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Livret technique Maîtres d’ouvrage, architectes et tous ceux qui veulent chauff

Livret technique Maîtres d’ouvrage, architectes et tous ceux qui veulent chauffer ou refroidir un bâtiment E A U S O U T E R R A I N E C H A U F F A G E R A F R A Î C H I S S E M E N T B Â T I M E N T S T E R T I A I R E S C O L L E C T I V I T É S P O M P E À C H A L E U R P E R F O R M A N C E S S O N D E S V E R T I C A L E S A V E N I R CH A N G E M E N T C L I M A T I Q U E C O Û T G É O T H E R M I E Comprendre et choisir la géothermie Comprendre et choisir la géothermie Sommaire Pourquoi ce livret ? 3 Qu’entend-on par « Géothermie » ? 4/5 Comprendre la Pompe À Chaleur géothermique « sur sondes » • Pompe à chaleur sur champ de Sondes Géothermiques Verticales (PAC sur SGV) 6 • Pompe à chaleur géothermique sur Fondations ThermoActives(PAC sur FTA) 7 Comprendre la Pompe À Chaleur géothermique « sur eau » • Pompe à chaleur géothermique sur Eau SouTerraine (PAC sur EST) 8 • Pompe à chaleur sur Eau de Mer (PAC sur EDM) 9 La géothermie, par extension • Applications similaires à la géothermie 10 • Utilisation des PAC géothermiques pour alimenter des micro-réseaux de chaleur et de froid 10 Monter un projet de PAC géothermique en Pays de la Loire 11 Pour aller plus loin 12/13 • Mémo 1 : Fonctionnement d’une PAC & comparaison géothermie/aérothermie 12 • Mémo 2 : Les PAC électriques et les PAC gaz à absorption 12 • Mémo 3 : Analyse économique en coût global 13 • FAQ 12/13 • L’ADEME contacts 13 1 2 3 4 5 6 Foration pour PAC sur SGV Fonctionnement d’une PAC & comparaison entre la géothermie et l’aérothermie Une pompe à chaleur est une machine à « cycle thermodynamique », comme les réfrigérateurs. Elle a la particularité de pouvoir prélever de la chaleur dans un milieu à faible température et de la restituer dans un milieu à température plus élevée. Plus l’écart de température entre ces deux milieux est faible, meilleures seront les performances de la PAC. Dans le cas de la géothermie, la source dite « froide » (le sous-sol ou l’eau du sous-sol) est à environ 12-15°C toute l’année, et les circuits de chauffage, la source dite « chaude », fonctionnent en général entre 30 et 45°C. Les émetteurs de chaleur peuvent être par exemple des planchers chauffants ou radiateurs basse température. Dans le cas de l’aérothermie, le fonctionnement est similaire, mais la source froide est l’air. Or, la température de l’air varie fortement en fonction des saisons. Ainsi, en hiver, la différence de température entre le milieu à faible température (air à -5°C par exemple) et le milieu à température plus élevée est très grande et les performances de la PAC bien plus faibles. La régularité des performances d’une pompe à chaleur géothermique est un très gros avantage pour le chauffage d’hiver. Mémo 1 FAQ Les PAC électriques ont-elles un impact néfaste sur le réseau de distribution d’électricité ? Dans certains cas particuliers, l’accumulation de PAC électriques sur un même réseau communal d’électricité peut générer des chutes de tensions. Avant d’investir, l’ADEME préconise de se rapprocher de son syndicat d’électricité local pour s’assurer que cela n’arrivera pas. Pour aller plus loin 6 Actuellement, les PAC géothermiques fonctionnent en général à l’électricité. Néanmoins, depuis quelques années, un nouveau type de PAC commence à se développer : la PAC gaz à absorption. Comme les PAC électriques, elles peuvent être soit aérothermiques, soit géothermiques. Mais le principe théorique de fonctionnement est assez différent, et les critères de choix technico-économiques le sont aussi. L’impact environnemental reste néanmoins globalement assez similaire. Les PAC électriques et les PAC gaz à absorption Mémo 2 Investissement initial assez élevé Retours d’expériences précis et fiables qui prouvent les très bonnes performances des installations bien dimensionnées Coefficient de performance (COP) réel autour de 4-5 à l’échelle du bâtiment (énergie finale) et 1-2 à l’échelle de la France (énergie primaire) Bon bilan environnemental Investissement initial un peu moins élevé Peu de retours d’expériences pour l’instant dans les bâtiments de logements collectifs et tertiaires Coefficient de performance (COP) réel autour de 1 à 2 à l’échelle du bâtiment (énergie finale) et 1-2 à l’échelle de la France (énergie primaire) Bon bilan environnemental PAC géothermiques électriques PAC géothermiques gaz à absorption FAQ On entend dire que les performances des pompes à chaleur ne sont pas aussi élevées que ce que disent les fabricants. Qu’en dit l’ADEME ? Pour les PAC aérothermiques, il y a effectivement souvent une différence notable entre les performances théoriques normées calculées par les fabricants et les performances réelles. Ceci vient principalement du fait que la température de la ressource (l’air) fluctue et fait varier à la baisse les performances en hiver. En géothermie, ce problème n’existe pas puisque la ressource naturelle est en général très stable toute l’année. Ceci étant, pour assurer le bon fonctionnement de n’importe quelle installation énergétique, il est nécessaire d’assurer périodiquement des actions de maintenance préventives voire curatives et de suivre régulièrement les performances. © ADEME Comprendre et choisir la géothermie 2 / 3 Pourquoi ce livret ? Notre époque doit faire face à de grands enjeux énergétiques et climatiques. Les choix d’énergie pour un bâtiment ont de nombreux impacts, bons ou mauvais, forts ou faibles, à court ou long terme, locaux et internationaux. Les réglementations thermiques qui se succèdent rendent la construction et la rénovation de bâtiment de plus en plus complexe. Dans ce contexte, il est difficile pour les maîtres d’ouvrages de s’informer sur les différentes solutions énergétiques performantes. Par l’intermédiaire de ce livret technique, l’ADEME Pays de la Loire a souhaité synthétiser les principales informations qu’il est utile de connaître pour envisager, étudier et éventuellement choisir la géothermie afin de chauffer et refroidir des bâtiments. Il est principalement destiné aux maîtres d’ouvrage (hors particuliers) et architectes. Si l’ADEME a réalisé ce livret, c’est d’abord parce qu’elle juge que cette filière propose des solutions énergétiques pertinentes et que celles-ci méritent d’être mieux connues des maîtres d’ouvrage et bien plus souvent appliquées. Ce livret décrit les différentes techniques de géothermie, leurs avantages, leurs limites et leurs potentiels en Pays de la Loire. Il donne des repères, des chiffres clés puis présente les principales étapes d’un projet. Mise en place d’un puits géothermique pour PAC sur EST © ADEME Comprendre et choisir la géothermie 4 / 5 Bâtiments ou ensemble de bâtiments jusqu’à ~ 5 000 m2 environ Bâtiments ayant des fondations assez nombreuses et profondes (> 10 m) Bâtiments ou ensemble de bâtiments de taille moyenne à grande (~ 2 000 à 20 000 m2 environ) Pompe à chaleur géothermique sur champ de sondes Pompe à chaleur géothermique sur fondations thermoactives Pompe à chaleur géothermique sur eau de sous-sol (ou sur « aquifère ») Pompe à chaleur géothermique sur eau de surface (mer, rivière, lac...) Eau tempérée (~ 12-20 °C) contenue dans le sous-sol des 200 premiers mètres de la croûte terrestre Croûte terrestre entre 0 et 200 m de profondeur La croûte terrestre à l’échelle de la profondeur des fondations d’un bâtiment Eau de surface tempérée (~ 0-20° C) Très bon potentiel sur presque toute la région Bon potentiel, à nuancer selon les zones géologiques Bon potentiel, à nuancer fortement selon les zones géologiques et géographiques Chauffage et refroidissement d’un bâtiment Chauffage, refroidissement et/ou préchauffage d’eau sanitaire Qu’entend-on par géothermie ? 1 Géothermie profonde et intermédiaire Utilisation directe de la chaleur Fourniture d’électricité à des milliers de logements ou à des industriels Alimenter en énergie un gros réseau de chaleur urbain de plusieurs milliers de logements Maison individuelle Centrale électrique géothermique Chauffage urbain en géothermie profonde Pompe à chaleur géothermique sur 1 ou 2 sondes verticales Pompe à chaleur géothermique sur capteurs horizontaux et autres capteurs à faible profondeur Eau très chaude (~ 150-300 °C) disponible à grande profondeur (~ 1-3 km) dans certaines zones géologiques très particulières (Guadeloupe par exemple) Eau chaude (~ 50-100 °C) disponible à grande profondeur (~ 0,5-3 km) dans certaines zones géologiques (bassins parisien et aquitain par exemple) Croûte terrestre entre 0 et 200 m de profondeur Croûte terrestre sur ~ 0,5 à 5 m de profondeur environ Production d’électricité Chauffage et eau chaude sanitaire Chauffage, refroidissement et/ou préchauffage d’eau sanitaire Géothermie assistée par pompe à chaleur Applications en maison individuelle Recherche et développement Courant dans certaines zones Nombreux retours d’expériences Très courant Aucun potentiel Très bon potentiel sur presque toute la région Applications et cibles Type de technologie Type de ressource naturelle exploitée Objet Fréquence et maturité technologique uploads/Geographie/ news-22089-geothermie-ademe.pdf