Géothermie et principe de la pompe à chaleur

La géothermie permet de façon générale de récupérer de l’énergie – sous forme de chaleur ou d’électricité – depuis le sol terrestre.
Les pompes à chaleurs sont les systèmes permettant de récupérer cette chaleur terrestre.

 

Les pompes à chaleur ne sont pas toutes géothermiques, mais elles puisent de l’énergie grâce à deux sources de températures différentes (d’une source froide vers une source chaude) …

Par exemple, les pompes à chaleur peuvent chauffer l’air de la maison en puisant de l’énergie dans l’air extérieur, ou bien chauffer l’eau domestique grace au sous-sol du jardin, grâce à une nappe d’eau …
Les PAC dont la source est le sous-sol sont désignées comme « géothermique « même si l’usage de ce terme est abusif car aux profondeurs concernées, la température du sol est déterminée par le rayonnement solaire et non par la chaleur du globe terrestre.

Concernant l’usage domestique, la maison, c’est la géothermie dite de « très basse énergie » qui nous intéresse, permettant de chauffer (ou de refroidir) à moindre cout.

Une pompe à chaleur (PAC) permet de récupérer l’énergie dans l’environnement. Les PAC ont depuis longtemps des applications variées : la plus courante étant le réfrigérateur.
Dans le cas de la géothermie domestique, pour aller « chercher » cette énergie, un compresseur électrique (qu’il faut alimenter) est chargé de faire circuler un fluide entre les sources et d’en extraire l’énergie qu’il véhicule. Autrement dit, le fluide est envoyé par le compresseur à l’extérieur pour puiser la chaleur dans le sol par exemple. Au retour du fluide, le compresseur en « extrait » l’énergie récupérée sous forme de chaleur.

Il existe plusieurs types de pompes à chaleur, une des plus efficaces et des plus facile à mettre en place pour chauffer une maison étant celle puisant son énergie dans le sol, souvent associée à un plancher chauffant (mais peut très bien être relié à des chauffages classiques).
Celles-ci peuvent avoir une option réversible qui permet de rafraichir en été.

Un autre type courant de PAC sont les climatiseurs air/air qui chauffent directement l’air d’une pièce ou d’un vaste espace par contact avec l’air extérieur.

En moyenne pour 1 kWh électrique consommé, on peut récupérer entre 2 et 3 kWh d’énergie renouvelable gratuite avec la PAC qui puise la chaleur dans le sol (ce rendement dépend un coefficient de performence, COP, voir ci dessous) . Ce qui représente une importante économie.
Avec une source d’eau de 3 à 4kWH peuvent être récupérés pour 1kWh électrique.

 

Le coefficient de performance : le COP

Le COP est le rapport entre l’énergie restituée par le système de la pompe à chaleur et l’énergi consommée par le compresseur (électricité).
Donc si pour 1 kWh électrique consommé par le compresseur, le système restitue 3 kWh thermiques dans le bâtiment , le COP est de 3.

Le COP impacte donc directement la facture d’électricité qui sera nécessaire au chauffage.
Cependant, le COP annoncé n’est quasiment jamais atteint C’est une valeur théorique de laboratoire obtenue dans des conditions particulières (dont une température extérieure de +7°C), différentes de la réalité. Les tests fournissent une eau à 35°C, suffisant seulement pour certains systèmes de distribution comme le plancher chauffant ou des ventilos convecteurs. 

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