Chauffage Climatisation Énergies

La boucle de préchauffage géothermique passif : matériaux et conseils pour l’installation

Un système plus complexe que le puits canadien (échangeur à air géothermique).

La boucle de préchauffage géothermique passif
© Anonyme, Creative Commons.

En plus d’une boucle d’eau, constituée généralement d’un tuyau de 3/4" (DN 20 mm) en cuivre ou en PE-HD (polyéthylène haute densité), on trouve d’autres accessoires hydrauliques.

Sur la photo ci-dessus, accessoires hydrauliques de la boucle de préchauffage géothermique passif. Les numéros correspondent aux explications ci-dessous.

  1. Échangeur air/eau : c’est lui qui transfère la chaleur à l’apport d’air neuf
  2. Circulateur à vitesse variable (ECM) : met en mouvement l’eau glycolée
  3. Bouteille de découplage hydraulique avec purgeur d’air
  4. Vase d’expansion : protège des effets de dilatation de l’eau par temps chaud.
  5. Régulateur : cet appareil régule en température la boucle enterrée pour ne pas avoir de transfert de chaleur non souhaité (quand les températures intérieures et extérieures sont proches par exemple).
Circulateur à vitesse variable
Circulateur à vitesse variable. © Ed Marion, CC

Cette fois-ci il est quasi-obligatoire de faire appel à un plombier pour l’installation. Une composante qui doit lui être demandée est l’installation d’un circulateur à vitesse variable.

Les photos de cette page sont d’Ed Marion, spécialiste des maisons passives. Sa boucle de préchauffage fait 100 m de long avec des tubes de diamètre 3/4" et voici son analyse: par un jour d’hiver, avec une température de -15°C, il constate un gain de 18°C, l’air est préchauffé jusqu’à 3°C. Le circulateur à débit variable qu’il emploie ne consomme que 7 watts pour de telles performances !

Conseils pratiques

Nous n’avons pas trouvé d’étude sur les méthodes de dimensionnement d’un tel système ; néanmoins voici quelques éléments tirés de la pratique :

  • Pour le choix de la longueur, il faut généralement 100 m pour que l’échange soit suffisamment efficace. On a l’habitude de dire qu’il faut le double de longueur que pour un Échangeur Air Géothermique (ÉAG ou puits canadien) car la surface d’échange thermique est plus petite (surface extérieure du tube enterré) ;
  • La profondeur à laquelle le tube doit être enterré est la même que pour un ÉAG, c'est-à-dire environ 2m ;
  • Les tubes doivent être espacés de 0,5m minimum

Une amélioration possible

Une optimisation astucieuse dénichée sur le web consiste à faire passer la boucle non pas dans le sol mais dans … la fosse septique ! La quantité de chaleur disponible est plus élevée et la masse thermique importante, les performances d’un tel système ne peuvent donc être que supérieures à celles d’une boucle de préchauffage géothermique classique. Il faut cependant que le tuyau soit en polyéthylène (PE ou PER) pour être certain qu’il ne sera pas agressé par le contenu de la fosse.

Dans ce cas il serait opportun d’isoler les tuyaux hors de la fosse avec du calorifuge pour garder un maximum de chaleur. La régulation en température est nécessaire comme pour une boucle de préchauffage classique.

Le calcul des pertes de charge

Vous pouvez tenter de dimensionner vous-même le circulateur (pompe) nécessaire. Pour cela nous vous conseillons d’utiliser le logiciel gratuit Aquation, très simple d’utilisation. Il donne les pertes de charge des tuyauteries par mètre linéaire.

Le logiciel de calcul de pertes de charge Aquation
Le logiciel de calcul de pertes de charge Aquation

Dans l’exemple ci-dessus, si nous avons 100 mètres de tuyauterie la perte de charge totale doit être de 25,375 x 100 = 2537,5 Pa.

Vous pouvez télécharger ce logiciel gratuit ICI.

Une fois les pertes de charge calculées vous pouvez demander à un fournisseur un circulateur répondant aux caractéristiques souhaitées (pertes de charge maximales, débit attendu).

Boucle de préchauffage en kit

Comme pour le puits canadien traditionnel, le fabricant Helios propose un kit contenant tous les composants nécessaires à une boucle de préchauffage géothermique pour un prix d’environ 3 000$, frais d’importation non compris !

Plus d’infos ici ou encore ici

À LIRE AUSSI SUR LE MÊME THÈME

Évènements à suivre

Jeudi, 29 Septembre, 2016 - 08:00
Ne manquez pas l'ExpoHabitation d'Automne!
Jeudi, 20 Octobre, 2016 - 00:00

Pour poser une question technique, adressez-vous à nos experts.