Récupération des calories pour une PAC

La récupération des calories dans l’air est couramment utilisée. La mise en œuvre est simple, sans gros travaux, peu cher et le système est peu encombrant. En zone climatique tempérée le COP (Qu'est-ce que le COP) est bon. La solution « inverter » permet de dégeler la PAC lorsque la température est faible.

Cependant lorsque la température est trop faible (température moyenne minimum < -15°C), il devient trop difficile de capter les calories. Les performances sont insuffisantes.  Rappelons que l’air est le meilleur isolant connu et présente une faible densité, donc peu de calories. Il faut brasser une grande quantité d’air afin de capter les calories. La solution « inverter » permet de dégivrer la PAC mais tue les performances. Il est possible d’utiliser une résistance électrique mais la facture énergétique s’élève. 

A noter, le fonctionnement de ses PAC génère du bruit à cause de la rotation des pales. 

L’eau est une source froide excellente grâce à ses qualités physiques. C’est un très bon caloporteur (très grande capacité calorifique). Sous terre (+5metres), la température extérieure n’a que très peu d’impact sur l’eau. Cela permet d’avoir une eau comprise entre 11° et 13°. Avec une pompe à chaleur aqua thermie, cela permet de couvrir tous les besoins calorifiques de la maison.

Il est important de respecter une distance entre le puits de soutirage et le puits de rejet (une dizaine de mètres) et l’écoulement naturel (soutirage en amont et rejet en aval). 

Les puits nécessitent des travaux couteux et la consommation électrique de la pompe de relevage grève la performance globale. Surtout si l’eau est puisée à grande profondeur.

La géothermie à le vent en poupe ces dernières années.  Plus de problèmes de température. La terre présente une conductivité thermique et une capacité thermique intéressante. Elle accumule la chaleur et la restitue ensuite. Ce qui permet d’avoir une température constante toute l’année. Il faut néanmoins être au minimum à plus de 1,5 mètres (A cette profondeur la terre ne gele pas en hiver). Pour capter les calories présentes dans la terre, on utilise des capteurs plans (horizontaux), des capteurs verticaux et depuis peu des corbeilles géothermiques. Ensuite, dans le tube, on peut faire couler soit de l’eau glycolée (un antigel) soit du fluide frigorigène.

Voyons les différentes manières de capter les calories dans la terre:

Le capteur horizontal à eau glycolée convient parfaitement aux terrains pentus. En été, étant donné que la température est constante, ce genre d’installation permet de faire couler de l’eau froide dans les planchers et ainsi rafraichir la maison. On appelle cela le « free cooling ».

Le coût est onéreux du fait des composants additionnels : circulateur, vase d’expansion, distributeurs, détecteur de débit d’eau glycolée.

Le circuit froid est un tube de cuivre gainé de polyéthylène dans lequel passe un fluide frigorigène. Le terrain peut être en pente légère avec un dénivelé de 2 mètres maximum. A savoir que l’installateur peut tricher avantageusement en creusant plus en haut de la pente et moins en bas. Ce genre d’installation permet de capter les calories jusqu’à -15° et permet de fournir toute l’électricité nécessaire dans le foyer.

Le capteur plan à fluide frigorigène n’accepte que des faibles pentes, car sinon l’huile vient boucher la partie la plus basse du circuit. Le free cooling est de plus impossible.  Lors de l’installation, un frigoriste est nécessaire pour gérer le fluide frigorigène et plus la quantité de fluide est grande, plus le potentiel de pollution est important.

Pour éviter que le capteur plan de se déterre ou perde en efficacité au bout de quelques hivers il faut :
- éviter un pas de pose trop faible et une puissance linéique trop importante par rapport au terrain

- enfouir suffisamment le circuit afin d’avoir un poids de la terre suffisant lors du dégel

- une bonne qualité de terre sans trop de pierres et qui ne se compacte pas dans le temps

- surtout ne pas oublier un lit de sable lorsque le terrain est caillouteux

Cette méthode est la même que les capteurs à eau glycolée, sauf que cette fois ci, les capteurs sont en profondeur sous forme de U. Il faut deux ou quatre tubes, appelés sondes géothermique plongés dans un forage de 20 ou 100m de profondeur. Il est évident que plus on creuse profond, plus on a de chance de tomber sur de l’eau donc d’avoir une qualité d’échange excellente et la régénération du terrain assuré l’été. Cette solution est possible quelque soit la nature du terrain. Il est possible de faire fonctionner la pompe en free cooling. Et cette solution permet de couvrir la totalité des besoins calorifiques de l’habitation.

Ce circuit présente plusieurs inconvénients. Le coût du forage est élevé, il faut nécessairement passer par une entreprise spécialisée car les circuits ne sont pas disponibles partout (vendus en Suisse et en Allemagne), et il faut une autorisation de la DRIRE.

Récemment apparu, les corbeilles géothermiques sont un compromis entre les capteurs plans et les forages profonds. Ce sont les mêmes tubes que pour les capteurs plans à eau glycolée avec également un mélange antigel à l’intérieur. Ce panier est enfoui à 2 mètres de profondeurs. Les performances sont bonnes en hiver et indépendantes de la température extérieure. Cette solution est adéquate pour des terrains de faible surface. Il suffit un tractopelle ou une pelleteuse pour creuser (notons qu’actuellement rien n’interdit de creuser la terre). Cela permet de couvrir les besoins calorifiques du foyer, de fonctionner en free cooling et reste relativement peu cher par rapport aux autres solutions. 

Cependant, la terre joue un rôle fondamental (humidité, granulométrie). De plus la terre à tendance à se tasser au niveau où sont enterrées les corbeilles. Et enfin, seul les arbustes ou de la pelouse peuvent recouvrir la surface. Surtout pas d’arbres !

Encore peu répandue mais la solution existe belle et bien. Le principe est simple. Lorsque la température est élevée, elle chauffe les galets ou le béton. A l’inverse, quand la température est faible, le circuit à eau glycolée capte les calories alors stockées dans les galets ou le béton et permet de les restituer dans le milieu intérieur. 

Cela nécessite néanmoins une habitation présentant de très faibles déperditions.

Pour aller plus loin:

>> Comment restituer les calories dans le milieu intérieur ?
>> Les avantages d'une PAC
>> Les inconvénients d'une PAC
>> Les différents types de pompes à chaleur