extérieur (évaporateur, et compresseur) tout ce que la géothermie impacte dans le sol ! Les coûts de travaux sont effectivement moins chers en tout cas pour l’extérieur. N’oublions pas que la PAC peut difficilement fonctionner toute seule avec un bon COP et qu’elle donnera le meilleur d’elle-même avec une chaudière en relève. Dans ce cas l’investissement côté intérieur c'est-à-dire chaufferie sera impacté. A moins que la chaudière existe et que cet investissement se neutralise.

En fait, dans la plupart des cas, une solution aérothermie sera moins efficace sur le plan du COP mais moins chère à l’installation.



Les tableaux ci-après donnent un comparatif global
sur les différentes applications de pompes à chaleur dans l’habitat.



PAC
AEROTHERMIQUE
Air extérieur / Eau Air extérieur / Air
ou Air extrait / Air neuf
Coût Investissement :
de 65 € à 90 € TTC par m² (chauffé et rafraîchi)
Fonctionnement :
de 2 ,5 € TTC par m² et par an
à 3,7 € TTC par m² et par an.

Pac seule : 8 000 €

Investissement :
de 60 € à 90 € TTC par m² (chauffé et rafraîchi) ;
Fonctionnement :
de 2 ,5 € TTC par m² et par an
à 3,7 € TTC par m² et par an.

Pac seule : 4 000 €

Appoint Toujours intégré au système, peu ou pas utilisé dans les systèmes les plus performants, nécessaire pour les autres Toujours nécessaire.
Eau chaude sanitaire Préchauffage ou production possibles Non conçu pour produire de l’eau chaude sanitaire
Rafraîchissement Possible (sauf si les émetteurs sont des radiateurs) et bien maîtrisé Possible et bien maîtrisé
Avantages • Système simple, coût limité
• Utilisable en appartement à chauffage individuel
• Peu de fluide frigorigène, confiné dans la PAC
• Adaptation possible à un réseau de chauffage central existant
• Utilisable en appartement à chauffage individuel
• Couplage avec la VMC
pour les PAC air extrait / air neuf
Inconvénients • Exiger des modèles particulièrement performants dans les climats rigoureux
•Vérifier le niveau de bruit développé par la PAC.
• N’assure pas la production d’eau chaude sanitaire
•Nécessite le passage d’un réseau de gaines de soufflage de l’air (dans un faux-plafond ou des combles, accessibles pour les besoins de l’entretien)
•N’assure pas la totalité du chauffage pour les PAC air extrait / air neuf
COP de la PAC 2,5 à 3 2,5 à 3
COP annuel 3 à 3,50 3 à 3,50



PAC
GEOTHERMIQUE
Sol / Sol
ou Sol / Eau
Eau glycolée / Eau
ou Eau / Eau
Coût
  • Investissement :
    de 70 à 100 € TTC par m² chauffé, hors eau chaude sanitaire et rafraîchissement

    Fonctionnement :
    de 2 ,3 € TTC par m² et par an à 3,5 € TTC par m² et par an.

    PAC seule :
    8 000 €
    (sol/sol)
    9 000 € (sol/eau)
  • Investissement :
    - systèmes à capteurs horizontaux, de 85 € TTC par m² chauffé (option chauffage) à 135 € TTC par m² chauffé (option chauffage et rafraîchissement)
    - systèmes à capteurs verticaux, de 145 à 185 € TTC par m² chauffé
    - systèmes sur eau de nappe, 80 à 130 € TTC par m² chauffé.

    Fonctionnement :
    de 2 ,3 à 3,5 € TTC par m² et par an.

    PAC seule : 9 000 €
  • Appoint Pas nécessaire Pas nécessaire
    Eau chaude sanitaire Production possible Production possible
    Rafraî-
    chissement
    Pas possible sur plancher chauffant, possible avec des unités à détente directe Possible (sauf si les émetteurs sont des radiateurs) et bien maîtrisé
    Avantages • Système simple, coût limité pour du géothermique
    • Adaptée aux climats rigoureux
    • Existence obligatoire d’un avis technique du
    CSTB (pompe sol / sol)
    • Adaptée aux climats rigoureux
    • Peu de fluide frigorigène, confiné dans la PAC
    • Adaptation possible à un réseau de chauffage central existant
    Inconvénients • Systèmes à capteurs horizontaux seulement
    • Quantité importante de fluide frigorigène mise en oeuvre (surtout pour la pompe sol / sol)
    • Exiger une solide expérience de l’installateur
    • Pour la PAC sol/sol, technologie de plancher spécifique
    • Système plus coûteux qu’une PAC sol / sol ou sol / eau.

    Pour les PAC à capteurs verticaux ou sur eau de nappe :
    • Exiger une solide expérience de l’installateur et du foreur
    •Démarches et autorisations à envisager
    •Coût élevé des forages
    COP de la PAC
    4
    4
    COP annuel 3 à 3,50 3 à 3,50




    source CIAT



    Tableau complet comparatif des solutions géothermie et aérothermie



    EN RESUME

    Il est clair que 2 critères essentiels vont guider le choix de l’usager pour la mise en œuvre d’une solution de chauffage par aérothermie ou géothermie. Premièrement, le terrain, ses contraintes et sa disponibilité. Même pour des puits verticaux, le terrain devra présenter une accessibilité ne serait-ce que pour faire intervenir les foreurs avec leur machine de chantier. Deuxièmement, le coût des travaux. La solution aérothermie sera plus facile à mettre en œuvre car un seul caisson, l’évaporateur est à disposer à l’extérieur. Néanmoins la contrainte visuelle existera, à moins de prévoir un écran qui participera également à la contrainte de bruit vis à vis du voisinage ou tout simplement de l’occupant.

    Dernier point, sur le plan technique et de la durée de vie, tout pense à croire que le fonctionnement avec un environnement à température stabilisée comme le sol est préférable. Les variations de l’air du fait des températures extrêmes sollicitant plus la PAC et ses équipements (compresseur, …). Si l’on raisonne alors en coût global et que l’on compte les risque de panne et de remplacement, alors la solution géothermie serait plus pérenne et plus économique à long terme.




    Sources et liens utiles
    www.atlantic-nouvellesenergies.com
    www.ciat.fr
    www.pompeachaleurdaikin.fr

    www.xpair.com




    Pour en savoir plus : dossier
    " CHAUFFAGE GEOTHERMIE "



    Mars 2009

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