Dimensionner un forage géothermique

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Bien dimensionner et réaliser un forage géothermique est essentiel car c’est ce capteur dans le sol qui récupérera l’énergie gratuite du sol pendant des années et des années. Aucun entretien n’est nécessaire d’où l’obligation d’une réalisation avec toutes les précautions possibles.


Tubage





Descente de la sonde  





Partir du temps de travail de la pompe à chaleur

Cette donnée est essentielle pour dimensionner le capteur, en effet, l’énergie en W n’est renouvelée que si l'on respecte la valeur d’extraction de chaleur spécifique en nombre d’heures par an suivant la nature du sol.
Le temps de travail de la pompe à chaleur est lié aux usages de la pompe à chaleur : mode chauffage, plus eau chaude sanitaire avec éventuellement piscine, ….


Profondeur du forage

Là où les sondes géothermiques vont capter la chaleur du sol et par conséquent vont le refroidir. D’où l’importance de la qualité dissipative du sol. Si le condenseur de la pompe à chaleur restitue la chaleur dans la construction, c’est l’évaporateur de la pompe à chaleur qui restitue les frigories dans le sol.

Nous avons la formule bien connue des pompes à chaleur :

P froid à l’évaporateur = P chaud au condenseur – P élec du compresseur



Quelles puissances peut-on extraire du sol ?

En moyenne, dans un terrain moyen, nous obtenons une extraction de chaleur spécifique de 50 W/ml de forage sur sonde géothermique, pour 1800 heures/an. L'extraction de chaleur spécifique en Watt/ml dépend du type de sol, pauvre ou riche en sédiments, calcaire, grès, terre argileuse, humide, .... Les valeurs varient ainsi entre 25 et 85 W/ml dans le meilleur des cas (grès, graviers sable humide).

Exemples :

  • 30 W / ml pour les sols secs (sable, graviers, galets, cailloux, …)
  • 50 W / ml pour les sols bien humides (argile, …)
  • 70 W / ml pour les roches (calcaire, granit, …)


Chaleur géothermique restituée en fonction du type de terrain


source : extrait du tableau Dr Daniel du PAHUD



Calcul de la dimension du capteur

Profondeur de forage sur sonde géothermique (en ml)

F = Puissance froid (en W) / W extraits du sol au ml

Exemple

Si la pompe à chaleur dont a besoin votre habitation restitue 10 kW, avec un COP de 3, nous avons :

 P froid = 10 – 10/3 = 6,67 kW à  récupérer avec le capteur vertical géothermique

  • Profondeur du forage en ml = 6670 W / 50 = 133 ml

 

Au-delà de 100 mètres, les contraintes réglementaires sont plus importantes :

  • Tout forage d’une profondeur de plus de 10 m et d’au plus 100 m doit faire l’objet d’une simple déclaration préalable à la DRIRE de la région ou du département.
  • Tout forage avec captage d’eau phréatique ou de plus de 100 m de profondeur doit faire l’objet d’une demande d’autorisation préalable à la préfecture via la DRIRE de la région.

Par conséquent dans notre exemple, nous opterons pour 2 forages de 70 ml distant de 10 mètres (mini = 8 ml)



Chaleur de la terre



Guide « capteurs géothermiques pour pompe à chaleur »



Sources et liens utiles

www.ciat.fr
www.lemble.fr
www.brgm.fr
www.geothermie-perspectives.fr

www.xpair.com




Pour en savoir plus : dossier
« CHAUFFAGE GEOTHERMIE »


Mars 2010

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