Pompe à chaleur géothermique : Fonctionnement, Avantages / inconvénients et prix

Par Anais Badillo

Spécialiste | Rénovation énergétique & énergie solaire

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Devis pompe à chaleur

La pompe à chaleur géothermique utilise la chaleur présente sous terre pour produire du chauffage et de l'eau chaude. Ce système efficace permet de réaliser des économies de 25 à 50 % par rapport à un chauffage classique. En raison de la complexité des travaux, le prix d'achat reste élevé, à partir de 18 000€ (matériel et pose compris). Mais l’État prévoit de doubler le nombre d'installation d’ici 2025, notamment grâce aux aides. Découvrez les différents modèles de PAC géothermiques et leurs caractéristiques, les coûts, et enfin le détails des travaux à entreprendre.

⚙️ Comment fonctionne une pompe à chaleur géothermique ?

La chaleur sous le sol provient des roches qui forment le noyau terrestre. La pompe à chaleur géothermique utilise cette énergie présente sous terre pour produire du chauffage, de l'eau chaude ou de ventiler une pièce, en maison individuelle ou en chauffage collectif. Cette énergie n'est pas directement exploitable car sa température se situe autour de 12°C ! La pompe à chaleur sert à transférer l'énergie d'un milieu froid à un milieu chaud, en élevant la température par l'intermédiaire d'un fluide frigorigène, capable de changer d'état (vapeur, liquide).

Elle fonctionne selon le même principe de fonctionnement qu'une pompe à chaleur classique :

1. L'évaporateur puise l'énergie du sous-sol grâce à des capteurs enterrés sous terre. La chaleur vaporise ensuite le fluide frigorigène, qui se transforme en gaz ;
2. Le compresseur augmente la pression du gaz et sa température (le fluide frigorigène est à l'état de vapeur à haute pression) ;
3. Dans le condenseur, le fluide frigorigène cède son énergie thermique et passe à l'état liquide pour transférer l'énergie au circuit de chauffage ;
4. Le détendeur abaisse la température et la pression du fluide, et le cycle recommence.

Il existe différents modèles de pompe à chaleur en géothermie : la pac sol-sol, sol-eau et eau-eau.

1. La PAC sol-sol : les calories sont puisées dans le sol et la chaleur est diffusée directement dans le circuit de chauffage.
2. La PAC sol-eau : les calories sont puisées dans le sol et la chaleur est diffusée directement dans le système de pompe à chaleur pour une production de chauffage et d'eau chaude.
3. La PAC eau glycolée-eau : un mélange d'eau et de glycol comme fluide caloporteur circulant dans des capteurs enterrés dans le sol pour extraire la chaleur. Ce système ne nécessite pas une source d'eau souterraine !
4. La PAC eau-eau :   les calories sont puisées dans une nappe phréatique et la chaleur est diffusée dans le circuit de chauffage.

✅Meilleure pompe à chaleur géothermique : étude du rapport qualité prix

Avant de choisir votre modèle de PAC géothermique, vous devez vous questionner sur les critères suivants :

• le coefficient de performance (COP) est-il assez élevé pour couvrir les besoins énergétiques de mon foyer ? Généralement, les PAC géothermiques ont des COP très élevés (entre 4 et 5) permettant de couvrir les besoins en chauffage et en eau chaude d'un logement.
• Le type de captage, verticale ou horizontale : les captages horizontaux sont plus économiques à installer mais requiert une grande surface de terrain (au minimum 1,5 à 2 fois la surface à chauffer). Les capteurs verticaux sont plus coûteux (trou à creuser de plus de 30m) mais ils sont plus efficaces.
• Le niveau de bruit et de vibration produits par la pompe à chaleur géothermique

Pompe à chaleur sol-sol

La pompe à chaleur sol-sol : il s'agit d'une PAC classique qui fonctionne en circuit fermé dans lequel les calories sont captées dans le sol, puis envoyées directement au circuit de chauffage, généralement un chauffage au sol (ex : plancher chauffant).

Pompe à chaleur eau-eau ou eau (glycolée)-eau

💧 Installation d'une PAC géothermique : comment ça fonctionne ?

L’installation d’une pompe à chaleur géothermique se déroule en plusieurs étapes et requiert l'intervention de la mairie, d'un expert des sols et d'un expert en pompe à chaleur géothermique :

1. Étude permis de construire auprès de la mairie : contactez votre mairie pour connaître dans quelle zone d'urbanisme local (PLU) se situe votre maison et demandez un permis de construire si nécessaire.
2. Étude de faisabilité de l'installation géothermique : un expert doit mener un forage test et analyser le sous-sol. Cette expertise est généralement proposée par l'installateur qui dispose d'un bureau d'étude. L'étude de faisabilité coûte entre 1000 à 5000€. Elle peut être financée par les aides liées à la rénovation énergétique.

3. Forage et installation de pompe à chaleur géothermique : en fonction du choix de forage (horizontal ou vertical), il faudra compter entre 6 000€ et 15 000€ par forage horizontal et entre 8 000€ et 20 000€ par forage vertical.

   Le forage de ma PAC sol-sol fait plus de 10 mètres de profondeur ?

   Attention, pour les forages verticaux supérieurs à 10 mètres de profondeur, il faut faire une déclaration de travaux auprès de la DREAL (Direction régionale de l’environnement, de l’aménagement et du logement) !

4. Une fois les puits ou les tranchées créés, une boucle géothermique composée de tubes en polyéthylène est construite dans l'emplacement. La pompe à chaleur s'installe à l'intérieur de la maison. Puis, la pompe à chaleur géothermique est connectée au réseau de boucle géothermique et est responsable de transférer la chaleur du sol vers l'intérieur pour le chauffage.

Concernant les coûts d'une pac géothermie, voici quelques prix indicatifs en fonction du modèle de pompe à chaleur géothermiques, selon les moyennes constatées sur les sites de différents fabricants :

Une fois l'installation complète, le système est mis en service et testé pour s'assurer qu'il fonctionne correctement !

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👍Avis sur les PAC géo : avantages et inconvénients ?

Dans l’ensemble, les pompes à chaleur géothermiques sont très puissantes par rapport aux modèles de chauffage traditionnels et peuvent permettre jusqu’à 65 % d’économies d’énergie par rapport à système de chauffage traditionnel. C'est donc un système de chauffage idéal, pour des maisons disposant d'un espace et d'un budget suffisant pour accueillir une pompe à chaleur géothermique. 

Retrouvez ci-dessous, les avantages et inconvénients de la pompe à chaleur géothermique :

Aides financières en 2024 pour l'achat d'une pompe à chaleur géothermique 

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Le coût élevé d'une pac géothermique constitue l'un des freins principaux pour son installation au sein des logements en France aujourd'hui. Toutefois, comme les pompes à chaleur air/eau ou les chauffages au bois, les pompes à chaleur géothermiques sont éligibles à de nombreuses aides pour la rénovation énergétique afin de faciliter son financement. La condition est que l'installation soit réalisée par un professionnel RGE .En 2024 , la pompe à chaleur géothermique est éligible à MaPrimeRénov', le chèque énergie et l'éco-PTZ.