Si la géothermie est l’exploitation de la chaleur stockée dans le sol, il est important d’en définir les différents types :
- Géothermie de haute énergie ou de hautes températures : t supérieur à 180° C Géothermie de moyenne énergie ou de moyennes températures : 100° C inférieur à t inférieur à 180° C
Ces deux premiers types sont destinés à la production d’électricité ou de chaleur : elles utilisent l’eau sous forme de vapeur et produisent l’électricité au moyen d’une turbine. La France ne dispose de telles ressources que dans les départements et territoires d’outre-mer (centrale géothermique de Bouillante en Guadeloupe).
- Géothermie de basse énergie ou de basses températures : 30° C inférieur à t inférieur à 100° C,cette technique utilise les eaux chaudes contenues dans les grands bassins sédimentaires et captées par des forages profonds pour réchauffer, via un échangeur, des réseaux de chaleur urbains fournissant le chauffage et l’eau chaude sanitaire (ECS).
- Géothermie très basse énergie ou très basses températures : t inférieur à 30° C, cette technique utilise les eaux chaudes contenues dans les grands bassins sédimentaires et captées par des forages profonds pour réchauffer, via un échangeur, des réseaux de chaleur urbains fournissant le chauffage et l’eau chaude sanitaire (ECS).
Cette géothermie dite de faible profondeur, en plein développement dans le secteur de la maison individuelle, est encouragée en France par EDF. C’est cette dernière technique que nous allons développer tant sur le plan technique que réglementaire.
La géothermie de très basse énergie
On classe les PAC géothermales en trois catégories selon le mode de puisage des calories :
Captage sur eau de la nappe phréatique : cette technique nécessite la présence d’eau souterraine à faible profondeur au droit du site. L’eau de la nappe qui atteint 16° C à 100 m de profondeur est prélevée à l’aide d’un forage. Après extraction des calories l’eau est rejetée dans un réseau de surface (rivière, plan d’eau, réseau d’assainissement). Mais la réglementation sur l’utilisation des eaux souterraines est de plus en plus sévère et impose désormais la réalisation d’un deuxième forage pour réinjecter l’eau dans son aquifère après utilisation, et ainsi limiter les perturbations du milieu naturel.
PAC avec captage horizontal dans le sol : c’est la technique la plus utilisée car l’installation est moins coûteuse. Un réseau de serpentins dans lequel circule un fluide caloporteur est enterré dans le jardin, à moins d’un mètre de profondeur. La surface de terrain nécessaire est équivalente à deux fois la surface habitable à chauffer.Plusieurs systèmes existent en fonction du fluide caloporteur utilisé :
1) Système à détente directe ou Sol / Sol : le transfert de chaleur est assuré par un fluide frigorigène fonctionnant en circuit fermé dans le réseau de capteur et dans le plancher chauffant. La PAC comprend le compresseur et le détendeur
2) Système à fluide intermédiaire ou Eau / Eau : la chaleur utile est transmise par l’intermédiaire d’un circuit de distribution hydraulique : de l’eau glycolée dans le capteur extérieur et de l’eau dans le plancher chauffant. La PAC comporte dans ce cas en plus du détendeur et du compresseur deux échangeurs à plaques que sont l’évaporateur et le condenseur. Si la PAC est réversible cette technique est adaptée au rafraîchissement.
3) Système mixte Sol / Eau, qui est une combinaison des deux premiers systèmes : elle associe un fluide frigorigène dans le capteur et un circuit hydraulique pour le plancher chauffant.
PAC avec captage vertical dans le sol : Ces capteurs, ou sondes géothermales, comportent un tube en U ou en double U en polyéthylène placé dans un forage qui peut atteindre 200 mètres de profondeur. Le tube est scellé par un mélange de ciment et de bentonite pour assurer les échanges thermiques avec le sol.
Un fluide caloporteur circule dans le tube en U. Cette technique est assez coûteuse car il faut réaliser un forage, et la qualité de ce forage est primordiale pour atteindre l’objectif sans dommages pour l’environnement. Il faut en effet une étude géologique préalable ce qui permet de déterminer la meilleure solution de forage. Il faut de plus faire appel à un professionnel qualifié.
Approche règlementaire
En premier lieu, il est bon de rappeler qu’il existe encore actuellement,un vide, dans le domaine de la réglementation technique.
Après le demi-échec du programme PERCHE apparu dans les années 1980, EDF a, en 1997, réactivé le marché de la pompe à chaleur en l’intégrant dans son offre VIVRELEC, mais en essayant de maîtriser la qualité des installations et en associant tous les professionnels du secteur à la définition de référentiels techniques.
Depuis février 2002, ces professionnels sont regroupés dans l’Association française pour les pompes à chaleur (Afpac) dont l’objectif est de : « rassembler toutes les énergies afin de promouvoir la géothermie basse énergie et ses techniques ».
Un certain nombre de guides ont été publiés en partenariat avec le Costic (Comité scientifique et technique des industriels climatiques) et l’AFF (Association française du froid), guides traitant des systèmes thermodynamiques Sol/Sol, Eau/Eau, et Sol/Eau.
Les documents techniques pouvant servir de référentiels en la matière sont fonction de la nature des systèmes mis en œuvre (PAC avec captage sur eau de nappe, PAC avec captage horizontal ou vertical dans le sol) mais aussi et surtout des différents composants (capteur horizontal ou vertical, plancher chauffant, PAC ou groupe thermodynamique).
En ce qui concerne la PAC et quel que soit le système mis en oeuvre :
Les pompes à chaleur relèvent de normes* concernant la mesure de performance, leur aptitude à l’usage et à la sécurité électrique. Ces normes imposent les exigences suivantes :
- Des produits soumis aux essais de contrôle,
- Des essais effectués de façon régulière et des résultats consignés,
- Des garanties de qualité dues à des vérifications périodiques,
* NF EN 255-1, 255-2, 255-3, 255-4, 814-1, 814-2, 814-3, … etc.
La certification EUROVENT a été mise en place par les constructeurs de matériel de climatisation, dans le but de garantir les performances annoncées.
Le label PROMOTELEC concerne quant à lui les générateurs thermodynamiques. Il définit les exigences les concernant et propose une liste de matériels répondants aux dites exigences.
En ce qui concerne le plancher chauffant, plusieurs possibilités :
Dans le cas des systèmes Sol / Sol, le plancher chauffant ainsi que le capteur sont constitués d’un réseau de tubes dans lesquels circule un fluide frigorigène.
Il s’agit d’une technique non traditionnelle qui doit bénéficier d’un avis technique. Plusieurs systèmes actuellement sur le marché bénéficient d’un avis technique complet classé « sans observation » par la C2P.
Pour les systèmes Eau / Eau et Sol / Eau, le plancher chauffant est toujours un plancher basse température à eau chaude, relevant du DTU 65.8 « Exécution de planchers chauffants à eau chaude utilisant des tubes en matériau de synthèse noyés dans le béton » et des avis techniques des systèmes tel que demandé par l’article 1,2 du DTU 65.8.
Nous sommes donc en présence de technique courante.
En ce qui concerne le capteur, plusieurs dispositions:
Dans le cas des systèmes Sol / Sol, le capteur est intégré à l’Avis Technique du système.
Pour les systèmes Eau / Eau et Sol / Eau, dont le capteur est, d’un côté, réalisé en tubes cuivre gainé polyéthylène pour une circulation de fluide frigorigène et, de l’autre, constitué de tubes en polyéthylène dans lesquels circule de l’eau glycolée, il n’ y a aucun texte réglementaire. Nous sommes donc en présence de technique non courante.
En ce qui concerne les capteurs verticaux ou sondes géothermales, s’il n’existe pas de réglementation précise en la matière. Une démarche Qualité a été mise en place par le BRGM pour les entreprises de forage.
Les entreprises voulant s’investir dans ce type de travaux doivent adhérer à un « Engagement Qualité des entreprise de forage » proposé par l’ADEME, EDF et le BRGM aux termes duquel elles s’engagent à respecter les règles techniques et administratives citées dans la lettre d’engagement.
Le fondement du cahier des charges fourni aux foreurs est intitulé « Capteurs géothermiques verticaux pour pompes à chaleur : aspects réglementaires, règles de l’art et qualification des entreprises de forage » document de janvier 2005. La liste des entreprises adhérentes à cette démarche est diffusée par l’ADEME, EDF et le BRGM.
Evolution règlementaire
Aujourd’hui l’UCF (Union Climatique de France), en partenariat avec le COSTIC, travaille sur l’élaboration de règles professionnelles dénommées « Pompes à Chaleur Géothermales : préconisations de mise en œuvre ». Ces règles qui verront le jour au début 2007 vont servir de base à la rédaction d’une Norme DTU relative aux pompes à chaleur géothermales.
L’UCF, demandeur de cette nouvelle norme, vient d’obtenir le feu vert de la CGNorBat (Commission Générale de Normalisation du Bâtiment-DTU) pour que le BNTEC (Bureau de Normalisation animé par la FFB) mette cette norme en chantier.
En matière de qualification la profession s’interroge également sur la création d’une qualification QUALIBAT spécifique.
Parallèlement à cette démarche de l’UCF, l’Afpac se lance dans la remise à jour des guides techniques.
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