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Géothermie

Introduction

La géothermie est un procédé de chauffage et climatisation exploitant la l’énergie contenue sous la surface de la Terre pour contrôler la température d’une habitation. Ce terme désigne également la science dont l’objet est l’étude des phénomènes thermiques internes du globe terrestre.

Historique

L'étude de la géothermie ne date pas d'hier. En effet, à la fin du 17e siècle, à Paris, le physicien et chimiste Lavoisier observe la constance de la température dans le sol. En 1860, Lord Kelvin découvre que la variation de température à une profondeur de 8.1 mètres (26.6 pieds) est de 1/20 par rapport à la température de la surface et n'est que de 1/400 à une profondeur de 16.2 mètres (53.1 pieds). En fait, ces deux découvertes n'étaient que le commencement de l'étude de l'énergie géothermique.

En ce qui concerne l'origine de la géothermie à titre de système de chauffage et de climatisation , ce principe apparu en 1912. Toutefois, la première installation opérationnelle d'un système géothermique fut réalisée en 1945, aux États-Unis. Un compresseur de 2.2 KW relié à un serpentin en expansion directe enterré dans le sol était utilisé afin de fournir de la chaleur à un système de chauffage à air pulsé. La technologie a grandement évolué depuis ce jour.

Le Québec connu une apparition tardive de la géothermie. En effet, les premières installations de systèmes géothermiques furent mises en place vers la fin des années 70. L'évolution de cette technologie fut freinée de manière considérable en raison des nombreuses craintes des québécois. Cependant, une ouverture pour les systèmes géothermiques ainsi que d'énormes avancées technologiques sont apparus au milieu des années 80. D'ailleurs, depuis les jeux olympiques tenu à Montréal en 1976, le village olympique utilise la géothermie comme système de chauffage et climatisation. Actuellement, l'augmentation du prix des sources d'énergie concurrentes et la prise de conscience face à l'environnement contribuent à l'essor exceptionnel de la géothermie.

Principe

Le principe de base de la géothermie est très simple. Tout d'abord, il est important de savoir que la température du sol varie peu au cours de l’année. Le système géothermique consiste à faire des échanges de chaleur avec le sol de votre propriété de manière à pouvoir régler adéquatement la température de votre habitation. En hiver, le sol est plus chaud par rapport à l’air extérieur. Le système géothermique retire cette chaleur et la transfère à votre maison : c’est le mode chauffage. En été, c’est l’inverse qui se produit. Le sol est plus frais que l’air extérieur. Le système géothermique retire la chaleur de votre maison et la transfère au sol : c’est le mode climatisation.

Types de géothermie

Il existe trois types de géothermie :

La géothermie privilégiée
La géothermie privilégiée utilise des sources hydrothermales très chaudes, ou un forage très profond. Elle sert principalement à la production d'électricité.

La géothermie de basse énergie
La géothermie de basse énergie s'approvisionne à partir des nappes profondes (entre quelques centaines et plusieurs milliers de mètres) aux températures situées entre 30 et 100°C. La principale utilisation de ce type de géothermie est de supporter les réseaux de chauffage urbain.

La géothermie domestique
La géothermie domestique extrait l'énergie géothermique à de faibles profondeurs aux niveaux de température compris entre 10 et 30°C. Les principales utilisations sont le chauffage et la climatisation d'habitations individuelles.

Types de boucles souterraines

Il existe quatre types de boucles souterraines:

Boucle verticale
Lorsque la boucle est enfouie dans des trous de forage d'une profondeur de 15 à 100 m et d'une circonférence de 10 à 12 cm. Ce type de boucle me demande qu'une petite zone d'excavation et fournit une température stable. Les frais d'installation d'une boucle verticale varient énormément, dépendemment des conditions du sol.

Boucle horizontale
Lorsque la boucle est enfouie dans un fossé horizontal d'une profondeur de 1,5 à 3 m et une largeur de 1 à 3 m. Ce type de boucle demande une zone d’excavation plus grande et fournit une température quelque peu variante. Les coûts sont toutefois moins élevé, mais dépendent encore une fois des conditions du sol.

Boucle de lac (Boucle d'étang)
Lorsque la boucle est installée au fond d'un lac ou d'un étang environnant d'une profondeur de 2 à 2,5 m.

Boucle de nappes souterraines (Boucle de puits)
Lorsque la boucle permet de pomper l'eau souterraine ou d'un puits. Ce type d'installation nécessite un puits d'alimentation et un puits de refoulement.

Fonctionnement

Les composantes principales d'un système géothermique sont la pompe circulatrice, le fluide caloporteur, la boucle souterraine, la thermopompe et le système de distribution. La boucle souterraine puise la chaleur du sol au moyen d'un fluide caloporteur et la transmet à la thermopompe grâce à la pompe circulatrice. La thermopompe extrait par la suite la chaleur du fluide caloporteur et la transmet au système de distribution. Celui-ci répartit la chaleur également dans toutes les pièces de votre résidence.

Avantages

Le système de chauffage et climatisation géothermique est des plus avantageux.

La géothermie est renouvelable
Contrairement aux réserves fossiles, le réservoir énergétique de la géothermie se renouvelle naturellement par le ruissellement des eaux de surface.

La géothermie est écologique
L'exploitation géothermique produit peu de rejets polluants. La quantité moyenne de CO2 émise dans l'atmosphère par une centrale géo-thermo-électrique est dix fois moins élevée qu'une centrale au gaz naturel.

La géothermie est facile d'entretien
Le système de chauffage/climatisation gétothermique ne nécessite presque aucun entretien.

La géothermie est confortable
En plus d’éliminer les courants d’air en produisant une chaleur constante de faible intensité, les systèmes géothermiques ne nécessitent aucun équipement apparent à l'extérieur pouvant procurer des bruits désagréables pour vous et votre voisinage.

La géothermie est rentable
L'investissement relié à l'installation d'un système de géothermie est rentabilisé en quelques années grâce aux économies de 65% à 75 % réalisées sur les frais de chauffage/climatisation ainsi que votre consommation d'eau chaude domestique.

La géothermie est durable
Une thermopompe air-air a une durée de vie moyenne d'environ 13 ans. En comparaison, l'espérance de vie de la thermopompe géothermique est plus grande (de 20 à 25 ans). Après le même 13 ans, la thermopompe géothermique conservera donc sa pleine valeur de revente et sa pleine efficacité énergétique durant toute sa durée de vie.

La géothermie est indépendante
Par rapport à d'autres sources d'énergies renouvelables, la géothermie présente l'avantage de ne pas dépendre des conditions atmosphériques (soleil, pluie, vent).

La géothermie est incombustible
Les systèmes géothermiques n’utilisent aucun combustible pour fonctionner, ce qui les rend davantage propres et sécuritaires.

La géothermie est performante
Au Canada, les systèmes géothermiques vendus doivent avoir un coefficient de performance d’au moins 3,0. Il s’agit là du niveau d’efficacité le plus élevé de tous les systèmes de chauffage et climatisation offerts sur le marché.

Statistiques

  • Les systèmes géothermiques à rendement élevé sont en moyenne 48 % plus efficaces que les appareils de chauffage au gaz les plus performants et 75 % plus efficaces que les appareils de chauffage au mazout les plus performants.
  • Les systèmes géothermiques ont un rendement supérieur à la technologie de chauffage au gaz la plus performante, soit la thermopompe à gaz, de l’ordre de 36 % au chauffage et de 43 % à la climatisation.
  • Les coûts de l’énergie associés à un système géothermique sont habituellement de 25 à 50 % inférieurs à ceux associés aux autres systèmes de CVC.
  • Un système géothermique réduit la demande en électricité de près de 1kW par tonne de capacité.
  • Les systèmes géothermiques ne produisent pratiquement pas d’émissions de dioxyde de carbone puisqu’ils ne consomment pas de combustible sur les lieux.
  • Les systèmes géothermiques affichent un coût global sur le cycle de vie plus bas que les systèmes conventionnels, même dans les régions subarctiques et arctiques, là où la demande de chauffage est pourtant élevée.
  • Les systèmes géothermiques possèdent une plus longue vie utile. (Les systèmes sont souvent garantis pour 25 ans et les tuyaux souterrains peuvent souvent fonctionner pendant plus de 50 ans.)
  • En 2005, plus de 650 000 thermopompes géothermiques auront été installées aux É.-U., ce qui représente des économies annuelles de 5,2 milliards de kWh, 26 billions de BTU produits par des combustibles fossiles, une réduction de la demande en électricité de 1,7 kWh et l’élimination de pratiquement 4 millions de tonnes de CO2.
  • L’installation de 650 000 thermopompes géothermiques équivaut à retirer 840 000 voitures de la circulation, à planter 250 millions d’arbres ou à réduire la consommation de pétrole brut de 14 millions de barils par année.
  • Aux É.-U., la technologie de l’énergie géothermique a connu une expansion considérable, soit 30 % au cours des deux dernières années.

Expertise Miville

Miville peut intégrer un système de contrôle multi-zones évolutif (pièce par pièce) permettant de maintenir une température adéquate dans plusieurs pièces distinctes à l'aide de thermostats indépendants. Cette innovation est une technique développée et maîtrisée exclusivement par Miville SCC inc. depuis plusieurs années.

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