Pompe à chaleur géothermique SOL/EAU avec capteurs enterrés

La pompe à chaleur sol/eau utilise comme source de prélèvement, la chaleur contenue dans le sol, où sont puisées les calories.

Deux techniques existent pour le chauffage :

Géothermie avec capteurs horizontaux



source Sofath


Un réseau de tuyaux dans lequel circule un fluide frigorigène ou de l'eau est enterré horizontalement dans le jardin. Sont absorbées les calories du sol, qui une fois transférées via le compresseur de la pompe à chaleur sont restituées dans la maison à chauffer, le plus souvent dans un circuit de plancher chauffant basse température.

Principe d’installation des capteurs horizontaux : Ils s’enterrent dans des tranchées de 50 m de long environ, profondes de 0,6 m à 1,2 m et espacées de 50 cm minimum. L’espacement est important pour obtenir le moins d’interférences entre réseau et un meilleur rendement COP. Les nappes peuvent être posées d’une manière superposées, la première nappe étant installée à 60 cm par exemple et la seconde à 120 cm de profondeur.

Globalement la surface de terrain à utiliser est d’environ 1,5 fois la surface à chauffer. A noter également qu’aucune plantation avec des racines profondes ne pourra être réalisée sur la surface de captage.

Une surface engazonnée avec des plantes dont les racines sont inférieures à 50 cm convient très bien. Le terrain doit être perméable à la pluie qui joue un rôle important dans la reconstitution de la chaleur du sol.

A noter également que toute canalisation étrangère doit passer à 1,50 m minimum des capteurs.

On veillera également à bien étudier le plan d’implantation des capteurs eu égard aux réseaux existants et futurs, ainsi qu’aux ouvrages en projet : piscine, arbres avec racines profondes, ….

Les différentes technologies de pompes à chaleur sont :

  • Pompe à chaleur à détente directe, SOL/SOL
Aucune installation d’eau, c’est une configuration de pompe à chaleur avec son évaporateur « étendu » dans le terrain et son condenseur « étendu » dans le sol et assurant le chauffage par plancher chauffant.

Cela conduit à implanter des réseaux en matériaux cuivre frigorifique recuit et protégé pour ne pas être atteint de corrosion.

C’est un système performant mais qui nécessite une installation délicate du point de vue mise en œuvre et durée de vie (étanchéité des réseaux, …). La fonction climatisation est difficile à mettre en œuvre car elle repose sur une technologie dite à détente directe, maîtrisée principalement par les installateurs frigoristes. De plus le condenseur restituant les calories dans le sol occasionnerait des risques d’assèchement et de panne dite « en haute pression ».

  • Pompe à chaleur EAU glycolée/EAU 
C’est la solution technique la plus maîtrisée car elle comporte côté terrain des capteurs avec un circuit d’eau (glycolée) et côté maison un circuit d’eau également : plancher chauffant ou chauffage central basse température.

C’est une installation plus pratique et moins chère que la précédente.

La pompe à chaleur EAU/EAU est un matériel standard qui génère les meilleurs COP, les réseaux côté terrain, sont des tubes plastiques en polyéthylène réticulé (PE) très faciles à mettre en œuvre.

  • Pompe à chaleur SOL/EAU 
Cette solution technique est intermédiaire entre les précédentes. Elle véhicule le fluide frigorigène dans les capteurs en cuivre enterrés et restitue la chaleur à un réseau d’eau chaude basse température.



Géothermie avec capteurs verticaux


source Sofath

Cette technique est plus adaptée à une surface de terrain restreinte voire très restreinte. Il suffit de disposer du minimum de place pour réaliser les opérations de forage vertical.

Le captage de calories par capteurs verticaux ou par sondes verticales dites géothermiques nécessite la réalisation de forages espacés de 5 à 10 m minimum, réalisés à proximité de la maison ou dessous, avant sa construction. Des sondes géothermiques constituées de tube polyéthylène en U sont introduites dans les puits par groupe de conduites aller et retour.

Après la pose des capteurs, les puits sont ensuite rebouchés avec un mélange en partie gravier ou sable fin vibré et de bentonite sélectionné pour garantir une bonne conduction de chaleur et une bonne protection contre le glissement possible de terrain, attaques de racines, etc, etc, … Cette technique est à faire réaliser par des entreprises spécialisées assurant la réalisation du forage et le la pose des capteurs. Le Bureau de Recherches G éologiques et Minières – BRGM gère une liste de foreurs engagés dans une démarche de qualité.

A noter que ce type d'installation de sondes verticales, nécessite de s’adresser avant tout à la Direction Régionale de l'Industrie, de la Recherche et de l'Environnement (D.R.I.R.E.) de votre région ou auprès de la préfecture de votre département. L'installation étant soumise, selon la région, à déclaration ou à autorisation préalable.

Le principe est ensuite celui d’une pompe à chaleur eau/eau avec de l’eau glycolée qui circule en circuit fermé dans les sondes pour puiser les calories dans le sous-sol naturel.

La pompe à chaleur EAU/EAU est un matériel standard qui génère les meilleurs COP, les réseaux côté maison sont ceux d’une installation classique type plancher chauffant ou chauffage central basse température. Ce qui donne une installation relativement simple, exception faite du forage qui demande un soin et une étude bien précise.

Les rendements ou COP sont excellents (de 4 et plus) car, à partir d’une profondeur de l’ordre de 12 m, le sol a une température relativement constante de 10°C, quelle que soit la saison, ce qui correspond à des conditions optimales pour utiliser le sol comme source de chaleur.


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