Bien qu'il ait fallu un certain temps pour que les propriétaires comprennent les pompes à chaleur, les temps changent et, au Royaume-Uni, les pompes à chaleur constituent désormais une technologie éprouvée sur un marché en constante croissance. Les pompes à chaleur fonctionnent en utilisant l’énergie thermique naturelle produite par le soleil. Cette énergie est absorbée par la surface terrestre qui agit comme un réservoir de chaleur géant. Le réseau de boucles souterraines ou collecteur souterrain, qui est le tuyau enterré, absorbe cette chaleur à basse température du sol environnant et la transporte vers la pompe à chaleur. La boucle souterraine ou les collecteurs de chaleur qui transportent un mélange glycol/antigel peuvent être installés selon différentes méthodes. Les pompes à chaleur géothermiques peuvent utiliser divers collecteurs de chaleur tels que des tuyaux posés horizontalement dans le sol ou verticalement dans un forage. La chaleur peut être obtenue à partir de rivières, de ruisseaux, d'étangs, de la mer ou de puits d'eau – en théorie, partout où il y a un fluide caloporteur ou une source de chaleur, une pompe à chaleur peut être utilisée.
Types de réseaux/collecteurs de boucles de terre disponibles
Collecteurs horizontaux
Les tuyaux en polyéthylène sont enterrés dans des tranchées ou sur une vaste zone excavée. Les tuyaux collecteurs au sol peuvent varier de 20 mm, 32 mm ou 40 mm, mais en principe l'idée est la même. La profondeur du tuyau ne doit être que de 1 200 mm ou 4 pieds, et du sable peut parfois être nécessaire pour agir comme coussin autour du tuyau. Les fabricants individuels recommandent des méthodes spécifiques d'installation en boucle, mais en général, il existe trois systèmes principaux qui sont des tronçons droits de tuyaux collecteurs où des tranchées sont creusées et où les tuyaux montent et descendent dans une zone désignée jusqu'à ce que tous les tuyaux requis soient enterrés, un effet de mat où une grande zone est excavée et une série de boucles enterrées créant un effet de canalisation souterraine dans le sol ou des slinkies qui sont des bobines de tuyaux préfabriquées qui sont déroulées dans différentes longueurs de tranchée. Ceux-ci peuvent être installés verticalement ou horizontalement et, une fois installés, ils ressemblent à un ressort qui a été démonté. Bien que le collecteur en boucle de terre semble simple, le dimensionnement et la conception de la configuration sont cruciaux. Une boucle souterraine suffisante doit être installée pour suivre les pertes de chaleur de la propriété, la conception et la taille de la pompe à chaleur étant installée et être espacée sur une superficie requise afin de ne pas potentiellement « geler le sol » tout en maintenant les débits minimaux. calculé dès la phase de conception.
Collecteurs verticaux
Si la surface disponible est insuffisante pour la méthode horizontale, une alternative consiste à forer verticalement.
Le forage n'est pas seulement une méthode utile pour tenter d'obtenir de la chaleur à partir de la terre, mais les forages sont également bénéfiques lors de l'utilisation d'une pompe à chaleur inversée pour le refroidissement pendant les mois d'été.
Il existe deux principales options de forage : un système en boucle fermée ou un système en boucle ouverte.
Systèmes en boucle fermée percés
Les forages peuvent être forés à différentes profondeurs en fonction de la taille de la pompe à chaleur requise et de la géologie du terrain. Ils mesurent environ 150 mm de diamètre et sont généralement forés entre 50 et 120 mètres de profondeur. Une boucle thermique est insérée dans le trou de forage et le trou est jointoyé avec un coulis thermiquement amélioré. Le principe est le même que celui des boucles souterraines horizontales avec un mélange de glycol pompé autour de la boucle pour récupérer la chaleur du sol.
Les forages, cependant, sont coûteux à installer et en nécessitent parfois plusieurs. Les rapports géologiques sont cruciaux à la fois pour le foreur et pour déterminer la conductivité.
Systèmes en boucle ouverte percés
Les systèmes forés en boucle ouverte sont des systèmes dans lesquels des forages sont forés afin d'obtenir un bon approvisionnement en eau à partir du sol. L'eau est pompée et passe directement sur l'échangeur de chaleur de la pompe à chaleur. Une fois que la « chaleur » a traversé l'échangeur de chaleur, cette eau est ensuite réinjectée dans un autre forage, dans le sol ou dans un cours d'eau local.
Les systèmes en boucle ouverte sont extrêmement efficaces car la température de l’eau sera normalement plus élevée et plus constante et éliminera ainsi l’utilisation d’un échangeur de chaleur. Ils nécessitent cependant une conception et une planification plus détaillées avec l’approbation des autorités locales et de l’Agence pour l’environnement.
Boucles d'étang
S'il y a suffisamment d'étang ou de lac à utiliser, les tapis d'étang (tapis de tuyaux) peuvent être immergés pour permettre d'extraire la chaleur de l'eau. Il s'agit d'un système en boucle fermée dans lequel un mélange de glycol est à nouveau pompé autour du tuyau qui constitue les tapis du bassin. Il faut tenir compte des variations saisonnières des niveaux d'eau et, en général, peu d'étangs conviennent en raison d'une superficie/d'un volume d'eau insuffisants.
Les boucles d’étang peuvent être très efficaces si elles sont conçues et dimensionnées correctement ; L'eau qui coule est plus efficace en raison de l'introduction constante de chaleur et la température de l'eau ou de la « source de chaleur » ne doit jamais descendre en dessous d'environ 5 °C. Les systèmes de boucle d'étang sont également bénéfiques pour le refroidissement pendant les mois d'été lorsque la pompe à chaleur est inversée.
Heure de publication : 15 juin 2022