Pompe à chaleur géothermique à tuyaux enterrés
Un système de pompe à chaleur géothermique à tuyaux enterrés utilise le sol comme source de chaleur ou dissipateur de chaleur. Les composants principaux comprennent une pompe à chaleur et un ensemble d'échangeurs de chaleur enterrés sous terre. Ces échangeurs de chaleur sont généralement constitués de tuyaux en polyéthylène ou en polybutène haute-densité et permettent un échange thermique efficace entre le système et le sol grâce à un fluide (tel que de l'eau ou de l'antigel) circulant dans les tuyaux souterrains fermés.
Figure : Principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur géothermique à canalisation enterrée (chauffage d'hiver)
Dans un système de pompe à chaleur géothermique à canalisations enterrées, les changements dynamiques de la charge du bâtiment et l'échange thermique avec le sol souterrain sont étroitement liés et interagissent, ce qui fait de ce système de pompe à chaleur également connu sous le nom de pompe à chaleur couplée au sol. Lors de la mise en œuvre, il existe deux choix principaux pour la méthode d'enfouissement des échangeurs de chaleur enterrés : l'enfouissement horizontal et l'enfouissement vertical.
L'enfouissement horizontal utilise généralement un enterrement peu profond, simple à construire et nécessitant un investissement initial relativement faible. Cependant, cette méthode occupe une plus grande surface et la température du sol peu profond est facilement affectée par la température de l'air en surface, ce qui entraîne un échange de chaleur relativement faible par unité de longueur de tuyau.
En revanche, même si les conduites verticales enterrées nécessitent un investissement initial plus élevé, leur emplacement souterrain profond assure une température relativement stable dans le sol profond tout au long de l'année, garantissant ainsi le fonctionnement stable du système de pompe à chaleur, et est donc largement utilisé.
Cependant, un problème potentiel existe pour les systèmes de pompes à chaleur à tuyaux enterrés verticaux : si la chaleur absorbée par l'échangeur de chaleur enterré en hiver n'est pas équilibrée avec la chaleur dégagée en été, l'équilibre thermique souterrain sera perturbé, entraînant une augmentation ou une baisse continue de la température du sol souterrain, affectant finalement l'efficacité de l'échange thermique de l'échangeur de chaleur enterré.
