LE SYSTÈME EARTHSOL : LE MARIAGE DU SOLEIL ET DE LA TERRE

La combinaison d’une PAC géothermique avec des capteurs solaires permet d'augmenter la performance du système et de prolonger sa longévité.

Energie solaire et géothermie: comment ça fonctionne ?

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Il y a plusieurs façons d'intégrer l'énergie solaire à la géothermie, selon le type du bâtiment et des sondes.

- Délestage solaire de sondes géothermiques. Une installation de préchauffage solaire d’eau chaude pour immeubles (système "Basic", obligatoire dans plusieurs cantons) peut soulager le travail des sondes géothermiques pendant la mauvaise saison. Quand le soleil brille en hiver, les capteurs solaires donnent toute leur énergie à la pompe à chaleur. Les sondes  travaillent moins, la pompe à chaleur aussi, ce qui augmente leur durée de vie. Quant à l'énergie solaire, on en tire un profit maximal. L’été, les capteurs produisent l’eau chaude sanitaire. Cette solution est d'autant plus intéressante que le surcoût est faible. 

- Une taille trop petite, une facture d'électricité trop grande! En Suisse, beaucoup de pompes à chaleur géothermiques ont été sous dimensionnées. Les propriétaires ne se rendent pas compte tout de suite de cette erreur. La PAC soutire chaque année de l'énergie à la terre, mais ne lui en restitue pas. Au fil du temps, la température du sol à proximité des sondes diminue. Et la facture d'électricité du chauffage augmente. Les capteurs solaires non vitrés résolvent ce problème. Ils permettent d'injecter de la chaleur dans la terre et de fournir de l'énergie pour la PAC en hiver. La durée de vie et la performance du système de chauffage sont largement améliorées.

- Le solaire remplace une partie des sondes géothermiques (immeubles d'habitations et grands bâtiments). Certaines villes de Suisse ressemblent à un fromage d'Emmental, tant elles comptent de forages pour les sondes géothermiques.  Avec l'apport de l'énergie solaire, il y aura moins de trous, et une énergie mieux utilisée. La chaleur fournie par les capteurs permet de régénérer l'énergie souterraine. La performance du système de chauffage s'améliore d'année en année. Ce  concept n'est pas adapté aux bâtiments administratifs, dans lesquels l'énergie nécessaire pour le rafraîchissement du bâtiment permet d'injecter beaucoup de chaleur dans les sondes et donc d'élever leur température avant l'arrivée de l'hiver. La climatisation estivale du bâtiment (géocooling) permet d'injecter de la chaleur dans le sol. Une chaleur qui sera utilisée pour alimenter la PAC pour le chauffage hivernal. 

Le système EARTHSOL associe les capteurs solaires comme source de chaleur additionnelle dans la majorité des cas pour des champ de sondes géothermiques (régénération du champ de sondes).

La combinaison de panneaux solaires avec une seule sonde géothermique verticale est également avantageuse (solution retrofit pour des installations avec une longueur de sonde sous-dimensionnée, ou solution délestage de la sonde).

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Les composants du système EARTHSOL:

  • Les capteurs solaires

Les capteurs solaires non vitrés à revêtement sélectif (Toiture Solaire AS, Capteur AS)  sont d'abord utilisés pour transformer le rayonnement solaire en chaleur. Mais pas seulement:  Les capteurs prélèvent aussi l'énergie du vent, de la pluie, de la condensation ou du givre, ceci à basse température. Cette énergie, ils la transmettent à la pompe à chaleur 24 heures sur 24, de jour comme de nuit.

La PAC est plus performante, consomme moins d'électricité, et les capteurs tirent le maximum non seulement du soleil, mais aussi de l'air ambiant.

  • Les groupes hydrauliques pré-fabriqués

Un capteur solaire performant ne sert pas à grand chose, si la chaleur qu'il a générée n'est pas transmise au consommateur de manière efficace. Energie Solaire SA dimensionne et livre des groupes hydrauliques pré-farbriqués en usine sur mesure, aussi pour des installations de plus de 1'000 m2. 

Quand nous dimensionnons ce composant clé, nous faisons particulièrement attention à ce que les capteurs solaires puissent fonctionner en mode "high-flow" avec un faible delta-T sur le champ de capteurs et faible perte de température sur l'échangeur du groupe hydraulique. Ceci est essentiel lors du fonctionnement à basse température (<20°C, couplage sur réseau "ANERGIE" et sur champ de sondes géothermiques).

  • Les pompes à chaleur saumure/eau

Les pompes à chaleur du système EARTHSOL sont de type "saumure/eau". Le liquide dans le circuit de l'évaporateur (côté froid) est de l'eau mélangée avec de l'antigel. L'eau de chauffage circule dans le circuit du condenseur.​

  • Les sondes géothermiques

Il y a plusieurs techniques pour exploiter la chaleur naturelle de la terre: sondes géothermiques verticales, isolées ou reliées les unes aux autres dans des "champs de sonde", extraction de la chaleur des nappes phréatiques, pieux et géostructures énergétiques...

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  • Les régulations

Un régulateur compare constamment la température des capteurs à celle de la partie inférieure du chauffe-eau. Si la température des capteurs est plus élevée, il enclenche une pompe qui amène l'eau chaude dans le boiler. Sinon, il arrête le circuit.

Le second rôle de la régulation est d'éviter une surchauffe. Quand il y a beaucoup d'eau chaude et peu de personnes pour la consommer, par exemple pendant les vacances d'été, la température du chauffe-eau risque de monter trop haut. Le régulateur l'abaisse en faisant circuler l'eau dans les capteurs pendant la  nuit. 

Les paramètres de la régulation peuvent être pré programmés directement dans notre usine sur une carte mémoire SD. Elle peut ensuite être exploitée pour faciliter la mise en service de l'installation et son bon fonctionnement initial grâce à une approche systémique. 

Dans le système EARTHSOL, la régulation offre également une autre possibilité. Grâce à la carte mémoire qui enregistre toutes les données, nous pouvons en tout temps effectuer une analyse du système ( production de chaleur des capteurs solaires, etc... )  et ainsi optimiser les réglages afin de faire fonctionner l'installation solaire de manière optimale dans la durée.

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