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Au-delà de plusieurs dizaines de centimètres, la température du sol évolue de façon limitée tout au long de l’année, y compris dans les zones froides. Elle est en effet peu influencée par l’air extérieur, les couches supérieures du sol agissant comme un isolant. En revanche le soleil et l’eau d’infiltration viennent accumuler de la chaleur dans les couches superficielles du sol.

Avec des capteurs enterrés constitués de boucle de tuyauterie parcourue par un fluide (frigorigéne ou eau glicolée) il est possible de prélever cette chaleur. L’association à une Pompe à Chaleur permet d’amener cette énergie prélevée dans le sol à une température compatible avec l’installation de chauffage.

Il existe deux grandes familles de capteurs dans le sol :

Les PAC enterrées sur capteurs enterrés horizontaux

Le capteur est constitué par un réseau de tubes de polyéthylène ou de cuivre gainés de polyéthylène enterrés horizontalement à une profondeur comprise entre 0,60 m et 1,20 m. Dans le capteur circule le fluide caloporteur. Cela peut être une solution d’eau et d’antigel (l’eau prélève les calories du sol en circulant dans le réseau de tubes et les transfert à la PAC via un échangeur appelé évaporateur) ou du fluide frigorigène (on parle alors de système à détente directe sol/sol ou sol/eau).

Afin d’obtenir la puissance calorifique nécessaire pour combattre les déperditions d’un logement neuf, la surface de capteur nécessaire est d’environ 1,5 à 2 fois la surface à chauffer.

Les capteurs horizontaux doivent respecter certains principes de pose :

La longueur totale des tubes d’un capteur horizontal dépasse plusieurs centaines de mètres et sont repliés en boucles distantes d’au moins 40 cm pour éviter un prélèvement trop important de la chaleur du sol.
Le capteur doit se trouver à plus de 2 m des arbres et à plus de 3 m des fondations de bâtiments, des puits fosses septiques ou des réseaux d’évacuation.
La surface au-dessus du capteur doit être perméable (pas de terrasse ou de construction) afin de permettre un bon rechargement du capteur.
Le remblaiement au-dessus du capteur devra être réalisé avec précaution et en respectant des règles de mise en œuvre strictes afin d’éviter les risques d’endommagement (blessure, percement ou écrasement) du capteur lors de cette phase.

Les pompes à chaleur géothermales sur capteurs enterrés horizontaux sont mis en œuvre dans le secteur résidentiel principalement du fait de la surface de terrain requise (1,5 à 2 fois la surface chauffée). On peut noter qu’à ce jour les PAC sur capteurs horizontaux constituent le système géothermique le plus largement répandu sur le marché résidentiel français.

Les PAC enterrées sur capteurs enterrés verticaux

Le capteur vertical est constitué généralement d’une sonde formée d’un double tube en U en polyéthylène dans lequel circule en circuit fermé une solution d’eau et d’antigel. Cette sonde est disposée dans un forage pouvant atteindre des profondeurs de 80-100 m voire plus. La puissance soutirée au sol retenue pour le dimensionnement est de 50W/m de forage, ce qui donne à titre indicatif pour des logements neufs, environ un mètre de profondeur forée par m² de surface à chauffer. Il est possible de réaliser un ou plusieurs forages espacés d’au moins 10 m pour obtenir la puissance nécessaire au chauffage du logement.

Cette solution, plus onéreuse que les capteurs horizontaux, a l’avantage de limiter les contraintes de terrain et d’emprise au sol. Elle convient pour chauffer des maisons individuelles, mais aussi de petits ensembles de logements et d’immeubles de bureaux qui sont limités par la surface environnante.

Pour réaliser les forages, il est nécessaire de faire appel à une entreprise de forage qualifiée (le bureau de recherches géologiques et minières – BRGM – gère une liste de foreurs engagés dans une démarche de qualité avec ADEME et EDF - http://www.geothermie-perspectives.fr/01-je-chauffe-ma-maison/03-acteurs-01.htm) et de respecter les procédures administratives concernant la protection des sous-sols (http://www.geothermie-perspectives.fr/01-je-chauffe-ma-maison/02-reussir-04.html). Cette liste de foreur est également accessible sur le site Internet de Promotelec.