81 Sonde verticale géotermique Système de chauffage par

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Sonde verticale géotermique
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Système de chauffage par collecteurs horizontaux
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Préconisations
Le matériel des tubes doit remplir ces exigences :
— Etre résistant à la pression du terrain
— Etre résistant à l’acidité du sol
— Etre étanche à l’air et aux gaz ( vapeur d’eau, radon )
Energie fournie
30 à 50 MJ / m² de terrain
Surface nécessaire
De manière générale, il faut prévoir une capteur occupant 3 à 4 fois la surface des locaux à chauffer
Choix d’utilisation
Pour diverses raisons, cette technique est nettement moins utilisée que celle des sondes verticales :
— Effet sur la végétation touchée, dépendant de la surface des collecteurs
— Importance de la surface à occuper
— Variations climatiques subies par une installation située à moins de 15 m de profondeur gel du terrain
— Epuisement thermique du terrain rapide
Conclusion / exemple de système bivalent :
Pendant les périodes très froides, la relation entre l’énergie utilisée pour produire la chaleur et la chaleur réellement fournie peut
être mauvaise. Il est conseillé d’utiliser plutôt une installation bivalente, c’est-à-dire complétée par une installation de chauffage
qui fournit le complément de chaleur nécessaire. La pompe à chaleur géothermique peut être complétée par une installation
fonctionnant à l’énergie solaire.
CHAUFFAGE

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Installation bivalente ECS solaire + chauffage par PAC géotermique
----Schéma D7
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Installation thermique pour une maison de 600 m² / 6 pers max dont l’isolation est moyenne :
— PAC 25 kW : 3 sondes verticales de 125 m
— Solaire : 6 m² de panneaux
— Prix : environ 43 000 euros ( prix hors installation du réseau de distribution )
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A15 CONCLUSION
Dans le Limousin, l’énergie bois est privilégiée ; elle permet une autonomie totale de chauffage et présente des taux de
rendement assez élevés. On préconisera des installations à chargement automatique pour un usage collectif. Un réseau
de distribution de chauffage à distance sera alors envisagé. D’autre part, la région de Vassivière est déjà pourvue d’usines
pour l’approvisionnement en plaquettes.
Pour une chaudière à bois à chargement automatique, le système de chauffage à distance n’est rentable qu’à
partir du moment où la distance entre les maisons est de l’ordre de 20 à 30m. Une chaudière alimentera un groupe de 10
maisons minimum.
Une installation solaire thermique peut assurer la totalité du chauffage de l’eau chaude sanitaire, à 55°C. Par sécurité,
en cas exceptionnel d’apport solaire insuffisant, un chauffage d’appoint électrique assurera l’eau chaude sanitaire.
Il est plus avantageux d’utiliser l’énergie solaire, en tant que chauffage d’appoint en combinaison avec d’autres systèmes de
chauffage comme la pompe à chaleur, ou pour la préparation de l’eau chaude sanitaire uniquement.
La pompe à chaleur géothermique peut assurer en partie le chauffage basse température. Elle peut être complétée
par un chauffage thermique solaire, en appoint, ainsi que par un système électrique par sécurité.
Du fait de ces basses températures, l’eau sanitaire ne doit pas être chauffée par le système des PAC, au risque de problèmes
hygiéniques et de pertes de rendement. De ce fait, le chauffage sera nécessairement un système de chauffage par le sol.
Pendant les périodes très froides, la relation entre l’énergie utilisée pour produire la chaleur et la chaleur réellement
fournie peut être mauvaise. Il est conseillé d’utiliser plutôt une installation bivalente, c’est-à-dire complétée par une installation
de chauffage qui fournit le complément de chaleur nécessaire. La pompe à chaleur géothermique peut être complétée par une
installation fonctionnant à l’énergie solaire.
Pour l’alimentation en chaleur du centre aquarécréatif, capteurs et bois ou PAC et bois, les deux sont possibles.
Les capteurs sont peut-être plus écologiques car ils n’utilisent pas d’électricité. La PAC est sans doute moins chère.
Une fois les bassins chauffés, il faut très peu d’énergie pour maintenir la température, les capteurs peuvent donc servir au
pré-chauffage de l’eau chaude sanitaire. Cela dit, il ne faudrait pas que le bassin extérieur soit chauffé, car, dans ce cas, il
faudrait beaucoup plus d’énergie.
Toutes ces installations génère une petite pollution sonore à prendre en compte lors de la conception d’un bâtiment.
Les vibrations sont cependant souvent traitées dès la fabrication des éléments constituant l’installation.
ANNEXES

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A2 SYSTÈMES DE DISTRIBUTION
Dans tous les systèmes de chauffage, du plus simple au plus complexe, on peut distinguer 3 éléments de base :
— La production de chaleur
— La distribution
— L’émission
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A21 FLUIDE CALOPORTEUR MEDIUM DE TRANSPORT
Les médiums de transport les plus courants sont l’eau et l’air. On aura donc des systèmes à eau ( chauffage central avec distri-
bution par tuyaux et radiateurs ) ou des systèmes à air chaud ( chauffage central avec gaines de distribution d’air chaud ).
L’air n’est pas un bon caloporteur, surtout si on le compare à l’eau :
— La chaleur spécifique de l’eau est quatre fois plus grande que celle de l’air
— Un m3 d’eau transporte, pour la même différence de température, 3500 fois plus de chaleur
Un chauffage à air ne peut pas distribuer de l’air dépassant environ 30°C,et l’air conditionné ne doit pas être distribué à
moins de 18°C, car se serait inconfortable.
Si l’on tient compte des différences de température, l’eau peut transporter, par unité de volume 7000 fois plus de
chaleur, et 15 000 fois plus de chaleur que l’air pour le chauffage.
Le transport de chaleur par l’air demande beaucoup de place ; pour transporter la même quantité de chaleur, la section
des conduits d’air doit être environ 2000 fois plus grande, ou leur dimension environ 45 fois plus grande.
Une plus grande dimension de conduit implique aussi une plus grande surface de déperdition.
Pour toutes ces raisons, le transport de chaleur avec l’air devrait être évité autant que possible.
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A22 DISTRIBUTION CONDUITES À DISTANCE
Le système de distribution de chaleur collectif a un meilleur rendement, et est souvent plus économique que les chauffages
individuels.
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A221 PRINCIPE DE CHALEUR À DISTANCE
La chaleur à distance est une énergie thermique produite dans une centrale et distribuée à distance au moyen d’un fluide
caloporteur.
Les systèmes de distribution de chaleur par conduite à distance se caractérisent par le fait que des quartiers, des villes, ou des
régions peuvent être approvisionnés par une ou quelques sources de chaleur performantes.
Un système de distribution de chaleur par conduit à distance se compose essentiellement de quatre parties :
— La source de chaleur
— Le réseau de distribution avec des conduits de transport et des réseaux locaux
— Le poste de transfert avec des organes d’arrêt, de réglage, de mesure et de sécurité
— L’installation du consommateur pour le chauffage des locaux, la production d’eau chaude sanitaire
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Principe de fonctionnement d’un système de distribution de chaleur par conduite à distance
----Schéma G1
CHAUFFAGE

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A222 COMPOSITION
Il s’agit d’un réseau de circulation sous pression constitué de tuyaux isolés thermiquement. Un réseau à eau chaude nécessite
des pompes de circulation.
Les structures réticulaires usuelles sont :
— Le réseau radial, simple et clair proportionnellement bon marché, mais aussi sujet à plus de coupures que
les autres
— Le réseau en boucle
— Réseau en mailles, beaucoup plus coûteux
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Schéma d’une toiture inversée
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Pour éviter au maximum les pertes de distribution, tout le réseau est isolé. On travaille avec une température d’aller aussi basse
que possible, et, si possible, on fait varier la température ne fonction de la température extérieure. On préfère pour ces raisons,
l’utilisation d’une structure mixte.
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A223 RACCORDEMENT SUR UNE CONDUITE À DISTANCE
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Raccordement d’une conduite de chauffage à distance
----Schéma G3
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A23 ÉMISSION DE CHALEUR
A231 CHAUFFAGE À HAUTE TEMPÉRATURE / CORPS DE CHAUFFE
A2311 DIFFÉRENTS CORPS DE CHAUFFE
L’émission de chaleur d’un corps de chauffe se dissocie en deux parties. Une partie par convection, transfert de la chaleur par
mouvement d’air autour des corps de chauffe ; une autre partie par rayonnement, échange entre la surface du corps de chauffe
et les différentes surfaces de la pièce.
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Radiateur
rayonnement : 30% convection : 70%
Paroi chauffante
rayonnement : 40% convection : 60%
Convecteur
rayonnement : 10% convection : 90%
ANNEXES

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L’émission de chaleur des 3 types de corps de chauffe :
— Paroi chauffante, émission principalement par rayonnement
— Radiateur, émission par rayonnement et convection
— Convecteur, émission par convection principalement
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Différents corps de chauffe
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A2312 SITUATION DES CORPS DE CHAUFFE
L’emplacement des corps de chauffe :
— Pas d’installation de bancs au-dessus de convecteur esthétiquement une bonne solution, par contre un
non-sens du point de vue du chauffage, surtout si un revêtement latéral est ajouté
— Importance de l’isolation des contre cœurs. Le coefficient de déperdition thermique est le plus mauvais
précisément à l’endroit du mur où la différence de température entre intérieur et extérieur
— Eviter les rideaux jusqu’au sol devant les corps de chauffe
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Emplacement des corps de chauffe
----Schémas G5
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Il est possible dans de nombreux cas que des corps de chauffe placés contre une cloison intérieure offrent un confort satisfaisant,
si la construction remplie les critères suivants :
— Une bonne isolation thermique des murs extérieurs
— Des fenêtres à vitrage isolant triple ou spécial
— Une étanchéité sur les battues des fenêtres
— Raccords des cadres aux ouvrages contigus
CHAUFFAGE