Les pompes à chaleur géothermiques (GHP), parfois appelées pompes à chaleur géothermiques, couplées au sol, géothermiques ou à l'eau, sont utilisées depuis la fin des années 1940. Ils utilisent la température relativement constante de la terre comme milieu d'échange au lieu de la température de l'air extérieur.
Bien que de nombreuses régions du pays connaissent des températures saisonnières extrêmes – de la chaleur torride en été au froid glacial en hiver – à quelques mètres sous la surface de la terre, le sol reste à une température relativement constante. Selon la latitude, les températures du sol varient de 45°F (7°C) à 75°F (21°C). Comme dans une grotte, la température du sol est plus chaude que l’air au-dessus en hiver et plus fraîche que l’air en été. Le GHP profite de ces températures plus favorables pour devenir très efficace en échangeant de la chaleur avec la terre via un échangeur de chaleur géothermique.
Comme toute pompe à chaleur, les pompes à chaleur géothermiques et à eau sont capables de chauffer, de refroidir et, si elles en sont équipées, de fournir de l'eau chaude à la maison. Certains modèles de systèmes géothermiques sont disponibles avec des compresseurs à deux vitesses et des ventilateurs variables pour plus de confort et d'économies d'énergie. Par rapport aux pompes à chaleur aérothermiques, elles sont plus silencieuses, durent plus longtemps, nécessitent peu d’entretien et ne dépendent pas de la température de l’air extérieur.
Une pompe à chaleur bi-source combine une pompe à chaleur aérothermique et une pompe à chaleur géothermique. Ces appareils combinent le meilleur des deux systèmes. Les thermopompes à double source ont des indices d’efficacité plus élevés que les unités à air, mais ne sont pas aussi efficaces que les unités géothermiques. Le principal avantage des systèmes à double source est qu’ils coûtent beaucoup moins cher à installer qu’une seule unité géothermique et fonctionnent presque aussi bien.
Même si le prix d'installation d'un système géothermique peut être plusieurs fois supérieur à celui d'un système à air de même capacité de chauffage et de refroidissement, les coûts supplémentaires peuvent être réinvestis sous forme d'économies d'énergie dans 5 à 10 ans, en fonction du coût de l'énergie et du coût de l'énergie. les incitations disponibles dans votre région. La durée de vie du système est estimée à 24 ans pour les composants internes et à plus de 50 ans pour la boucle de terre. Il y a environ 50 000 pompes à chaleur géothermiques installées chaque année aux États-Unis.
Types de systèmes de pompe à chaleur géothermique
Il existe quatre types de base de systèmes de boucle de terre. Trois d’entre eux – horizontal, vertical et étang/lac – sont des systèmes en boucle fermée. Le quatrième type de système est l’option en boucle ouverte. Plusieurs facteurs tels que le climat, les conditions du sol, les terrains disponibles et les coûts d'installation locaux déterminent ce qui convient le mieux au site. Toutes ces approches peuvent être utilisées pour des applications dans les bâtiments résidentiels et commerciaux.
Systèmes en boucle fermée
La plupart des pompes à chaleur géothermiques en boucle fermée font circuler une solution antigel dans une boucle fermée – généralement constituée d'un tube de type plastique haute densité – enfouie dans le sol ou immergée dans l'eau. Un échangeur de chaleur transfère la chaleur entre le réfrigérant de la pompe à chaleur et la solution antigel dans la boucle fermée.
Un type de système en boucle fermée, appelé échange direct, n'utilise pas d'échangeur de chaleur et pompe le réfrigérant à travers des tubes en cuivre enfouis dans le sol dans une configuration horizontale ou verticale. Les systèmes à échange direct nécessitent un compresseur plus gros et fonctionnent mieux dans les sols humides (nécessitant parfois une irrigation supplémentaire pour garder le sol humide), mais vous devez éviter de les installer dans des sols corrosifs pour les tubes en cuivre. Étant donné que ces systèmes font circuler le réfrigérant dans le sol, les réglementations environnementales locales peuvent interdire leur utilisation dans certains endroits.
Horizontal
Ce type d'installation est généralement le plus rentable pour les installations résidentielles, en particulier pour les nouvelles constructions où suffisamment de terrain est disponible. Cela nécessite des tranchées d’au moins quatre pieds de profondeur. Les configurations les plus courantes utilisent soit deux tuyaux, l'un enterré à six pieds et l'autre à quatre pieds, soit deux tuyaux placés côte à côte à cinq pieds dans le sol dans une tranchée de deux pieds de large. La méthode Slinky™ de bouclage de tuyaux permet d'avoir plus de tuyaux dans une tranchée plus courte, ce qui réduit les coûts d'installation et rend possible une installation horizontale dans des zones où elle ne serait pas possible avec des applications horizontales conventionnelles.
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Heure de publication : 03 avril 2023