Principe de la thermodynamique C'est l'utilisation de l'air (énergie gratuite et renouvelable) pour produire de la chaleur ou du froid. Un générateur thermodynamique permet de valoriser cette énergie, en la restituant à l'intérieur de l'habitation, par l'intermédiaire d'un circuit de distribution. Dans les échanges de chaleur, il y a transfert de chaleur d'une source froide à une source chaude grâce à un apport de travail (les machines frigo, les pompes à chaleur, les liquéfacteurs...).
Principes de la Géothermie Le principe de la géothermie consiste à récupérer les calories accumulées par la terre et l'eau renouvelées sans cesse par le soleil, la pluie et les effets du vent (énergie de la terre gratuite et renouvelable). Une partie de cette chaleur, est stockée dans certaines parties du sous-sol, en général dans des nappes d'eau souterraines. Ce procédé utilise un circuit frigorifique basé sur un principe thermodynamique. Une première grille de tubes de cuivre gainés est enterrée à environ 60 cm de profondeur dans le terrain extérieur et constitue l'évaporateur de la pompe à chaleur.
Mode de prélevement de l'énergie renouvelables L'utilisation de l'air comme fournisseur de chaleur est possible partout et en toutes saisons. Jusqu'à -257°C (le zéro absolu), les pompes à chaleur extraient encore suffisamment de chaleur de l'air extérieur. Comparable au principe d'un réfrigérateur, le fonctionnement d'une pompe à chaleur est facile à comprendre : Pour le chauffage, celle-ci capte la chaleur naturelle contenue dans l'atmosphère et la transfère dans un premier échangeur contenant le fluide frigorigène qui absorbe la chaleur de la source d'énergie. La compression augmente la température du fluide, puis un second échangeur fait passer la chaleur dans le circuit du chauffage. Pour la climatisation, le processus s'inverse : la pompe absorbe la chaleur naturelle de votre maison pour l'évacuer à l'extérieur. Son installation est rapide (il faut compter environ une journée pour la mise en place du système).
Capteur horizontal La chaleur, est prélevée par l'intermédiaire d'un capteur extérieur enterré à environ 60 cm de profondeur. Ce réseau de serpentins, invisibles et inaltérables, est disposé sous le sol du jardin. La très grande quantité d'énergie perçue par le terrain et les conditions de fonctionnement du capteur géothermique garantissent l'efficacité de ce dernier tout au long de la vie de l'installation. Les capteurs enterrés sont constitués d'un réseau de tubes dans lequel circule un fluide caloporteur (fluide frigorigène) dérivé du fréon, ou de l'eau glycolée. Selon les fabricants la surface de captage préconisée varie entre 1,5 et 3,5 fois la surface chauffée de l'habitation. Le fluide frigorigène de type fréon arrive à l'état liquide et à basse température (environ -15°C) dans cet évaporateur où il s'évapore en prenant de la chaleur à la source froide que constitue le terrain. Le fluide en ressort à l'état de vapeur à une température de l'ordre de quelques degrés Celsius. Un compresseur reçoit le fréon à l'état de vapeur, le comprime et en élève fortement la température (ordre de grandeur 30/35°C).
Sonde géothermique verticale Comme pour le capteur horizontal, la sonde géothermique permet également la récupération d'énergie par une circulation d'eau en circuit fermé, mais dans un forage vertical. C'est la solution idéale en terrain rocheux ou par manque de surface disponible. Le forage peut atteindre de 50 à plus de 120 m de profondeur. Introduites dans la terre au moyen de foreuses, elles occupent moins de place. Comme dans le cas des collecteurs géothermiques, un mélange d'eau glycolée circule dans le réseau de serpentins verticaux de façon à extraire indirectement la chaleur du sol et de l'eau souterraine. A partir d'une profondeur de 15 m, le sol a une température relativement constante de 10°C, quelle que soit la maison, ce qui correspond à des conditions optimales pour l'utiliser comme source de chaleur. | Sonde géothermique verticale sur puits artésiens Elles captent la chaleur de l'eau contenue dans une nappe phréatique. L'eau des nappes phréatiques est une excellente source d'énergie géothermique. Une installation de pompage est nécessaire au fonctionnement du groupe géothermique qui peut permettre de prendre la chaleur de l'eau du forage et ainsi assurer le chauffage.
Restitution de l'energie calorifique L'eau glycolée, en provenance du capteur réchauffe et vaporise un fluide frigorigène par l'intermédiaire d'un échangeur. Le compresseur comprime ce fluide gazeux, qui est à basse température, et le porte à haute température. En passant dans l'échangeur du circuit de chauffage, le fluide cède son énergie au circuit hydraulique de chauffage de la maison. Le fluide est ensuite porté à basse température en passant dans le détendeur, puis repart vers l'échangeur à eau glycolée.
Les splits Ces consoles récupèrent l'air ambiant de la pièce, le réchauffe sur un serpentin puis le restitue en formant une bulle thermique (chaleur dynamique). L'air est traité jusqu'à deux fois par heure. Autrement dit, il est brassé continuellement. Ce qui donne une homogénéité de la température évitant la chaleur statique (froid au plancher et chaud au plafond). En position climatiseur, il absorbe la chaleur dans la pièce à rafraîchir au moyen d'un évaporateur et rejette cette chaleur à l'extérieur. ll fait office de déshumidificateur. Grâce à ses filtres purificateurs, il vous débarrasse des poussières, du pollen, des fumées de cigarettes, etc... Une unité suffit pour chaque étage.
Ventilo-convecteur ou radiateur basse température Variante du système ci-dessus, les ventilo-convecteurs sont constitués d'un échangeur à circulation d'eau (et non de fluide frigorigène). Avantages : plus confortables que les "Split-Systems", les ventilo-convecteurs permettent en effet une régulation plus souple. En hiver, la diffusion de chaleur n'est pas uniquement basée sur de la convection mais aussi sur du rayonnement. Inconvénients : Ce système est onéreux, les ventilo-convecteurs sont volumineux et en hiver, le confort reste moins appréciable qu'un chauffage au sol.
Le plancher chauffant Le plancher chauffant par géothermie est assimilable à une pompe à chaleur. Le chauffage au sol basse température est assuré par un réseau de tuyaux dans lesquels on fait circuler de l'eau. Cette eau est elle-même chauffée par un échangeur placé au niveau du condenseur de la pompe à chaleur. Le fréon cède ses calories au local à chauffer qui est la source chaude et passe à l'état liquide. Un détendeur ramène le fréon à sa pression d'origine et abaisse sa température à environ -15°C et le cycle recommence. En été, dans un système de climatisation, le transfert de calories se fait de la source froide qui est le local à climatiser vers la source chaude qui est en général le terrain .Comme pour la pompe à chaleur, le plancher peut devenir rafraîchissant en période estivale. |
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