Captage vertical

Dans le cas d’un captage vertical, les capteurs sont constitués d’une ou de plusieurs sondes verticales qui vont puiser l’énergie contenue dans le sous-sol à une profondeur pouvant aller de quelques dizaines de mètres à 100 mètres.

 

Schéma sonde verticale

 

Les sondes géothermiques verticales sont constituées d’un tube polyéthylène en double U renfermant un fluide caloporteur circulant en circuit fermé. L’installation de ce type de sonde nécessite la réalisation d’un forage d’un diamètre minimal de 100 mm pour des sondes constituées de tubes de 32 mm de diamètre et de 120 mm pour des sondes constituées de tubes de 40 mm. Une fois le forage réalisé à la profondeur souhaitée, la sonde double U constituée de quatre tubes, lestée en pied, est descendue dans le forage ; l’écartement des quatre tubes est maintenu à l’aide d’espaceurs positionnés tous les cinq mètres. Une fois la sonde correctement positionnée dans le forage un essai d’étanchéité est réalisé par mise en pression de la sonde, puis le coulis de scellement est injecté de bas en haut par le pied du forage à l’aide d’un tube perdu.
Ce type de forage est réalisé selon les spécifications techniques de la norme
Afnor NF X10-970.

 

Coupe d'une sonde géothermique double U

 

La puissance thermique prélevée est en moyenne de l’ordre de 50 W/ml ; elle dépend de la conductivité thermique des terrains traversés, donc de leur nature et peut globalement varier de 35 à 80 W/ml.

Le captage vertical présente un excellent coefficient de performance (COP) qui est en moyenne de l’ordre de 4. Le nombre et la profondeur des sondes à installer dépendent de la surface à chauffer et de la nature des terrains. A titre d’exemple deux sondes de 70 ml peuvent permettre de chauffer un bâtiment de 120 à 140 m2 en fonction de son isolation.

La technique de captage vertical a l’avantage de limiter l’emprise au sol de l’installation, ainsi que les contraintes d’aménagement du terrain. Une installation géothermique sur sonde verticale présente par ailleurs un rendement plus élevé et beaucoup plus constant qu’un système de captage horizontal.

Le captage vertical est parfaitement bien adapté pour les maisons individuelles (neuf ou rénovation), mais également pour de petits ensembles de logement ou immeubles de bureaux. Dans ce dernier cas, il est possible d’installer plusieurs sondes géothermiques sur le même site afin d’obtenir un plus grand potentiel de chaleur terrestre ; on parle alors de champ de sondes. Les sondes, espacées d’une dizaine de mètres chacune, sont installées à intervalles réguliers et peuvent être raccordées à une ou plusieurs pompes à chaleur en fonction de la puissance nécessaire.

Pour la réalisation d’un projet d’une puissance supérieure à 30 kW, nécessitant la création d’un champ de sondes, il est recommandé d’effectuer un test de réponse thermique (TRT). Pour la réalisation de ce test, un forage est effectué et équipé d’une sonde géothermique sur laquelle sera conduit le test qui consiste à faire circuler le fluide caloporteur dans la sonde en mesurant l’évolution de sa température sur une durée de 4 à 7 jours. Ce test permet de caractériser les propriétés thermiques du terrain en vue d’optimiser le dimensionnement du champ de sondes et de la pompe à chaleur. Il permet de définir la conductivité thermique moyenne (λ) des terrains le long de la sonde géothermique, la température moyenne initiale (Ti) et la résistance thermique moyenne de la sonde géothermique (Rb).

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