Tout savoir sur les pompes a chaleur sol - eau
Les pompes à chaleur sol-eau captent la chaleur dans le sol et la redistribuent dans l’habitation via un circuit d’eau assimilable à celui de nos systèmes de chauffage central. Il peut s’agir de radiateurs, de chauffage par le sol ou d'une combinaison des deux.
Voir aussi le schéma détaillé du fonctionnement d’une pompe à chaleur dans notre dossier Une pompe à chaleur pour votre chauffage.
Stabilité de la température du sol par rapport à la température de l'air
Un des grands avantages de se servir du sol comme source de chaleur est la relative constance de sa température, en comparaison de l’air qui lui varie de façon importante au cours de l’année et présente des températures très basses au moment où les besoins de chauffage sont les plus importants.
Le diagramme ci-dessous montre les évolutions de température du sol en fonction de la profondeur et de la période de l’année. A partir de 5 mètres de profondeur, les variations de température tout au long de l’année sont deux fois moins importantes et trois fois moins importantes à partir de 10 mètres, A partir de 15 mètres, la température reste stable à 10 degrés.
Mieux vaut envisager une PAC sol - eau dans le cadre d'une construction neuve
Le rendement exceptionnel de ce type de technologie associé à l'investissement de départ élevé - en particulier en cas forage pour un captage vertical de la chaleur du sol - font que ce modèle de pompe à chaleur s'envisage idéalement dans le cadre d'une constuction neuve. L'option reste cependant ouverte, si les conditions s'y prêtent, en cas de rénovation lourde.
En revanche, l'efficacité d'une pompe à chaleur sol - eau ne réussira pas à rendre l'investissement initial intéressant dans les habitations rénovées dont l'isolation reste insuffisante.
Tout au long de ce dossier, nous vous indiquons ce que vous devez savoir sur le modèle de pompe à chaleur spécifique sol - eau susceptible de chauffer et de refroidir votre logement.
Quelles sont les différentes options pour capter la chaleur du sol?
Deux grands types de solutions peuvent être envisagées pour bénéficier de la chaleur du sol: un réseau de captage horizontal ou un réseau de captage vertical dont la profondeur peut fortement varier.
Quel est le rendement d’une pompe à chaleur sol - eau pour le chauffage?
Nous vous parlons ici du coefficient de performance - général (COP) en condition de test, et saisonnier (SCOP) plus proche des conditions d'utilisation réelles - ainsi que de la dépendance affectant le rendement de l'appareil.
La pompe à chaleur sol - eau peut-elle refroidir aussi?
Avec une pompe à chaleur sol - eau, vous pouvez bénéficier de ce qu'on appelle un refroidissement passif. Ou passer au refroidissement actif qui consommera davantage d'électricité. Une installation photovoltaïque est alors bienvenue pour adoucir la note.
De quoi se composent les pompes à chaleur sol – eau?
Pour l'installation de pompe à chaleur sol-eau, une unité intérieure suffit. Celle-ci sera néanmoins associée à un réseau de captage extérieur pour prélever la chaleur du sol. Sans oublier le système de diffusion de la chaleur à l'intérieur de l'habitation.Dans quelles situations la pompe à chaleur sol - eau est-elle intéressante?
L'idéal serait d'envisager le placement d'une pompe à chaleur sol - eau lors d'une nouvelle construction. C'est-à-dire dans le cas où des travaux de terrassement liés à la construction de l’habitation sont de toute façon prévus.Coûts et primes pour les pompes à chaleur sol - eau
C'est surtout le type de captage de chaleur qui va entraîner de grosses différences de coût, même si les primes régionales viennent adoucir l'addition.
Permis éventuel, installation et entretien des pompes à chaleur sol - eau
Il convient de vérifier les prescriptions régionales voire communales avant de procéder à ce type d'installation, en particulier en cas de forage pour un captage vertical de la chaleur du sol.
Pompe à chaleur air - eau: avantages, inconvénients, conclusion
Après avoir recensé les avantages et inconvénients des pompes à chaleur sol-eau, nous dressons un bilan en demi-teinte en raison du coût élevé de l'investissement de départ et du prix de l'électricité.
Il existe différentes solutions pour capter la chaleur du sol, classées en fonction de la forme qu'elles peuvent prendre et surtout de la profondeur de leur installation.
On parle de géothermie à très faible profondeur quand le circuit de récupération de chaleur est installé à une profondeur inférieure à 10 mètres dans le sol.
Viennent ensuite la géothermie à faible profondeur, de 40 et 100 mètres, puis la géothermie profonde (au-delà de 1000 mètres) qui concerne soit des bâtiments tertiaires (écoles, piscines, bureaux,…) soit de grands bâtiments de logements ou encore un système destinée à alimenter tout un quartier d’habitation.
Captage de la chaleur à l'aide d'un réseau à très faible profondeur (de 0 à 10m)
Ce réseau peut prendre deux formes, soit un réseau totalement plan (comme sur l’illustration reprise ci-dessous) à la manière d’un chauffage par le sol ou sous forme de corbeilles dans une fosse lorsque la taille du terrain est insuffisante (le circuit est alors fixé en spirale sur une armature en métal).
Réseau de captage totalement plan (de 0 à 5m)
Un réseau de captage horizontal, d’une profondeur d’un mètre minimum, nécessite une surface assez conséquente, variant en fonction de la puissance de la pompe à chaleur, du degré d’isolation et du système d’émission de chaleur choisi ou déjà présent.
Comptez pour ce réseau une surface de 200 à 500 m2 pour une habitation moyenne. Ce qui n’est pas rien. Et les choses risquent encore de se compliquer si votre jardin est déjà aménagé.
Le captage horizontal plan est surtout utilisé lorsque les besoins sont réduits et qu’il y a des contraintes pour pouvoir réaliser un réseau vertical (accessibilité du terrain avec la machine de forage, aspect financier, sous-sol rocheux, …)
Avantages d'un réseau de captage totalement plan
- L’installation de capteurs horizontaux est adaptée aux climats rigoureux.
- Elle est moins coûteuse que celle de capteurs verticaux.
- Cette configuration vous permet également de rafraîchir votre maison si le fluide frigorigène circule en circuit fermé dans les capteurs, la pompe et les émetteurs de chaleur.
Points d’attention
- La surface au-dessus du capteur doit être perméable (pas de terrasse ou de construction) et ne doit pas être traversée par des réseaux d'eau en raison du risque de gel.
- Les capteurs doivent se trouver à plus de 2 m des arbres, à au moins 1,5 m des réseaux enterrés et à 3 m minimum des fondations, puits, fosses septiques et réseaux d'évacuation.
- Le terrain ne doit pas être trop pentu.
Dans un sol rocheux ou argileux, il est préférable d'installer les capteurs sur un lit de sable.
Réseau de captage en corbeilles (de 0 à 10 mètres)
Il s'agit d'une alternative au réseau totalement plan, envisagée lorsque la taille du terrain est insuffisante. Le réseau prend alors la forme de corbeilles placées dans des fosses. Le circuit est fixé en spirale sur une armature en métal.
Avantages d'un réseau de captage en corbeilles
- Ces échangeurs représentent une alternative intéressante aux capteurs enterrés horizontaux en termes de surface nécessaire et aux capteurs enterrés verticaux car leur moindre profondeur évite un forage coûteux.
- Les échangeurs compacts sont adaptés aux climats rigoureux.
- Le rafraîchissement du logement est possible notamment grâce au géocooling, si les émetteurs du système de chauffage sont adaptés.
- De nombreux professionnels, comme des terrassiers, peuvent mettre en œuvre cette technique. - Les coûts par échangeur sont de l’ordre de 1 000 à 1 500 €/kW selon les échangeurs retenus.
Points d’attention
- Lors de la mise en place des échangeurs compacts, une distance suffisante entre eux doit être respectée afin d’éviter tout risque de gel du sol.
Captage de la chaleur à l'aide d'un réseau à faible profondeur (de 40 à 100m)
Un réseau de captage vertical dispose de sondes géothermiques introduites verticalement dans le sol, ce qui nécessite des forages sur une surface limitée. Leur profondeur dépend de la puissance de la pompe à chaleur, du degré d’isolation de l’habitation et de la composition du sol.
En effet, il est possible de simuler combien d’énergie pourra apporter chaque mètre de sonde verticale en fonction de sa taille, de la nature du sous-sol et bien entendu de la profondeur du forage. Les besoins de chaleur de l’habitation qui sont estimés en fonction de son isolation permettent de déterminer le score total à atteindre et donc les mètres de sonde à placer.
Différentes options pour le placement de sondes verticales
Si, au total 160 mètres de sondes verticales sont nécessaires pour une habitation, il est possible de placer une seule sonde de cette profondeur, ou deux sondes de 80 mètres ou encore 3 sondes de 60 mètres de profondeur. Ce choix sera fait en fonction de la faisabilité de travail, de la machine disponible mais aussi des contraintes du sous-sol (comme de la roche par exemple qui peut augmenter considérablement les frais de forages).
Enfin, l’entreprise en charge des travaux devra également analyser le placement des sondes s’il en faut plusieurs afin de ne pas perturber le potentiel de chaleur disponible pour une sonde à cause du fonctionnement d’une sonde voisine qui serait trop proche par exemple. Certains emplacements peuvent nécessiter l’obtention d’un permis. Voyez à ce propos notre dossier Une pompe à chaleur pour votre chauffage.
Avantages d'un réseau de captage vertical
- L’emprise au sol est faible par rapport à celle des capteurs horizontaux.
- Le captage vertical est adapté aux climats rigoureux.
-
Le rafraîchissement du logement est possible (et notamment le géocooling si les émetteurs du système de chauffage sont adaptés).
Points d’attention
- La réalisation du forage exige peu de place mais une bonne accessibilité pour permettre aux engins de forage d'accéder au terrain.
- Vous devez faire appel à une entreprise de forage qualifiée.
- Vous devez respecter des procédures administratives (en particulier la déclaration des forages).
- Le forage est assez coûteux.
ILLU : Photo d’une machine de forage vertical (source conseils thermiques.org)
Qu’est-ce que le COP?
Le « Coefficient of Performance » (COP en abrégé) d’une pompe à chaleur est le rapport entre l’électricité consommée par cette même pompe et ce qu’elle rend en pouvoir calorifique.
La fiche produit d’une pompe à chaleur indique la plupart du temps un coefficient de performance (COP) général en conditions de test. Vous pouvez donc comparer les performances de différentes pompes à chaleur grâce à leur COP.
Qu’est-ce que le SCOP ou SPF?
Le facteur de performance saisonnier moyen (SPF), ou Seasonal COP (SCOP) donne quant à lui une meilleure idée du rendement réel de la production d’une pompe à chaleur. Il s’agit du coefficient de performance moyen de la pompe à chaleur, calculé sur l’ensemble de l’année de fonctionnement aux différentes températures rencontrées dans le pays en question.
Dépendance de la température du sol
Une pompe à chaleur sol avec réseau de captage vertical possède un très haut rendement. Sa chaleur provenant du plus profond du sol, elle est moins soumise à des variations de températures.
La température à proximité de la surface du sol est soumise à de plus grandes variations. Le rendement est donc moindre que dans le cas d’un réseau de captage vertical, même s’il reste supérieur à celui d’un système de pompe à chaleur prenant comme source l’air.
SCOP (ou FPS) des pompes à chaleur sol - eau
Les SCOP des pompes à chaleur sol - eau (moyennes estimatives présentées par Bruxelles environnement en mai 2024 lors de la formation sur les pompes à chaleur à destination des professionnels) grimpe jusque 5 avec des forages verticaux et dépasse 4.5 en horizontal (avec une eau de chauffage à 35°C). Bien sûr, le rendement est un peu moins bon si l'on veut chauffer l'eau à 55°C. Il est alors de 4,3 avec des forages verticaux et de 3,2 en horizontal.
En été, l’eau froide (environ 10 °C) se trouvant dans le réseau en sous-sol peut servir au refroidissement passif.
Une maison équipée d’une pompe à chaleur géothermique peut ainsi faire fonctionner la pompe de circulation du système, pour faire circuler l’eau froide dans les conduites du chauffage au sol ou des radiateurs, sans pour autant devoir activer le compresseur de la pompe à chaleur. Et ainsi, faire baisser la température intérieure de 2 à 4° C en consommant très peu d’énergie.
Si vous allumez le compresseur, la pompe à chaleur apportera plus de fraîcheur. On parle alors de refroidissement actif, ce qui consomme nettement plus d’énergie.
Les panneaux solaires, alliés du refroidissement actif
Comme les panneaux solaires produisent de l’électricité quand le soleil brille, notez alors que si l'habitation en dispose, ils seront les alliés du refroidissement actif et seront susceptibles d'augmenter votre auto-consommation.
Une installation de pompe à chaleur sol-eau se compose du réseau de captage extérieur et une unité intérieure ressemblant à celle utilisée pour une pompe à chaleur air-eau disposant d’un ballon tampon comme le montre l’exemple ci-dessous extrait du site web de chez Vaillant.
En résumé, cela ressemble à un grand congélateur vertical en terme d’apparence et de dimensions.
Quel système de diffusion de chaleur au sein de l’habitation?
N'oubliez pas qu'une pompe à chaleur sol - eau nécessite un système de diffusion de chaleur au sein de l'habitation : radiateurs, chauffage surfacique, ventilo-convecteurs... Vous avez l'embarras des systèmes et, souvent de la couleur et des formes.
Quel que soit votre choix, assurez-vous surtout que les composantes de votre installation de chauffage – systèmes d’émission et de diffusion - se complètent bien.
Pour en savoir plus, consultez ce point précis dans notre dossier Tout savoir sur les pompes à chaleur air - eau.
Les conditions favorisant le placement d'une pompe à chaleur sol - eau sont, celles des constructions neuves avec, de préférence, un terrain de grande taille.
Dans ce cas de figure, des travaux de terrassement liés à la construction de l’habitation sont de toute façon prévus. De sorte que les coûts importants de mise en place de cette technologie peuvent alors être optimisé. A priori, c’est en bénéficant de ce type d'opportunités que ces installations sont les moins impactantes en terme de budget.
Pour des rénovations, à condition que le logement soit bien isolé et d’avoir un terrain suffisamment grand ou accessible, cette option reste cependant ouverte. En particulier si des enjeux liés au bruit ne permettent pas d'envisager le placement d'une unité extérieure, ce qui exclurait la technologie air-air ou air-eau.
Le prix d’un forage pour une pompe à chaleur géothermique dépend de la profondeur, elle-même déterminée par la conductibilité thermique du sol.
Un forage peut p.ex. coûter 5500€ comme le double. L’investissement nécessaire pour une pompe à chaleur géothermique peut donc varier entre 18000 et 32000€.
Un réseau de captage horizontal coûte entre 3500 et 5500€, TVA et installation comprises.
Quelles primes pour les pompes à chaleur sol-eau?
Les primes en Wallonie
Les pompes à chaleur pour le chauffage ou combinées peuvent bénéficier d’une prime de 1500 à 9000€.
Elles varient donc d'un facteur 1 à 6 en fonction des revenus, mais elles seront toujours plafonnées à 90% du montant TVAC des postes éligibles des factures.
Voyez aussi les appareils éligibles ainsi que les conditions et formulaires sur le site de la région wallonne.
Les primes en Région bruxelloise
Pour le résidentiel, les primes diffèrent selon votre catégorie de revenus (faibles, moyens et catégorie par défaut).
Elles vont de 5800 à 6500€ pour une pompe à chaleur sol-eau.
Notez que ces primes peuvent encore être majorées par le Bonus sortie mazout/charbon et par le Bonus plusieurs travaux.
Les primes en Flandre
Les montants des primes ne sont pas forfaitaires et peuvent être déterminés via l’utilisation d’un simulateur sur le site énergie de la Région flamande.
Pour plus de détails sur les primes à l’achat d’une pompe à chaleur sol - eau
Consultez notre article Quelles sont les primes disponibles pour une pompe à chaleur?
L'installation d'une pompe à chaleur sol-eau peut nécessiter l’exécution de forages. Et dans ce cas, souvent des dispositions réglementaires régionales voire communales devront être respectées.
Région Bruxelloise
Il existe un outil pour identifier si votre logement se trouve dans une zone avec un bon potentiel de géothermie voire parfois une interdiction de recourir à des forages : BrugeoTool
NB : Un permis d’environnement est exigé pour une géothermie peu profonde et profonde mais pas pour une géothermie très peu profonde donc plane ou en corbeille.
Région Wallonne
En Région wallonne, il fallait auparavant un permis pour tout forage puisque ces derniers étaient considérés comme des installations de classe 2 mais depuis 2019 les choses ont changé. "Au regard de la nécessité de recourir désormais à des énergies renouvelables et de la protection ajoutée par l'arrêté relatif à l'agrément des foreurs", les dispositions légales ont été assouplies de sorte à faciliter dans la plupart des cas l’exécution de forages. Il reste néanmoins nécessaire de vérifier préalablement auprès de la Région dans quelle situation votre logement se trouve.
Sur le Géoportail de la Wallonie, vous pourrez, en cliquant sur « ajoutez des données » trouver, sous les rubriques Nature et environnement > Sol et sous-sol, des indications sur la géothermie en Wallonie
Région Flamande
Dans le cas de l'installation d'une pompe à chaleur géothermique, si un forage profond vertical doit être effectué : "selon la profondeur du forage, une exigence d’avis ou de permis s’applique. La limite de profondeur dépend des caractéristiques du sol et de l’équilibre des eaux souterraines à votre adresse".
Il existe, également en Flandre, une carte qui permet de localiser les différents forages déjà existants.
Pour l’ensemble de la Belgique
Vous pouvez également consulter tool.smartgeotherm.Comment se déroule l'installation d'une pompe à chaleur sol - eau?
L’installation comprend différentes phases :
- Installation du réseau de sondes avec terrassement préalable ou forages. Raccordement des différents circuits de sonde dans un chambre technique soit enterrée extérieure soit dans un local de l’habitation
- Pose de l’unité intérieure et raccordement des circuits de sondes et vérification du circuit de fluide frigorigène.
- Raccordement de l’unité intérieure au réseau de distribution interne existant (radiateur/ chauffage par le sol) ou au système qui a été nouvellement posé dans le cas d’une construction neuve ou d’une rénovation lourde.
Quel entretien nécessite une pompe à chaleur sol - eau?
Une pompe à chaleur géothermique ne nécessite normalement aucun entretien bien que les sites des professionnels mentionnent que des contrôles seraient nécessaires afin de détecter des fuites éventuelles ou la nécessité du remplacement du liquide caloporteur.
Avantages
|
Inconvénients
|
Conclusions
A ce stade, même si l’économie d’énergie approche un facteur 5 grâce au rendement exceptionnel de cette technologie, l'investissement initial et l’écart de prix entre l’électricité et les autres énergies rendent l’opération délicate.
Les coûts d’installation sont, en outre, trop importants que pour pouvoir envisager cette technologie dans des bâtiments rénovés moyennement et dont l’isolation reste insuffisante. L’efficacité économique de l’isolation en fera toujours une priorité absolue avant le remplacement du système de chauffage.
Par contre pour des logements neufs avec des opérations de terrassement prévues ou des rénovations très lourdes, cette technologie peut être envisagée si le budget total le permet.