Permettant de véritables économies d’énergie, l’installation d’une pompe à chaleur géothermique (PAC) est une solution de chauffage écologique. Elle offre également la possibilité de bénéficier d’une climatisation réversible et de produire son eau chaude sanitaire.
Avant de choisir sa pompe à chaleur et un professionnel pour l’installer, il importe d’en connaître le principe de fonctionnement et les différentes technologies à disposition.
Comment fonctionne une pompe à chaleur (PAC) géothermique ?
Principe général : comment ça marche ?
L’énergie géothermique provient de l’énergie de terre, variable selon la profondeur, et convertible en chaleur, que les pompes géothermiques récupèrent pour la diffuser dans l’habitat. Ainsi, la géothermie constitue une solution naturelle de chauffage et de climatisation.
C’est le procédé inverse d’un réfrigérateur. Celui-ci capte la chaleur de la terre afin de la rejeter à l’extérieur, pour en diminuer le niveau à l’intérieur. Quant à la pompe à chaleur géothermique, elle capte la chaleur à l’extérieur. Puis elle en augmente la température, et l’injecte à l’intérieur du logement.
Technique et composants
L’installation d’une pompe à chaleur géothermique comporte un circuit de captage formé de capteurs, en sous-sol.
Dans le cas de capteurs horizontaux, le circuit est constitué de tubes en boucle, enterrés dans le sol à faible profondeur entre 0,60 et 1,20 mètre, sur une surface devant représenter entre 1,5 et 2 fois la surface à chauffer. Y circule le fluide frigorigène.
S’agissant des capteurs verticaux, le circuit est composé de 2 tubes de 75 mètres (sondes géothermiques). Ils sont distants de 10m et reliés entre eux en formant une boucle. Ainsi, les capteurs nécessitent un forage en profondeur dans le sol. L’avantage sur les capteurs horizontaux est la faible surface requise.
Quant à la pompe à chaleur elle-même, elle est constituée, dans l’ordre du cycle :
- d’un évaporateur permettant l’évaporation du fluide frigorigène grâce à la chaleur captée,
- un compresseur aspirant le fluide vaporisé et en élevant la température (1),
- d’un condensateur faisant revenir le fluide à l’état liquide,
- et d’un détendeur abaissant la pression du liquide frigorigène.
(1) C’est après l’élévation de la température que le fluide transmet sa chaleur directement à l’air à chauffer ou à l’eau du circuit de chauffage.
Les utilisations de la pompe à chaleur géothermique.
Configuration de logement
On l’aura compris, l’installation d’une pompe à chaleur géothermique avec capteurs horizontaux ne conviendra pas à toutes les résidences, compte tenu de la surface qu’elle exige.
En outre, une installation sera plus facilement envisageable dans le cas d’une construction. D’ailleurs, le remplacement d’un système de chauffage existant impliquera parfois d’opter pour une pompe à chaleur aérothermique. En effet, puisant la chaleur directement dans l’air, elle nécessitera moins de travaux.
Les fonctions qu’elle remplit
- Fonction de Chauffage. Elle permet d’alimenter un réseau de chauffage. Par exemple, un plancher chauffant basse température, des ventilo-convecteurs à eau, ou des radiateurs basse température.
- Fonction de Climatisation. Une pompe à chaleur dite réversible permet notamment au plancher de devenir rafraîchissant en période estivale, avec l’inversion du cycle du fluide frigorigène.
- Production d’eau chaude sanitaire. L’eau du ballon est chauffée en récupérant une partie de la chaleur du fluide frigorigène de la pompe à chaleur produisant le chauffage. Il existe également des systèmes autonomes, des chauffe-eau thermodynamiques avec leur propre pompe.
Comment installer une PAC géothermique ? Configuration de l’habitat
L’investissement dans l’installation d’une pompe à chaleur (PAC) géothermique peut s’avérer une solution efficace et rentable pour le chauffage de votre résidence.
Il convient toutefois de savoir discerner les différentes technologies disponibles. Pour cela, il faut connaître les caractéristiques générales d’une PAC, et savoir choisir un installateur qualifié et expérimenté.
Installation pour une maison individuelle
Le terrain dont vous disposez conditionne le choix entre des capteurs horizontaux ou des capteurs verticaux.
Pour des capteurs horizontaux, le terrain devra être de 200 M2 minimum. Pour des plus petits terrains, il faudra se tourner vers des sondes géothermiques verticales, dont les prix sont plus élevés.
De surcroît, un sol rocheux, des arbres avec racine sont des obstacles à leur installation. Dès lors, vous devrez là-aussi vous orienter vers un système avec capteurs verticaux (une autorisation administrative est nécessaire pour le forage), ou vers une pompe à chaleur aérothermique.
Remplacement du système de chauffage existant
Au préalable, il sera nécessaire de contrôler et analyser le niveau de l’isolation thermique. L’objectif est d’identifier les déperditions de chaleur, et d’effectuer les différents travaux d’isolation qu’elles impliquent (toitures,combles, murs, fenêtres, etc).
Conservez également à l’esprit que l’installation d’un plancher chauffant constitue des travaux de rénovation importants dans votre maison individuelle.
Certaines pompes à chaleur autorisent l’utilisation du réseau de chauffage déjà existant.
Financement 2024 : La prime d’aide à la rénovation énergétique
La pompe à chaleur géothermique fait partie des matériels éligibles à la toute récente prime d’aide à la rénovation énergétique.
Néanmoins, il est nécessaire de respecter certaines conditions de ressources pour la prime MaPrimeRénov’ 2023. En effet, cette aide financière est accessible aux ménages très modestes, modestes et intermédiaires depuis 2021, en fonction de leurs revenus.Les montants de la prime varie selon les niveaux de revenus. En revanche, les ménages aisés ne pourront pas bénéficier de la prime unique d’aide. Toutefois, ces ménages peuvent profiter des CEE (Certificats d’économie d’énergie) quand la pompe à chaleur géothermique remplace une vieille chaudière au gaz ou ou fuel.
Montant de la prime 2024 selon catégories de ménages, pour Pompe à Chaleur Géothermique
| Ménages | Prime |
|---|---|
| Très modestes – MaPrimeRénov’ Bleu | 10000 € |
| Modestes – MaPrimeRénov’ Jaune | 8000 € |
| Intermédiaires – MaPrimeRénov’ Violet | 4000 € |
| Aisés – MaPrimeRénov’ Rose | 0 € |
Montants des primes Certificats d’Économie d’Énergie (CEE), pour une Pompe à Chaleur Géothermique
| Ménages | Prime |
|---|---|
| Très modestes | 4364 € |
| Modestes | 4364 € |
| Intermédiaires | 2727 € |
| Aisés | 2727 € |
Autre critère technique : l’efficacité énergétique saisonnière
Pour que la pompe à chaleur géothermique soit éligible à la prime d’état, elle doit afficher une efficacité énergétique minimum pour le chauffage. Elle doit être :
- supérieure ou égale à 126 % si elle fonctionne à basse température ;
- supérieure ou égale à 111 % si elle fonctionne à moyenne et haute température.
Choisir un installateur en géothermie
Les qualifications
L’installation de pompe à chaleur nécessite l’intervention d’entreprises spécialisées. Elles doivent avoir la qualification QualiPAC RGE (Reconnu Garant de l’Environnement). Il s’agit en effet d’une appellation de confiance délivrée par l’AFPAC (Association Française pour les Pompes à Chaleur).
Cette certification engage l’entreprise à respecter une charte qualité afin de fournir auprès des particuliers une offre de qualité. D’une part, elle vaut pour la pompe à chaleur proposée et sa pose. D’autre part, elle couvre également les prestations de suivi de dossier, et d’informations sur les aides fiscales et financières.
Attention, la certification QUALIPAC ne permet pas au professionnel de réaliser une prestation d’audit énergétique, si celui-ci s’avèrerait nécessaire avant l’installation de la pompe à chaleur. Dans ce cas, l’entreprise doit disposer d’une autre certification, telles que CERTIBAT ou QUALIBAT.
Contrat d’entretien et maintenance
Les installateurs qualifiés RGE QualiPAC doivent systématiquement proposer un contrat d’entretien. S’agissant d’une pompe à chaleur géothermique, le particulier n’a aucune opération de maintenance à réaliser lui-même.
L’installation doit être surveillée et contrôlée tous les ans par un spécialiste, qui vérifiera notamment l’étanchéité du circuit frigorifique.
Choisir le matériel
Les certifications
La marque NF PAC est délivrée par l’AFAQ-AFNOR Certification.
Elle donne l’assurance qu’une pompe à chaleur géothermique de puissance thermique inférieure ou égale à 50 kW.
Ainsi elle sera conforme avec les différentes normes françaises, européennes et internationales en vigueur.
Par ailleurs, le marquage EUROVENT certifie ses performances. Les paramètres vérifiés sont les coefficients de performance (COP) avec un seuil minimum pour différents points de fonctionnement, la puissance thermique, et le niveau de puissance acoustique.
Les caractéristiques à connaître
Le coefficient de performance (COP) : Il représente la quantité de kWh de chaleur produits pour un kWh d’électricité consommée. Le Coefficient de performance d’une pompe à chaleur géothermique doit être le plus élevé possible et supérieur à 3,4. (Il s’agit d’une des conditions d’obtention pour l’aide MaPrimeRénov).
La puissance thermique : Elle définit la capacité de production de chaleur de la pompe. Elle est dimensionnée en fonction de l’habitat et de sa surface à chauffer. L’objectif est d’obtenir une parfaite adéquation avec les besoins, sans surconsommation ou carence en chauffage.
Liens utiles
Pour terminer, vérifiez toujours qu’un installateur bénéficie bien de la qualification sur le site de l’AFPAC (https://www.afpac.org) diffusant une liste actualisée des installateurs qualifiés.
Pour aller plus loin et maitriser toutes les étapes de son projet en géothermie (sur le site Géothermie-Perspectives en collaboration avec l’ADEME)
Arnaud Bouvard
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