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Fonctionnement
Découvrez comment le géostockage permet de stocker la chaleur renouvelable produite en été pour l'utiliser en hiver pour chauffer les bâtiments, et inversement pour le rafraîchissement
Prélèvement de l’énergie thermique
L’énergie thermique est d’abord prélevée dans le sol à une température stabilisée entre 15 et 20 °C (jusqu’à 200 mètres).
Le champ de sondes
Le captage de l’énergie est opéré par les sondes thermiques qui, de par leur nombre, constituent un champ de sondes.
Concrètement, ce sont des tubes qui assurent le lien entre les calories du sous-sol et la PACg en surface. Ils composent un circuit fermé en traversant les roches chauffées naturellement.
Le transfert de chaleur
Le contact entre les sondes et le solide génère une réaction thermique appelée transfert de chaleur. Celui-ci s’opère spontanément d’un milieu chaud (la roche) vers un milieu plus frais (la sonde).
L’acheminement vers la pompe à chaleur géothermique (PACg)
Le fluide caloporteur qui circule dans les tubes facilite l’échange thermique et le transport des calories vers la PACg.
Traitement thermodynamique de l’énergie par une pompe à chaleur géothermique (PACg)
La PACg réceptionne le fluide extrait à 15-20 °C, c’est-à-dire en dessous des besoins de chaleur et au-dessus des besoins de froid du bâtiment.
Adapter la température
La mission de la PACg consiste à ajuster la température du fluide afin qu’il puisse être exploité par les systèmes de diffusion du bâtiment (chaufferie ou climatisation). Les températures d’utilisation requises sont les suivantes :
● 40 à 80 °C pour le chauffage, le système doit donc apporter un complément de chaleur ;
● 7 à 12 °C pour la climatisation, la PACg doit alors baisser la chaleur.
Comment procède-t-elle ?
Pour augmenter ou baisser la température du fluide, la PACg est procède ainsi :
● Un évaporateur transforme le fluide en vapeur (changement d’état) ;
● Un compresseur, alimenté par l’électricité, comprime le gaz pour en faire augmenter la température ;
● Un condenseur transforme le gaz en condensation directement exploitable par le système de diffusion ;
● Un détendeur diminue la pression, donc la température de la vapeur.
Production de chaud et de froid
En mode chauffage, l’énergie circule du compresseur vers le détendeur : c’est-à-dire qu’elle est chauffée avant d’être distribuée, puis rafraîchie pour être évacuée en source froide.
En mode climatisation, le sens de circulation est inversé. L’énergie est traitée du détendeur vers le compresseur : elle est donc d’abord rafraîchie à la température souhaitée, puis distribuée, avant d’être réchauffée et renvoyée sous terre en source chaude.
La création des réserves thermiques souterraines
Quel que soit le sens de traitement du fluide, le circuit fermé de la PACg rejette les frigories ou les calories vers le sol par une deuxième sonde.
Le géostockage de l’énergie utilisée
Plus précisément, après avoir été traitée, l’énergie thermique est transférée vers une autre roche d’une température différente de celle du prélèvement initial.
Le rejet régulier de chaleur ou de fraîcheur au sein d’un même volume de roche contribue à stabiliser sa température moyenne.
La roche traversée par les sondes constitue alors une bulle thermique dont le système peut :
● Définir la température via la PACg ;
● Prélever ou déverser à volonté l’énergie tempérée.
Un mix énergétique comme recharge thermique
Les systèmes de géostockage les plus performants ne se contentent pas de recycler l’énergie thermique issue des sols, ils mobilisent aussi les autres ressources thermiques non polluantes du bâtiment.
C’est ainsi qu’un concept de recharge thermique par mix énergétique a été récemment breveté. Ce procédé exclusif combine :
● L’énergie thermique souterraine ;
● L’énergie solaire ou les PAC aérothermiques ;
● La chaleur fatale issue du fonctionnement de la PACg en mode climatisation.
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