Pompe à chaleur au sol : quelles sont les différentes possibilités ?

Les pompes à chaleur (PAC) géothermiques, également connues dans le langage courant sous le nom de pompe à chaleur au sol, représentent une solution innovante et efficace pour le chauffage domestique. En exploitant la chaleur naturelle présente dans le sol, ces systèmes offrent des performances élevées tout en réduisant l'empreinte carbone de votre habitation. Vous souhaitez en savoir plus sur cette technologie et les différentes possibilités qui s’offrent à vous ? ENGIE Particuliers fait le point sur les différents types de PAC au sol, leurs avantages respectifs et leurs coûts dans cet article.

PAC au sol : de quoi parle-t-on ? 

Toutes les PAC au sol (ou géothermiques) suivent le même principe de fonctionnement général, à savoir : 

• puiser de la chaleur au niveau du sol (d’environ 12°C à partir de 10 mètres de profondeur) ; 

• transférer cette chaleur à un fluide frigorigène puis en élever le niveau de température grâce à un système de compression ;

• libérer l’énergie créée pour chauffer une eau circulant dans le circuit de chauffage central de la maison jusqu’aux émetteurs de chaleur.

Pour autant, selon les modèles de PAC géothermiques, le fonctionnement et l’installation vont présenter quelques nuances, que voici.

Les PAC sol-eau avec captage horizontal

Dans le cas d’une PAC sol-eau avec captage horizontal, un circuit fermé de tubes capteurs est enterré entre 60 et 120 cm de profondeur. On y fera circuler de l’eau glycolée, destinée à capter la chaleur du sol et à ramener vers la PAC, laquelle va capter les calories etc…

Une autre solution consiste à faire circuler directement le fluide frigorigène dans les tubes de captage, mais cette technique est obsolète (notamment en raison des risques de pollution).

Ce système nécessite une importante emprise au sol : la surface des capteurs représente environ 1,5 à 2 fois la surface à chauffer ! Toutefois, il est possible de superposer les tubes en creusant plus profond afin de limiter l’emprise au sol.

Il s’agit de la solution la plus répandue en matière de PAC géothermique car elle est la moins chère et la plus facile à installer.

Les PAC sol-eau avec captage vertical

Si vous souhaitez installer une PAC sol-eau avec captage vertical, votre artisan insérera dans un forage de 50 à 150 m de profondeur, scellé par du ciment, une « sonde géothermique », c’est-à-dire d’un tube dans lequel circule de l’eau glycolée. 

Ce système est moins gourmand en espace, même s’il faut en moyenne 2 forages pour une maison de 4 personnes (120 m²). En effet l’espace entre deux capteurs est réduit à 10 m. De plus, il est moins soumis aux variations de température par rapport aux capteurs horizontaux. Il est donc plus adapté aux régions les plus froides.

En revanche, ce système s’avère onéreux et les travaux complexes. Sachez par ailleurs que les démarches administratives sont plus lourdes.

Les PAC eau-eau avec captage vertical

Si votre logement est situé à proximité d’une nappe phréatique, vous aurez la possibilité d’installer une PAC eau-eau. 

Pour cela, l’équipe dédiée à l’installation réalisera deux forages, dans lesquels seront insérés des tubes servant à la circulation d’une eau glycolée. Le premier forage sert à la captation de la chaleur de la nappe phréatique, qui sera transmise au circuit de chauffage central grâce à la PAC. L’eau glycolée ainsi refroidie repartira ensuite par le second forage vers la nappe phréatique.

Ce système partage les avantages et les inconvénients de la PAC sol-eau à captage vertical.

Les PAC sol-sol

Enfin, également appelée PAC à détente directe, la PAC sol-sol se distingue des autres par le fait que le fluide caloporteur circule à la fois dans les capteurs enfouis dans la terre et dans le circuit du plancher chauffant.

Ainsi, le fluide caloporteur ayant capté la chaleur du sol est acheminé jusqu’à la PAC puis poursuit son chemin, une fois réchauffé à 30°, vers les émetteurs de chaleur. Le fluide frigorigène reste donc le même lors du cycle entier.

Même s’il s’agit de l'installation la moins chère, elle est obsolète. Elle n’est en effet compatible qu’avec un captage horizontal, et demande une quantité très importante de fluide frigorigène. Un plancher chauffant spécial est de plus requis, ce qui ne permet pas de produire du froid.

PAC sol-eau (avec eau glycolée) ou eau-eau : quels émetteurs sont compatibles ?

Les PAC sol-eau (avec eau glycolée) ou eau-eau sont compatibles avec tous les émetteurs de chaleur utilisés avec un système de chauffage central : 

• le plancher chauffant, qui offre un excellent confort thermique, la diffusion d’une chaleur proche de celle de l’air (35°C) et est totalement invisible.

• le radiateur, notamment basse température, qui assure un bon confort (45°C). Il s’agit d’une bonne alternative au plancher chauffant en cas de rénovation par exemple.

• le ventilo-convecteur.

À noter qu’il est possible de produire de l’eau chaude sanitaire avec l’installation, à proximité de la PAC, d’un ballon tampon. 

Par ailleurs, il est bon de savoir que les PAC géothermiques  sol-eau sont capables de produire du froid presque gratuitement en été, selon le système du « freecooling » ou « géocooling ». Ce dernier permet de faire circuler l’eau des capteurs (autour de 12°C) directement dans le plancher chauffant, sans passer par la pompe à chaleur. Attention cependant, le freecooling n’est pas possible avec des radiateurs.

Les avantages et les inconvénients de la PAC au sol

Les avantages d’une PAC géothermique

Les PAC géothermiques sont des appareils très performants. Si elles consomment de l’électricité pour fonctionner (notamment activer le compresseur), elles restituent en moyenne 4 kWh de chaleur pour 1 kWh d’électricité consommé (avec un COP de 4). Ce sont des rendements inégalés ! 

Les PAC géothermiques offrent également des performances constantes sur l'ensemble de la saison de chauffe, en particulier pour les systèmes de captage verticaux. Contrairement aux PAC air-air ou air-eau, elles sont assez peu météo-sensibles, en raison de la constance de la température de la terre. Elles peuvent donc se passer de système de chauffage d’appoint et conservent de hautes performances, même en cas de climats rigoureux.

Ces systèmes peuvent par ailleurs être réversibles et, selon les cas, être adaptés sur des systèmes de chauffages centraux existants. Leur durée de vie est supérieure aux autres PAC. Les capteurs enterrés ont par exemple une longévité de plus de 40 ans d’après l’ADEME et la PAC en elle-même peut être utilisée 25 ans.

Enfin, leur entretien est plus simple que celui des PAC aérothermiques, dont les unités extérieures demandent à être débarrassées de branchages, poussières etc. régulièrement. Sans compter le lavage des bacs à condensats pour les PAC air-air ! En outre, vous n’aurez pas de stockage de combustibles à prévoir, comme cela peut être le cas pour une chaudière à granulés par exemple.

Les inconvénients d’une PAC géothermique

En revanche, les PAC géothermiques comptent parmi les systèmes les plus contraignants en matière de travaux d’installation, lesquels sont souvent complexes. D’abord, elles sont réservées aux propriétaires possédant un jardin, qui doit être plus ou moins vaste. Les capteurs horizontaux demandent par exemple une grande emprise au sol.

Ensuite, les travaux d’installation sont de grande ampleur et bien souvent longs. Vous devrez la plupart du temps commencer par une analyse géologique approfondie préalable, indispensable pour choisir le système le plus approprié. Le prix de cette étude est compris entre 1 000 et 5 000 €. Si vous optez pour des capteurs verticaux, il vous faudra faire appel à deux conducteurs de travaux : un pour le forage, l’autre pour l’installation du système de chauffage. Sachez par ailleurs que les démarches administratives sont complexes en cas de forage

Si vous faites le choix des capteurs horizontaux, la création de tranchées dans le jardin induira un réaménagement qui peut être coûteux.

Parallèlement, les professionnels qualifiés à même de réaliser de tels travaux sont moins nombreux que les installateurs de PAC air-air ou air-eau : les délais d’installation sont donc en conséquence plus longs, alors que les coûts d’installation sont souvent plus élevés (voir infra).

Enfin, comme pour toutes les autres PAC, la réparabilité du matériel pose question. En cas de panne, il n’est pas rare de devoir changer le matériel en l’absence de solutions de réparation. 

De ce fait, le marché des PAC géothermiques reste confidentiel en France

Le coût d’installation d’une PAC au sol

Comme nous le disions plus haut, le coût d’installation d’une PAC au sol est élevé. Le prix moyen est compris entre 15 000 € et 20 000 € TTC pour une PAC installée par un professionnel.

Toutefois, ces estimations dépendent de : 

• Le type de PAC (une PAC sol-sol est par exemple moins chère de même que le captage horizontal est moins cher que le captage vertical) ;

• La puissance de la PAC (qui dépend de la superficie à chauffer) ;

• Le modèle, la marque ;

• Les options ; 

• Les coûts de la main d’oeuvre (rappelons que le captage vertical nécessite l’intervention de deux professionnels donc multiplie les coûts).

Mettez donc en concurrence plusieurs professionnels afin de comparer leurs prestations et leurs coûts respectifs.

Quelles aides sont disponibles pour installer une PAC au sol ?

Plusieurs aides à la rénovation énergétique sont disponibles, puisque les PAC au sol sont considérées comme des installations participant à la transition énergétique :

• MaPrimeRénov’, une aide de l'Anah accessible à tous les propriétaires mais dont les montants varient en fonction de vos revenus ; 

• Le dispositif des CEE (dont la Prime Économie d’Énergie d’ENGIE), variable en fonction de vos revenus et de votre lieu d’habitation ;

• L’éco-prêt à taux zéro ; 

• La TVA à taux réduit à 5,5 %

• Les aides éventuelles des collectivités territoriales.

Avant de vous engager avec un artisan, pensez à vérifier ses qualifications. Il doit bien sûr être certifié RGE. Cela est absolument nécessaire pour bénéficier des aides. Toutefois, cela n’est pas suffisant pour garantir la qualité des travaux. Demandez également les attestations pour d’autres certifications, telles que : 

• QualiPAC module « chauffage et ECS »

• Qualifelec PAC1 ou PAC2

• Qualibat PAC

• Qualiforage module sonde

• Qualiforage module nappe

PAC au sol : est-elle faite pour vous ? 

Si vous habitez une région où les hivers sont rigoureux et que vous disposez d’un grand jardin, vous pouvez opter pour une PAC à captage horizontal (de préférence PAC sol-eau avec eau glycolée). 

En revanche, on privilégiera un captage vertical dans une région où les hivers sont rigoureux et/ou dans les habitations dont le jardin est restreint, même si l’installation est plus chère et nécessite une autorisation de forage auprès de la mairie.

Enfin, si le climat de votre région est plutôt tempéré, pensez à l'installation d’une PAC air-eau. Les travaux sont en effet beaucoup moins complexes et l’adaptation à votre équipement existant est plus simple, même en cas de rénovation. Elle est aussi plus rapide, moins chère et moins exigeante en matière de démarches administratives !

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