Système géothermique

Les systèmes de pompe à chaleur pour récupération d'énergie sur boucle d'eau ont gagné rapidement en popularité pour les applications résidentielles et commerciales en raison de leur rendement élevé, de leurs faibles émissions de carbone et de leurs faibles coûts du cycle de vie. Même si leur popularité est plutôt récente, les systèmes géothermiques existent depuis plus de 30 ans et sont utilisés pour une multitude d’applications, notamment dans des bureaux, des écoles, des établissements de soins de santé, des infrastructures de loisirs, des appartements, des condominiums et des résidences unifamiliales. Le Département de l’énergie des États-Unis et l’Agence de protection de l’environnement des États Unis reconnaissent depuis longtemps les systèmes géothermiques comme étant parmi les systèmes les plus écologiques et écoénergétiques disponibles pour le chauffage et de refroidissement des bâtiments.

Cette popularité relativement récente est accompagnée de multiples avantages qui rendent plus attrayant l’investissement dans un système géothermique :

  • Le nombre d’installateurs de boucles géothermiques a augmenté de façon exponentielle en partie en raison de la croissance explosive des installations résidentielles et des applications commerciales.
  • Les organismes fédéraux ou d’état ont annoncé des mesures incitatives, notamment des programmes de remises et des crédits d’impôt, pour l’installation de systèmes géothermiques. Les services publics locaux se sont aussi engagés à offrir des remises.

Boucle fermée à la verticale
(AHRI 330/ISO 13256 1)

Boucle fermée à l’horizontale
(AHRI 330/ISO 13256 1)

Geothermal - Vertical Closed Loop Geothermal - Horizontal Closed Loop

Ce système géothermique est parfaitement adapté aux projets déployés dans un espace restreint. Des trous de forage de 150 pi à 400 pi de profondeur sont creusés à la verticale selon les considérations de conception nécessaires au conditionnement du bâtiment. Un tuyau d’alimentation/de retour en plastique de type polyéthylène est inséré dans les trous et les puits sont reliés en parallèle à retour inversé de façon à permettre à l’eau de circuler uniformément dans le champ de forage. Les températures du circuit varient de 37 F à 95 F (de 3 C à 35 C). Il est recommandé de faire appel à des concepteurs d’expérience afin d’établir le nombre de trous de forage à creuser ainsi que leur profondeur.

Ce système est similaire au circuit à boucle verticale à la différence qu’il présente une série de boucles parallèles installées dans des tranchées puis remblayées à environ 5 pi dans le sol. Les tuyaux peuvent être disposés selon un modèle par quatre ou par six. Ce type de conception convient parfaitement aux projets où l’espace physique n’est pas limité—de 1 500 à 2 000 pi2 est nécessaire par tonne de refroidissement—ou dans un lieu où le forage est interdit. Les boucles horizontales ne sont généralement pas utilisées dans des zones urbaines en raison de leur disponibilité limitée et du coût élevé des terrains.

Boucle fermée d’eau de lac ou d’étang
(AHRI 330/ISO 13256 1)

Boucle ouverte de puits
(AHRI 325/ISO 13256 1)

Geothermal - Surface Water Closed Loop Geothermal - Open Loop Well Water

Ce système géothermique prévoit des boucles directement installées dans un lac ou un étang près du bâtiment (plan d’eau naturel ou construit pour des raisons d’ordre esthétique ou de drainage), ce qui en fait une application hautement efficace et économique. Des groupes de serpentins en polyéthylène sont utilisés selon une conception à retour inversé. Des concepteurs d’expérience doivent être mandatés afin de s’assurer que le plan d’eau puisse satisfaire aux charges du bâtiment. Les problèmes associés aux débris emportés par les inondations ou les besoins en matière d’accès du public peuvent limiter l’usage de cette application.

Ce système utilise l’eau souterraine afin de réduire ou d’augmenter la chaleur de l’eau dans la boucle. Il est généralement utilisé dans les régions où les eaux souterraines sont abondantes. L’eau est habituellement déversée dans l’aquifère. L’avantage premier est que la température de l’eau de puits est constante (environ 50 degrés Fahrenheit ou 10 degrés Celsius), permettant un fonctionnement hautement efficace à un coût d’installation relativement faible. Un échangeur thermique intermédiaire est ajouté dans de nombreux cas afin d’isoler la boucle raccordée aux unités des eaux souterraines et ainsi réduire les coûts d’entretien. Ce système est généralement muni de puits d’alimentation et de puits de retour. Certains états prescrivent des exigences quant à la profondeur des puits de retour qui doit être approuvée par l’Agence de protection de l’environnement des États Unis. L’eau doit être testée et des filtres à tamis sont habituellement requis étant donné qu’une eau de mauvaise qualité peut contribuer à augmenter l’entartrage de l’échangeur thermique et que les solides en suspension peuvent entraîner son érosion.

Produits applicables