Les pompes à chaleur (PAC) géothermiques puisent la chaleur dans le sol à faible ou grande profondeur ou encore dans l’eau par l’intermédiaire de forage dans une nappe phréatique. Elles assurent le chauffage l’hiver et selon les modèles le rafraîchissement l’été et le chauffage de l’eau sanitaire.

Le principe d’une pompe à chaleur géothermique est de prélever un peu de chaleur dans le sol, d’augmenter son niveau de température par un système de compression (comme un réfrigérateur à l’envers) pour enfin la restituer dans le logement. La pompe à chaleur agit ainsi comme une chaudière dont le carburant est la chaleur de la terre provenant pour l’essentiel du rayonnement solaire et de la migration des eaux de pluie dans le sol..

Deux grandes familles de PAC géothermiques

Toutes les PAC géothermiques captent les calories par le biais d’un réseau de tubes enterrés dans le sol mais plusieurs techniques existent : soit les capteurs sont placés en configuration horizontale soit en configuration verticale (sondes géothermiques verticales) qui peuvent ou non puiser l’énergie dans une nappe phréatique.

Les capteurs horizontaux

La technique : Les capteurs horizontaux sont des tubes de polyéthylène ou de cuivre gainés de polyéthylène. Ils sont installés en boucles enterrées horizontalement à faible profondeur (de 0,60 m à 1,20 m ). Dans ces boucles circule en circuit fermé un fluide qui peut être soit de l’eau additionnée d’antigel ou du fluide frigorigène de la pompe à chaleur (gaz). La longueur totale des tubes d’un capteur horizontal dépasse plusieurs centaines de mètres. Les boucles doivent être distantes d’au moins 40 cm , pour éviter un prélèvement trop important de la chaleur du sol.

Les capteurs horizontaux peuvent équiper une PAC :

• à détente directe (un seul circuit fermé où circule un fluide frigorigène dans la pompe, les capteurs et les émetteurs de chaleur),
• une PAC à fluides intermédiaires (trois circuits où circulent du fluide frigorigène dans la pompe à chaleur,de l’eau additionnée d’antigel dans les capteurs et de l’eau chaude dans les émetteurs de chaleur)
• ou une PAC mixte (deux circuits où circulent côté capteur et PAC un fluide frigorigène et côté émetteurs de chaleur de l’eau chaude).

La chaleur peut être transmise par plancher chauffant, par radiateurs basses températures, ventiloconvecteurs ou système centralisé d’air pulsé. La production d’eau chaude sanitaire n’est pas forcément assurée par la PAC.

Les inconvénients : La surface de capteur nécessaire est estimée de 1,5 à 2 fois la surface habitable à chauffer soit pour une maison de 150 m² , entre 225 et 300 m² de jardin. Ce système demande donc nécessairement du terrain. De plus, les capteurs étant peu profonds, la surface monopolisée à l’extérieur doit répondre à certaines règles : Se trouver à plus de 2 m des arbres, plus d’ 1,50 m des réseaux enterrés non hydrauliques et plus de 3 m des fondations, des puits, des fosses septiques ou des réseaux d’évacuation. Les fluctuations de températures à peu de profondeur influencent beaucoup les performances de la PAC.

Les avantages : L’installation des capteurs reviennent beaucoup moins chers en travaux de terrassement que dans le cas de capteurs verticaux. Aucune demande administrative spécifique n’est demandée.

Les capteurs verticaux (sondes géothermiques)

La technique : Les capteurs verticaux sont constitués de deux tubes de polyéthylène formant un U installés dans un forage ( 80 m de profondeur). Les tubes sont scellés dans le forage par du ciment. Les deux tubes doivent être distants d’au moins 10 m l’un de l’autre. Dans ces tubes circule en circuit fermé de l’eau additionnée de liquide antigel. Les capteurs à verticaux peuvent équiper exclusivement les PAC à fluides intermédiaires (trois circuits où circulent du fluide frigorigène dans la pompe à chaleur,de l’eau additionnée d’antigel dans les capteurs et de l’eau chaude dans les émetteurs de chaleur).

La chaleur peut être transmise par plancher chauffant, par radiateurs basses températures, ventiloconvecteurs ou système centralisé d’air pulsé. La production d’eau chaude sanitaire n’est pas forcément assurée par la PAC.

Les inconvénients : Les sondes géothermiques sont plus délicates à poser que les capteurs verticaux. Cela nécessite l’intervention d’une entreprise de forage qualifiée et de respecter les procédures administratives concernant la protection des sous-sols (DRIRE et DDASS doivent être contactés et éventuellement la DIREN). De plus, le forage coûte cher, de l’ordre de 100€ à 150€ par mètre linéaire.

Les avantages : L’emprise au sol est faible par rapport à des capteurs horizontaux. Ce type de PAC est beaucoup plus performant quelle que soit la température hivernale puisque les capteurs sont installés plus profondément ce qui permet de garder une température constante de captage.

Les aides possibles à l’installation

L’acquisition d’une pompe à chaleur ouvre droit à un crédit d’impôt de 50% du coût du matériel TTC hors frais de pose sous condition qu’elle soit destinée à une résidence principale neuve, ancienne ou encore en construction. Pour les pompe à chaleur de type géothermique ou air / eau le crédit d’impôt est accordé uniquement aux installations ayant un COP supérieur ou égal à 3 Un crédit d’impôt est également accordé pour l’achat d’une PAC air/air mais selon des critères plus restrictifs. Un taux de TVA réduit à 5,5% peut également être obtenu pour la fourniture et l’installation d’une pompe à chaleur dans une résidence principale ou secondaire achevée depuis plus de deux ans. D’autres organismes peuvent également le cas échéant apporter des aides notamment l’Agence nationale pour l’amélioration de l’habitat (ANAH) si le logement a plus de quinze ans et qu’il est la résidence principale de son propriétaire ou celle d’un locataire. Certaines régions ajoutent quelques aides également.

Avertissement : Les pompes à chaleurs sont des appareils plutôt sophistiqués. Leur conception, leur dimensionnement et leur pose exigent un savoir-faire spécifique. Toutes les PAC doivent faire l’objet du marquage Eurovent.