Géothermie : principe, chauffage, prix, installation pompe à chaleur
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Une pompe à chaleur géothermique extrait et transforme l’énergie naturelle du sous-sol (terre ou eau souterraine) via l’utilisation de capteurs horizontaux ou verticaux pour chauffer un logement. Le coût élevé de ce type de PAC, qui va de 15 000€ à 25 000€ voire jusqu'à 40 000€ (tout compris) est vite rentabilisé grâce aux importantes aides de l'Etat et par les importantes économies d’énergie qu'elle permet.
Zoom sur les caractéristiques de cette pompe à chaleur à haute performance énergétique, ainsi que les contraintes d’installation à connaître pour faire un achat réussi !
Comment fonctionne le chauffage par géothermie ?
Moins connue que l’énergie solaire ou l’énergie éolienne, l’énergie géothermique est une parfaite alternative aux énergies fossiles pour chauffer à moindre coût son logement.
Définition et principe du chauffage par géothermie
L’énergie géothermique se définit comme la chaleur de la terre, produite naturellement en surface par les rayonnements du soleil et sous la croute terrestre par le noyau de la Terre.
Le chauffage par géothermie repose sur l’exploitation de cette énergie souterraine pour chauffer un logement. Le concept innovant de la pompe à chaleur géothermique consiste à :
- puiser l’énergie de la terre via des capteurs horizontaux ou verticaux disposés sous le terrain de l’habitation ;
- augmenter la température de l’énergie thermique puisée dans le sol (entre 4 et 12°C) via la circulation d’un fluide frigorigène dans la PAC ;
- acheminer puis distribuer la chaleur produite à la température de chauffe souhaitée (30 à 45°C selon l’émetteur de chaleur) dans le circuit de chauffage central du logement : plancher chauffant à eau et/ou radiateur eau chaude.
Les 4 types de PAC géothermiques
Il existe plusieurs types de pompe à chaleur géothermiques selon le mode de captage de la chaleur de la terre.
| Type de PAC | PAC sol-sol | PAC sol-eau | PAC eau glycolée-eau | PAC eau-eau |
|---|---|---|---|---|
| Mode de fonctionnement | Récupération de la chaleur du sol par la circulation du fluide frigorigène dans les capteurs puis envoi dans le chauffage central | Récupération de la chaleur du sol par la circulation du fluide frigorigène dans les capteurs, puis envoi de l'eau chauffée dans le circuit de chauffage central | Récupération de la chaleur du sol par la circulation d'une eau glycolée dans les capteurs puis envoi dans le chauffage central | Récupération de la chaleur d'une nappe phréatique (eau souterraine) puis envoi de l'eau chauffée dans le circuit de chauffage central |
| Capteurs | Captage horizontal | Captage horizontal | Captage horizontal ou vertical | Captage vertical |
| Emetteurs de chauffe compatibles | Plancher chauffant | Plancher chauffant, radiateurs, eau chaude sanitaire (ECS), ventilo-convecteurs | Plancher chauffant, radiateurs, eau chaude sanitaire (ECS), ventilo-convecteurs | Plancher chauffant, radiateurs, eau chaude sanitaire (ECS), ventilo-convecteurs |
| Contraintes techniques | Grande surface de terrain | Grande surface de terrain | Peu de surface de terrain | Peu de surface de terrain |
| Mode climatisation |
Les PAC sol/sol et sol/eau sont des types de moins en moins tendances sur le marché en raison de leur utilisation importante du fluide frigorigène. Néfaste pour l’environnement, ce puissant gaz à effet de serre peut également être nocif pour la santé. Ces modèles demandent également davantage de terrain et sont plus limités en termes d'usages.
A contrario, les PAC eau glycolée/eau et PAC eau/eau sont plébiscités pour leur utilisation réduite à l’essentiel du fluide frigorigène. Egalement, elles présentent d'autres atouts de taille : le mode réversible permet de rafraichir le logement pendant la période estivale et un usage ample des émetteurs de chauffe.
Les 3 modes de captage de l'énergie du sol et de l'eau
En fonction des particularités de votre terrain, plusieurs modes de captages géothermiques sont disponibles pour puiser l’énergie dans la terre :
- le captage horizontal par le sol consiste à enterrer le réseau de capteurs à une faible profondeur (entre 0,5 m et 1,6 m). Cette technique nécessite une grande surface de terrain pour pouvoir disposer les différents serpentins métalliques du réseau.
- le captage vertical par le sol consiste à forer le terrain et à enfouir des sondes géothermiques à une grande profondeur (jusqu’à 100 m). Les sondes forment un circuit fermé relié à la PAC et dans lequel transite l’eau glycolée. Ce type de captage est plus performant que le captage horizontal car la température à ce niveau de profondeur est plus stable qu’à la surface.
- le captage vertical par nappe phréatique consiste à puiser l’énergie d’une eau souterraine via un puits de forage. Ce type de captage nécessite de creuser en règle générale deux puits : un puits d’aspiration pour capter l’énergie de l’eau et un puits de restitution pour déverser l’eau puisée après utilisation par la pompe à chaleur. Un mode de captage parfait pour éviter le gaspillage ! D’autre part, la température stable de l’eau souterraine (entre 10 et 12°C toute l’année) permet d’obtenir un haut rendement énergétique.
Puissance et rendement énergétique des PAC géothermiques
Le choix du modèle de pompe à chaleur géothermique se base sur deux principaux facteurs.
La puissance
La puissance calorifique de l’appareil représente la capacité de production de chaleur de la pompe. En moyenne, la puissance du PAC géothermique se situe entre 5 et 20 kW.
Le dimensionnement de l’appareil doit être déterminé en fonction des besoins énergétiques (surface à chauffer, nombre d’émetteurs de chauffe installé, etc.) et des contraintes du logement (niveau de l’isolation thermique, hauteur sous-plafond des pièces, etc.) ;
Le COP
Le coefficient de performance (COP) représente le nombre de kWh d’énergie produite pour un 1 kWh d’électricité consommée. Plus le COP est élevé, moins vous consommez d’électricité !
La PAC géothermique fait partie des modèles de pompes à chaleur les plus performants avec en moyenne un COP 5 ou 6 et jusqu’à COP 8.
D’autre part, la performance d’une pompe à chaleur géothermique est constante toute l’année. L’énergie de la terre a une température stable et n’est pas soumis aux aléas climatiques comme pour les pompes à chaleur aérothermiques (air-air et air-eau).
Vous pouvez ainsi profiter d’un confort thermique durable sans avoir recours à un chauffage d’appoint.
Installation de la pompe à chaleur géothermique : attention aux contraintes techniques !
Malgré leur haute performance énergétique, les différents types de pompes à chaleur géothermiques n’ont pas autant le vent en poupe que leurs cousines aérothermiques (PAC air-air et PAC air-eau).
En 2020, sur près de 990 000 PAC vendues en France : 812 000 étaient des PAC air-air, 175 000 des PAC air/eau et seulement 2 500 unités de PAC géothermiques. Au total, environ 200 000 particuliers se chauffent grâce à une pompe géothermique en France (Source : Ministère de la Transition énergétique).
La raison de cette timide poussée sur le marché tient principalement aux contraintes d’installation de ces systèmes de chauffage par géothermie.
En premier lieu, il est évidemment indispensable d’avoir un habitat individuel avec un terrain pour pouvoir poser le réseau de capteurs.
Ensuite, les travaux se composent généralement de différents chantiers de gros œuvre très complexes à mettre en place : forage des puits, creusement des tranchées pour les capteurs horizontaux, aplanissement du terrain, raccordement de la PAC, etc.
D’autre part, différentes autorisations administratives sont obligatoires à l’installation d’une PAC géothermiques :
- une autorisation de la DRIRE (Direction Régionale de l’Industrie, de la Recherche et de l’Environnement) pour une PAC avec capteurs verticaux ;
- une autorisation de la mairie pour les modèles avec capteurs horizontaux.
Quels prérequis au niveau du terrain pour pouvoir installer une PAC géothermique ? Le captage horizontal par le sol nécessite d’avoir une grande surface de terrain : au moins 2 fois la taille de la surface à chauffer. Aussi, il faudra veiller à réaliser une étude de terrain par une société de forage afin d’étudier les contraintes d’installation. D’autre part, toutes les techniques de captage doivent respecter des distances minimales entre les arbres, les zones de circulation ainsi que les bâtiments environnants.
Le coût d'une PAC géothermie : forage, achat, entretien
Le chauffage par géothermie fait partie des modes de chauffe les plus onéreux sur le marché. Le prix d’une pompe à chaleur géothermie oscille en moyenne entre 15 000 € à 25 000 € (pose comprise) selon les modèles. Le tarif de certains modèles peuvent même atteindre 40 000 € selon les contraintes d’installation de la PAC, la puissance et le COP.
En effet, les modes de captage entraînent des frais de pose variés qui impactent fortement le montant du budget global pour une pompe à chaleur géothermique :
- le prix de la PAC avec captage horizontal (pose comprise) se situe entre 15 000 € et 20 000 € en moyenne avec des frais d'installation entre 1 500 € et 3 000 € ;
- le captage vertical au sol ou sur nappe phréatique implique des travaux de forage conséquents. Le tarif de la pompe à chaleur eau/eau par captage vertical (pose comprise) peut largement dépasser les 25 000 € pour atteindre 40 000 €. Les frais d'installation seuls peuvent se situer dans une fourchette de prix entre 6 000 € et 10 000 €
Au coût d’achat et d'installation, il faudra également prévoir le contrat d’entretien de la PAC géothermique. Comptez entre 200 € et 450 € selon les prestations proposées (réglage et maintenance classique, prestations de remplacement de pièces usagées, dépannage, etc.).
Les aides financières à l'achat d’une pompe à chaleur géothermie
Ce typde de PAC représente un investissement financier important pour de nombreux ménages. Heureusement, ce type de dispositif de chauffe est reconnu pour ses économies d’énergie ainsi que pour son impact faible sur l’environnement - contrairement aux chaudières par exemple. Ainsi, vous pouvez réduire de 70% en moyenne le montant de votre facture de chauffage (par rapport à un chauffage électrique classique), voire intégralement !
Il est aussi possible d’obtenir une aide financière pour sa pompe à chaleur au titre de la rénovation énergétique de son logement (ou en construction neuve).
| Nom du dispositif | Montants moyens de l'aide |
|---|---|
| Aide Plan Géothermie | 5 000 € sans conditions de revenus, pour remplacer sa vieille chaudière gaz ou fioul |
| MaPrimeRenov' | Jusqu'à 10 000 € + 1000 € si c'est pour remplacer sa vieille chaudière gaz ou fioul |
| Prime Certificat d'économies d'énergie | Jusqu'à 4 364 € + 1000 € si c'est pour remplacer sa vieille chaudière gaz ou fioul |
| Coup de pouce chauffage | Entre 2 500 € à 4 000 € |
| TVA abaissée à 5,5 % | Application d'un taux réduit de 5,5 % au lieu de 20 % sur le montant de la facture globale |
| Eco-prêt à taux zéro | jusqu'à 50 000 € d'emprunt à 0% d'intérêt |
| Aide des collectivités territoriales | Montants variables en fonction de la région d'habitation |
| Chèque énergie | De 48 € à 277 € |
| Dispositif Denormandie | Crédit d'impôt représentant une réduction jusqu'à 21 % de l'impôt sur le revenu |
| Exonération taxe foncière | De 50 à 100 % de réduction en fonction du montant des travaux énergétiques dans un logement ancien (antérieur à 1989) |
✅ Les conditions d’éligibilité générales de la pompe à chaleur géothermiques aux aides et crédits d’impôt :
- respecter des conditions de revenus ;
- faire appel à un installateur chauffagiste RGE ;
- acheter un modèle avec un rendement énergétique supérieur ou égal à 111% (émetteurs de chauffe à basse température) ou 126% (émetteurs de chauffage à haute température).
L’entretien à prévoir pour une PAC géothermique
Pour assurer une longue durée de vie à sa pompe à chaleur géothermique, il est indispensable de veiller à sa maintenance régulière.
D’autre part, la réglementation impose un contrôle obligatoire tous les deux ans des appareils d’une puissance entre 4 kW et 70 kW. Néanmoins, un entretien de sa pompe à chaleur tous les ans est vivement recommandé afin de se prémunir d’éventuelles pannes.
La souscription d’un contrat d’entretien de sa PAC géothermique auprès de professionnels chauffagistes certifiés permet d’avoir un contrôle rigoureux de l’appareil de chauffe avec des points de vérification précis (organes internes, pression de l’eau, panneau de commande, etc.) ainsi que de réglages afin d’optimiser la consommation d’électricité de la pompe à chaleur.
Les avantages et inconvénients par rapport aux PAC aérothermiques
En résumé, une pompe à chaleur géothermique est un système de chauffe avec une haute performance énergétique. L’investissement élevé de départ est vite rentabilisé (5-6 ans) par les substantielles économies d’énergie.
Néanmoins, quelques contraintes sont à prendre en considération, surtout à l'heure de la comparaison avec l'aérothermie.
Zoom sur les avantages et les inconvénients de la PAC géothermique :
| 👍 Avantages | 👎 Inconvénients |
|---|---|
| Eligibilité aux aides financières gouvernementales et subventions privées | Système de chauffage couteux à installer : entre 15 000 € 40 000 € |
| Performance de l'appareil stable sur l'année via l'utilisation de l'énergie de la terre | Présence obligatoire d'une nappe phréatique à proximité du logement (capteurs verticaux ) ou d'un terrain d'une grande surface (capteurs horizontaux) |
| Quatre fonctionnalités possibles : chauffage, eau chaude sanitaire, climatisation et chauffage piscine | Mode rafraichisseur uniquement sur capteurs verticaux : PAC eau glycolée/eau et PAC eau/eau |
| Haut rendement énergétique avec un COP 4 minimum et reliable à un ballon tampon | Installation très complexe (forage, tranchées) avec de nombreuses autorisations administratives à prévoir |
| Chauffage d'appoint non nécessaire | Peu d'entreprises spécialisées en géothermie |