Entre 100 et 300 mètres
Il s’agit de la profondeur standard du forage pour l’installation d’une sonde géothermique. La profondeur exacte dépend du besoin de chauffage, des propriétés du sous-sol et des éventuelles exigences en matière de protection.
Fonctionnement d’une pompe à chaleur à sonde géothermique
Une pompe à chaleur qui fonctionne avec une sonde géothermique, également appelée pompe à chaleur saumure/eau, exploite la chaleur naturellement présente dans le sol. Un tuyau en plastique en forme de U est installé verticalement dans le sol, souvent à une centaine de mètres de profondeur, parfois plus. Un liquide caloporteur composé d’un mélange d’eau et d’antigel, autrement dit la saumure, circule dans ce tuyau. Sur son passage, il absorbe la chaleur du sous-sol et la transporte jusqu’à la pompe à chaleur. Dans cette dernière, la température de la saumure est élevée à l’aide d’un circuit frigorigène jusqu’à atteindre le niveau requis, et l’énergie thermique est ensuite transférée au système de chauffage. Cette énergie peut être utilisée à la fois pour chauffer les locaux et l’eau sanitaire et, dans le cadre du refroidissement passif, pour climatiser les locaux l’été.
En raison du prélèvement de la chaleur, avec le temps, le sous-sol peut refroidir localement. La régénération du sol, autrement dit le fait que celui-ci se réchauffe, s’effectue de manière passive lorsque la chaleur provenant des couches inférieures du sous-sol remonte. Toutefois, elle peut aussi être encouragée par l’acheminement volontaire dans le sol de la chaleur provenant de la surface. Ainsi, la chaleur présente dans le sous-sol est toujours disponible et peut être utilisée de manière durable.
La température constante du sous-sol constitue un gros avantage : à une profondeur d’environ 10 à 15 mètres seulement, la température se situe entre 8 et 12 °C, et ce tout au long de l’année. Elle augmente ensuite d’environ 3 °C tous les 100 mètres. Cette stabilité permet un fonctionnement efficace et uniforme des pompes à chaleur, indépendamment des conditions météorologiques ou de la saison.
Des informations complémentaires sur la chaleur du sous-sol sont disponibles sur la page Géothermie. Des informations complémentaires sur les différents types de pompes à chaleur sont disponibles sur la page Pompes à chaleur.
Déroulement du forage géothermique, profondeur et autorisation
Un forage ayant pour but l’installation d’une sonde géothermique nécessite une autorisation des autorités cantonales compétentes. Dans un premier temps, il convient d’analyser le site afin de contrôler qu’il se prête à l’installation de sondes géothermiques. La plupart des cantons disposent à cet effet de cartes d’admissibilité. Celles-ci indiquent les zones dans lesquelles des sondes géothermiques peuvent être placées sans condition, les zones dans lesquelles des conditions spéciales s’appliquent, et les zones dans lesquelles les forages géothermiques sont interdits (p. ex. en raison d’exigences en matière de protection de l’eau potable).
Une foreuse adéquate est utilisée pour percer un trou d’un diamètre compris entre 14 et 18 cm, et d’une profondeur de 100 mètres ou plus. Une fois que la profondeur souhaitée est atteinte, la sonde est installée dans le trou. Le puits de forage est ensuite comblé à l’aide d’un matériau conduisant la chaleur (processus de remblayage). Cette étape permet de s’assurer que la sonde est bien en contact avec le sous-sol et peut ainsi transmettre la chaleur de manière durable et efficace. Enfin, la sonde est raccordée au système de pompe à chaleur. Les tuyaux sont remplis de saumure et leur étanchéité est contrôlée. Sur le chantier, une surface d’au moins 30 à 32 m² est nécessaire pour pouvoir stocker les appareils et le matériel.
Les avantages des pompes à chaleur à sonde géothermique
Les pompes à chaleur fonctionnant avec une ou plusieurs sondes géothermiques présentent une grande efficacité : 1 kWh d’électricité permet d’obtenir entre 4 et 5 kWh de chaleur. Des mesures de terrain montrent que les pompes à chaleur saumure/eau atteignent un coefficient de performance annuel de 4,6.
À condition que le site soit adapté sur le plan géologique et que l’ensemble des prescriptions soient respectées, de tels systèmes sont intéressants en particulier pour les maisons individuelles et les immeubles collectifs, pour les bâtiments industriels et commerciaux, et pour les bâtiments publics. Les coûts d’exploitation sont faibles.
Ces systèmes génèrent moins d’émissions de CO2 que les systèmes de chauffage fossiles.
Les sondes géothermiques peuvent également être utilisées en été pour refroidir les locaux.
Les pompes à chaleur géothermiques (saumure/eau) et les pompes à chaleur air/eau fonctionnent selon le même principe : elles extraient la chaleur de leur environnement et la convertissent en énergie exploitable à des fins de chauffage. La différence réside dans la source de chaleur. En effet, tandis que les pompes à chaleur saumure/eau utilisent la chaleur du sol, les pompes à chaleur air/eau tirent leur énergie de l’air ambiant. En outre, les pompes à chaleur saumure/eau fonctionnent de manière efficace toute l’année, car, dans le cadre d’une exécution correcte et d’une exploitation optimale, la température du sous-sol reste constante. Les pompes à chaleur air/eau, en revanche, voient leur efficacité fluctuer en fonction de la température extérieure.
