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Capteurs géothermiques verticaux pour pompes à chaleur Aspects réglementaires,

Capteurs géothermiques verticaux pour pompes à chaleur Aspects réglementaires, règles de l’art et qualification des entreprises de forage Rapport final BRGM/RP-53675-FR janvier 2005 Capteurs géothermiques verticaux pour pompes à chaleur Aspects réglementaires, règles de l’art et qualification des entreprises de forage Rapport final BRGM/RP-53675-FR janvier 2005 Étude réalisée dans le cadre des opérations de Service public du BRGM 2004 02-ENE-102 L. Albouy, J.C. Foucher, O. Goyénèche Vérificateur : original signé par A. GENTER Approbateur : original signé D. VASLET Le système de management de la qualité du BRGM est certifié AFAQ ISO 9001:2000. Mots clés : Capteurs verticaux, Sondes géothermiques, Géosondes, Pompes à chaleur, Forages, Réglementation. En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante : Albouy L., Foucher JC., Goyénèche O. (2005) – Capteurs géothermiques verticaux pour pompes à chaleur. Aspects réglementaires, règles de l’art et qualification des entreprises de forage. BRGM/RP-53675-FR, 61 p., 13 ill., 3 ann. © BRGM, 2005, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l’autorisation expresse du BRGM. Capteurs géothermiques verticaux BRGM/RP-53675-FR – Rapport final 3 Synthèse es pompes à chaleur (PAC) sur capteurs géothermiques verticaux (sondes verticales ou géosondes) exploitent la chaleur souterraine du proche sous-sol, depuis le niveau naturel du sol jusqu’à la profondeur de 100 mètres environ, sans avoir à mobiliser l’eau des aquifères ou nappes. Il s’agit d’un mode de chauffage économique, performant et respectueux de l’environnement, particulièrement adapté aux locaux résidentiels individuels. Depuis quelques années, plusieurs pays européens (Suède, Autriche, Allemagne) ont saisi l’intérêt économique et écologique des PAC sur capteurs géothermiques verticaux. En France, les installateurs chauffagistes et les entreprises de forage se mobilisent pour développer cette solution de chauffage. La mise en place de crédit d'impôts renforcés pour les particuliers pour la période fiscale 2005 - 2009 devrait permettre un essor significatif de cette filière. Dans une branche d’activité très concurrentielle, la maîtrise de la qualité est l’une des conditions de succès, aussi bien pour assurer la performance thermique et la pérennité des installations souterraines, que pour garantir l’intégrité du sous-sol. La mise en place de la procédure qualité « Foreurs Qualité PAC », sous l'impulsion de l'ADEME, d'EDF et du BRGM, doit permettre l’engagement des entreprises de forages, soucieuses de l'image de la filière, dans une démarche collective de qualité qui vise à garantir au maître d’ouvrage, le respect des règles administratives et des règles de l’art. En effet, la démarche qualité est un moyen de valorisation de l’entreprise qui s’engage à respecter des dispositions préétablies et à vérifier par des examens internes et externes que ces dispositions sont mises en œuvre de manière efficace et sont aptes à atteindre les objectifs recherchés. Le référencement d'une entreprise dans cette démarche Qualité est également un gage de professionnalisme susceptible de lui permettre d'obtenir une couverture d'assurance en Responsabilité Civile et en Garantie Décennale, toutes deux nécessaires pour travailler dans la filière des sondes géothermiques. Le présent document fait référence aux principales dispositions légales actuellement en vigueur. Il expose une synthèse de recommandations pour la réalisation d’un forage, la pose d’une sonde géothermique, le remplissage du forage et les tests avant réception de l’installation. Il peut être considéré comme un support technique à l’engagement des foreurs et la référence « Foreurs Qualité PAC » pour la pose de capteurs géothermiques verticaux. L Capteurs géothermiques verticaux 4 BRGM/RP-53675-FR – Rapport final Il sera distribué aux entreprises de forage ayant souscrit l'engagement « Foreurs Qualité PAC », notamment à l'occasion des séminaires d'information. Il permettra en outre de compléter le rapport « MI.8 » du COSTIC, remis jusqu'ici aux professionnels de la filière, pour les chapitres relatifs au sous-sol et pourra également être fourni, sur demande, aux professionnels installateurs et fabricants de matériel. Capteurs géothermiques verticaux BRGM/RP-53675-FR – Rapport final 5 Sommaire 1. Les capteurs géothermiques verticaux ..................................................................7 2. Aspects réglementaires ...........................................................................................9 3. Rôle des opérateurs ...............................................................................................11 4. État de l’art de l’installation souterraine ..............................................................13 4.1. CONNAISSANCE PRÉALABLE DU SOUS-SOL ..............................................13 4.2. DIMENSIONNEMENT DES CAPTEURS ..........................................................14 4.3. IMPLANTATION DES OUVRAGES SUR LE TERRAIN....................................16 4.4. CONTRÔLES AVANT TRAVAUX......................................................................17 4.5. CONSIGNES GÉNÉRALES PENDANT LES TRAVAUX DE FORAGE ............19 4.6. MISE EN PLACE DE LA SONDE ......................................................................20 4.7. REMPLISSAGE DU FORAGE...........................................................................22 4.8. TÊTE DU FORAGE, TRANCHÉE DE LIAISON AVEC L’INSTALLATION DE SURFACE..........................................................................................................23 4.9. CONTRÔLES, FIN DE TRAVAUX, PLAN DE RÉCOLEMENT ET RÉCEPTION DE L’INSTALLATION SOUTERRAINE........................................24 5. Démarche d'engagement qualité des entreprises de forage..............................27 Capteurs géothermiques verticaux 6 BRGM/RP-53675-FR – Rapport final Liste des illustrations Illustration 1 - Schéma de principe d’une installation de chauffage à basse température utilisant une sonde géothermique. .................................................. 8 Illustration 2 - Exemple de prise en compte des terrains pour la réalisation et le remplissage d’une sonde géothermique............................................................ 12 Illustration 3 - Exemples d'implantation de sondes à promouvoir ou à proscrire..................... 16 Illustration 4 - Exemple d’implantation de sondes et distances minimales à respecter par rapport à divers obstacles locaux (schéma BRGM) .................................... 17 Illustration 5 - Machines de forage au marteau fond de trou et dévidoirs utilisés pour la mise en place de sondes : on préfèrera un dévidoir à axe horizontal (photo de droite) qui permet d'éviter l'endommagement de la sonde à l'embouchure du forage lorsqu'il est tubé avant remplissage............................ 18 Illustration 6 - Exemple de sonde composée d'un tube en PEHD en double « U », relié à sa base dans une chambre..................................................................... 19 Illustration 7 - Chantier de forage au marteau fond de trou en cours de réalisation. ............... 20 Illustration 8 - Exemple de pied de sonde en double « U » relié à une chambre commune, comprenant un tube central destiné à la cimentation de bas en haut du forage............................................................................................... 21 Illustration 9 - Exemples de mise en place de sondes dans le forage selon deux techniques différentes : dévidoirs à axe horizontal ou vertical (cf. ill. 5)............ 21 Illustration 10 - Exemple de limite contractuelle de prestations pour la réalisation des ouvrages. ........................................................................................................... 24 Illustration 11 - Exemple type de tête de sonde géothermique. ................................................. 25 Illustration 12 - Visualisation de la liste des entreprises de forage intégrées à la procédure « Foreurs Qualité PAC »et de la carte de répartition, à partir de la page d'accueil du site Internet de PROMOTELEC................................... 28 Illustration 13 - Assurer la protection des eaux souterraines. .................................................... 39 Liste des annexes Annexe 1 - Réglementation applicable...................................................................................... 31 Annexe 2 - Formulaires d’engagement à la démarche « foreurs qualité PAC »....................... 45 Annexe 3 - Protocole de vérification des « foreurs qualité PAC » pour la mise en place de capteurs géothermiques verticaux..................................................................... 57 Capteurs géothermiques verticaux BRGM/RP-53675-FR – Rapport final 7 1. Les capteurs géothermiques verticaux Le présent document a été réalisé par le BRGM, dans le cadre d'un projet destiné à mettre en place une procédure qualité pour les entreprises de forage qui réalisent des sondes géothermiques ou capteurs géothermiques verticaux. Ce projet, commandé par l'ADEME et EDF a également bénéficié d'un financement du BRGM dans le cadre de ses activités de service public. Les capteurs géothermiques verticaux (sondes géothermiques ou géosondes) sont des échangeurs thermiques qui prélèvent de la chaleur emmagasinée dans le sous-sol, par conduction thermique au moyen d’une pompe à chaleur (PAC). Ils sont constitués d’un ou plusieurs forages verticaux de quelques dizaines de mètres de profondeur, parfois plus, dans lesquels sont insérés des tubes en matériau synthétique, en général du polyéthylène haute densité (PEHD), raccordés à une PAC. Les tubes peuvent être reliés entre eux, soit par une chambre commune, soit deux par deux en double U à la base. Un fluide antigel caloporteur, de l’eau glycolée composée à 30 % minimum de monopropylène glycol, circule à l’intérieur des tubes pour prélever la chaleur au sous-sol environnant. La PAC restitue en surface la chaleur prélevée pour chauffer une habitation, de préférence au moyen d’un plancher chauffant. En été, le système peut être inversé pour fonctionner en mode rafraîchissement (cas d’une PAC réversible). Cette technique est adaptée aux maisons individuelles, à l’habitat individuel groupé, au résidentiel collectif ou au tertiaire. Elle bénéficie d’aides financières publiques (crédits d'impôts, aides aux opérations exemplaires de l'ADEME, aides de l'Agence Nationale pour l'Amélioration de l'Habitat-ANAH,...) et peut se satisfaire de démarches administratives simplifiées qu’il faut cependant connaître et respecter. Le développement des capteurs géothermiques verticaux fiables, durables et respectueux de l’environnement, doit tenir compte de plusieurs facteurs liés à l’utilisation du sous-sol. Capteurs géothermiques verticaux 8 BRGM/RP-53675-FR – Rapport final Pour cela le foreur, unique opérateur responsable dans ce domaine, doit justifier de : - une bonne connaissance de la réglementation générale et locale ; - une bonne connaissance préalable du sous-sol ; - l’utilisation d’équipements adaptés ; - des méthodes de travail permettant d’assurer une prestation rigoureuse et de qualité. Illustration 1 - Schéma de principe d’une installation de chauffage à basse température utilisant une sonde géothermique. Capteurs géothermiques verticaux BRGM/RP-53675-FR – Rapport final 9 2. Aspects réglementaires (pour plus de détails, on se reportera à l'annexe 1) Trois grandes séries de textes régissent les dispositions réglementaires applicables aux sondes géothermiques. Il s'agit : - du Code civil ; - uploads/Geographie/ guide-capteurs-geothermiques.pdf