Exploiter la chaleur géothermique avec une PAC
La géothermie pour le chauffage

3.1 Principe de la pompe à chaleur

La pompe à chaleur permet, même avec une faible température du sol, de capter et de transformer cette énergie thermique, qu’elle soit issue de l’air ambiant, d’une eau de nappe ou de rivière, ou du sol, afin de la rendre utilisable pour le chauffage, voire le refroidissement des habitations, par air ou par eau (figure 5).

Les pompes à chaleur géothermiques fonctionnent comme un réfrigérateur inversé. En pratique, la PAC est une machine thermodynamique constituée d’un circuit fermé et étanche dans lequel circule un fluide frigorigène à l’état liquide ou gazeux selon les organes qu’il traverse. Son système consiste à prélever la chaleur du sous-sol (source froide), augmentant accessoirement le niveau de température de ce dernier, et à restituer une chaleur plus élevée dans l’habitation (source chaude).

La pompe à chaleur peut être réversible pour rafraîchir le plancher en été. Le schéma de principe en figure 6 propose un cas général d’installation. Certains éléments pourront être intégrés directement dans la PAC.

3.2 Composition de la pompe à chaleur

Cette machine thermodynamique (figure 7) se compose au minimum des quatre éléments suivants :

• un compresseur ;

• un condenseur ;

• un organe de détente ;

• un évaporateur.

Un fluide frigorigène de travail assure les transferts thermiques entre ces divers éléments. Le processus se déroule en trois phases :

1. cession de chaleur : le gaz chaud cède sa chaleur au fluide extérieur à chauffer, jusqu’à ce que la température du gaz frigorigène atteigne la température d’équilibre liquide-vapeur ;

2. condensation : la vapeur se condense à température et pression constantes ;

3. refroidissement : en condensant, la température diminue le fluide à l’état de vapeur qui passe à l’état liquide à haute température et basse pression,...