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Auteur(s)
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Nacer NASRI : Enseignant ENSIATE, référent filière énergétique CNAM GE, docteur ès sciences (université de Nancy)
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Christophe MARVILLET : Professeur du Conservatoire national des arts et métiers, membre du laboratoire LAFSET (CNAM, Paris), président du Greth (Groupement de recherche sur les échangeurs thermiques)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le principe de fonctionnement d’une installation géothermique est d’associer une source d’énergie géothermique par captage de la ressource thermique du sol, un système thermodynamique de type pompe à chaleur pour relever le niveau de température de la ressource thermique et un réseau de diffusion interne au bâtiment avec la particularité intéressante de pouvoir produire de la chaleur (chauffage, eau chaude sanitaire – ECS) et du froid (rafraîchissement et climatisation) suivant les saisons et les besoins.
Ces installations géothermiques dites à basse température trouvent leur utilisation dans des bâtiments industriels et tertiaires comme dans le résidentiel en améliorant la performance environnementale du bâtiment et par conséquent sa valeur verte.
Un régime simplifié dit « géothermie de minime importance » (GMI) a été mis en place pour promouvoir ces installations à condition que les conditions suivantes soient respectées :
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profondeur de forage < à 200 m ;
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puissance thermique récupérée dans l’ensemble de l’installation < à 500 kW.
Cette fiche doit vous permettre d’élaborer un projet de la conception à l’exploitation ; dès la phase de sa conception, on doit identifier au mieux les caractéristiques du projet (besoins en chaud et en froid à satisfaire, températures de la ressource sous-sol, températures des émetteurs côté bâtiment, etc.). De plus, on doit veiller à optimiser l’ensemble des postes consommateurs d’énergie (auxiliaires) pour aboutir à une installation optimisée qui répond aux besoins et confort des usagers dans le bâtiment. Le choix du type d’installation doit respecter évidemment les obligations réglementaires et la recherche de financement peut s’appuyer, comme beaucoup d’autres technologies, sur les dispositifs CEE.
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3. Dimensionner l’installation et évaluer la nécessité d’un appoint thermique
Dimensionner une installation consiste à déterminer l’optimum technico-économique du système ressource-production en fonction des besoins thermiques du site (en production de chaleur et éventuellement en froid). Pour représenter ces besoins, une monotone des besoins doit pour cela réalisée comme il est représenté en figure 1 pour les besoins de chauffage. Cette monotone peut être complétée par une courbe de charge comme représentée en figure 2 qui représente les besoins de chauffage et le nombre d’heures associé à ces besoins pour différents types de locaux : comme on peut le remarquer, ces monotones sont très dépendantes de qualités énergétiques du bâtiment, de la qualité de son isolation, de son étanchéité et bien entendu, des conditions météorologiques locales.
Le document technique unifié DTU 65.16 propose des clauses types de spécifications de conception et de mise en œuvre de système de chauffage et/ou de production d’eau chaude sanitaire dans le bâtiment utilisant tout type de PAC y compris les PAC géothermiques. C’est un document essentiel pour la conception et l’installation des pompes à chaleurs.
Comme le montrent les figures précédentes, il existe de très fortes variations des besoins thermiques. Ceci amène à envisager des solutions adaptées à ces variations de charge.
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Assurer un dimensionnement adapté et éviter un surdimensionnement de la machine thermodynamique (PAC) qui impliquerait un fonctionnement à bas régime. Une attention sur le minimum technique est à prévoir lors de la sélection de la machine, celui-ci étant généralement compris entre 30 et 50 % de la puissance nominale.
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Prévoir la présence d’un appoint permet de couvrir une puissance résiduelle. En effet le dimensionnement d’une PAC pour couvrir 100 % des besoins n’est pas toujours nécessaire, ni optimal, et peut parfois être problématique. À puissance équivalente, un système d’appoint sera moins onéreux en investissement et permet de conserver un taux de couverture élevé du système géothermique. Il pourra également servir de secours – éventuellement partiel – en cas de maintenance ou panne sur le système géothermique. Une autre énergie en appoint (gaz, fioul ou électrique) ou secours doit être mise en place.
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NF DTU 65.16 : pour les différents types de pompes à chaleur et de chauffe-eau thermodynamiques, le NF DTU 65.16 synthétise en un document unique les informations essentielles liées à la conception et à la mise en œuvre de ces installations.
Norme MID : la norme MID est une directive européenne sur les instruments de mesure. Seuls les compteurs électriques conformes à cette directive peuvent être utilisés pour facturer l’électricité.
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Ce service permet d’enregistrer les télédéclarations administratives d’un projet de géothermie de moyenne importance. Chaque territoire a été catégorisé selon les contraintes connues.
Annuaire des professionnels qualifiés RGE.
Cartographie des contraintes réglementaire et potentiel de géothermie sur nappe géothermie.
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