Comprendre ce qu'il faut faire, ou forer?

Le débit nécessaire pour assurer les échanges thermiques dans la pompe à chaleur sur nappe libre ne sont pas très importants (environ 2 l/mn par kW thermique restitué).

Il y a des régions plus favorables que d'autres pour assurer la pérennité du débit. Les nappes aquifères sont continues dans les zones hachurées de la carte ci-dessous

 

Synoptique simplifié de fonctionnement d'une PAC eau/eau sur nappe libre
   Evaporateur en chaufferie avec aspiration et rejet dans la nappe libre

 

Synoptique simplifié de fonctionnement d'une PAC eau/eau sur champ de sondes
   Evaporateur dans la nappe libre
 

 

 

La proximité de la rivière apporte une garantie supplémentaire et les débits disponibles sont généralement supérieurs au besoin.
Il existe même dans le sud ouest du bassin aquitain et dans le bassin parisien des zones ayant des
aquifères raisonnablement profonds sans discontinuité favorables à la géothermie grande profondeur avec des températures pouvant excéder 70°C.

 


                                         Données Géothermie perspectives).(cliquer sur l'image pour l'agrandir)
 

Cliquer sur l'image pour prendre connaissance avec la PAC eau eau des Mureaux

La pesanteur régit la circulation de l'eau souterraine des nappes libres qui s'écoulent lentement vers l'aval par effet gravitaire. Il est raisonnable de penser que le sens d'écoulement des nappes phréatiques suit le profil moyen de la rivière.

Dans le cas de méandres tels par exemple ceux de la basse Seine on peut s'interroger si l'écoulement se fait en suivant le profil moyen de la rivière ou si des écoulements locaux ayant des directions différentes peuvent s'établir.

Ce point est important par le fait que le forage de la source chaude doit être effectué en amont de telle sorte que l'eau plus froide rejetée par la pompe à chaleur ne vienne pas diminuer le rendement de la pompe.

 

Cas des maisons individuelles en zone rurale

(puissance thermique 20 à 50 kw)

1) Ce qu'il ne faut pas faire
Il est important d'une part, de ne pas trop rapprocher le forage de la source chaude (eau aspirée à environ 12 à 14°C alimentant la PAC) et celui de la source froide (eau rejetée dans le sous-sol à environ 4°C);  d'autre part le forage de l'eau pompée devra être impérativement en amont du forage de l'eau plus froide rejetée pour les raisons évoquées ci-dessus. D'autant que le niveau de la nappe à tendance à baisser localement autour du point de pompage.(Vortex)
 

  
                                  figure 1

2) Ce qu'il est préférable de ne pas faire

Contrairement à la plupart des pays européens, les pompes à chaleur géothermiques vendues en France sont pour l'essentiel à capteurs enterrés horizontaux. Est-ce par crainte de ne pas trouver suffisamment d'eau dans le proche sous-sol?, cette solution probablement plus économique à implanter en raison du coût des deux forages verticaux entraîne pourtant des coûts d'exploitation et une consommation électrique plus importante en raison d'un COP plus faible. Elles utilisent de l'eau additionnée de glycol au cas où le sous-sol gèlerait et elle ont, toujours pour les raisons évoquées plus haut (formule 4)) un moins bon rendement. De plus elles sont condamnées en zones urbaines où le terrain est rare.

 

3) Ce qu'il peut être intéressant de faire

Si l'habitation est à proximité de la rivière l'eau plus froide peut être rejetée directement dans la rivière, le drainage d'un canal ou dans un ruisseau contiguë au terrain ce qui réduit d'autant les frais d'installation. (elle peut aussi servir à arroser économiquement le jardin). On peut aussi utiliser l’eau de la rivière pour faire fonctionner une pompe à chaleur. Selon le débit prélevé par la pompe, le débit d’étiage du cours d’eau et le type de cours d’eau (domanial ou non), cet usage peut être soumis à déclaration ou à autorisation et assujetti à une redevance du domaine public  (rivières domaniales). Pour plus de renseignements, se renseigner à la direction départementale de l’agriculture et de la forêt. C’est auprès d’elle que se font les démarches nécessaires.
On peut penser que la redevance est symbolique étant donné que la pompe à chaleur en rejetant une au plus froide dans la rivière participe à la défense de son écosystème

4) Ce que l'on peut faire
Pour une grande propriété sur un grand terrain et lorsque la maison est éloignée de la rivière la solution à deux forages verticaux peut être envisagée en raison de l'excellent rendement
(COP de 4)

 

Cas des immeubles en zone urbaine

(puissance thermique jusqu'à 500 kw)


5) Ce que l'on pourrait éventuellement faire
En zone urbaine, le terrain est rare. Lorsque la surface l'immeuble est situé sur un jardin, la surface de terrain requise pour les forages verticaux est  généralement compatible avec la pompe à chaleur. Le débit utile pour générer une puissance thermique de 300 kW, suffisante pour chauffer un gros immeuble, est de l'ordre de 30 m3/h  1)

Le rendement des pompes à chaleur forte puissance est excellent 
(Un COP de 5 est envisageable avec les planchers chauffants basse température ou avec les radiateurs des immeubles anciens souvent largement dimensionnés.
Ce mode de chauffage
mériterait d'être plus souvent utilisé en ville

6) Ce que les municipalités devraient entreprendre sous le contrôle d'un organisme accrédité

Aspirer et refouler l'eau dans le fleuve ou la rivière traversant généralement la ville

 1). Lors de l'implantation d’un parking sous terrain au lieu-dit ‘’Parchamps’’ à Boulogne Billancourt 92100 dans un méandre de la Seine (voir figure 1 ci-dessus), il a fallu prévoir 4 forages verticaux avec dans chacun d'eux une  pompe de 500 m3/h, soit un débit total de 2000 m3/h pour abaisser la nappe phréatique sur une surface de l’ordre de 2500 m² avant injection d’un béton d’étanchéité. (information communiqué par un ingénieur Bouygues)

On ne peut que regretter qu'à l'occasion de telles réalisations, les municipalités ne pensent pas à laisser en place certains de ces forages pour utilisation ultérieure aux fins du chauffage des immeubles situés à proximité.