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 échange thermique 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 une installation conventionnelle. applications horizontales.
Verticale
Les grands bâtiments commerciaux et les écoles utilisent souvent des systèmes verticaux car la superficie requise pour les boucles horizontales serait prohibitive. Les boucles verticales sont également utilisées là où le sol est trop peu profond pour creuser des tranchées, et elles minimisent la perturbation de l'aménagement paysager existant. Pour un système vertical, des trous (environ quatre pouces de diamètre) sont percés à environ 20 pieds de distance et à une profondeur de 100 à 400 pieds. Deux tuyaux, reliés au fond par un coude en U pour former une boucle, sont insérés dans le trou et injectés de coulis pour améliorer les performances. Les boucles verticales sont reliées à des tuyaux horizontaux (c'est-à-dire un collecteur), placées dans des tranchées et reliées à la pompe à chaleur du bâtiment.
Étang/Lac
Si le site dispose d’un plan d’eau adéquat, cela peut être l’option la moins coûteuse. Un tuyau d'alimentation est posé sous terre depuis le bâtiment jusqu'à l'eau et enroulé en cercles à au moins huit pieds sous la surface pour éviter le gel. Les serpentins ne doivent être placés que dans une source d’eau répondant aux exigences minimales de volume, de profondeur et de qualité.
Système en boucle ouverte
Ce type de système utilise l’eau de puits ou de surface comme fluide caloporteur qui circule directement à travers le système GHP. Une fois qu'elle a circulé dans le système, l'eau retourne au sol par le puits, un puits de recharge ou un rejet en surface. Cette option n’est évidemment pratique que lorsqu’il existe un approvisionnement suffisant en eau relativement propre et que tous les codes et réglementations locaux concernant le rejet des eaux souterraines sont respectés.
Systèmes hybrides
Les systèmes hybrides utilisant plusieurs ressources géothermiques différentes, ou une combinaison d'une ressource géothermique et de l'air extérieur (c.-à-d. une tour de refroidissement), constituent une autre option technologique. Les approches hybrides sont particulièrement efficaces lorsque les besoins en refroidissement sont nettement supérieurs aux besoins en chauffage. Lorsque la géologie locale le permet, le « puits à colonne debout » est une autre option. Dans cette variante d'un système en boucle ouverte, un ou plusieurs puits verticaux profonds sont forés. L'eau est puisée au bas d'une colonne debout et renvoyée vers le haut. Pendant les périodes de pointe de chauffage et de refroidissement, le système peut purger une partie de l’eau de retour plutôt que de la réinjecter en totalité, provoquant un afflux d’eau vers la colonne depuis l’aquifère environnant. Le cycle de purge refroidit la colonne pendant le rejet de chaleur, la chauffe pendant l'extraction de chaleur et réduit la profondeur d'alésage requise.
Heure de publication : 03 avril 2023