Géothermie
Types de systèmes géothermiques

• Circuit fermé en expansion directe
• Circuit fermé à l'antigel
• Circuit ouvert

Circuit fermé en expansion directe Dans un circuit fermé en expansion directe, deux configurations sont possibles, mais une est beaucoup plus utilisée que l'autre. Le forage vertical et en angle est l'installation la plus courante même si le système peut s'installer également à l'horizontale dans des tranchées. Les tuyaux utilisés sont des tuyaux de cuivre enfouis dans le sol avec le même gaz caloporteur que le compresseur. Le système n'a pas d'échangeur de chaleur dans l'unité parce que le gaz est le même qui circule dans le sol. Le diamètre des forages est d'environ 3 pouces et la profondeur est de 100 pieds (30 mètres) au maximum. Le forage vertical en angle est un très gros avantage car il nécessite peu d'espace et empêche la dégradation des terrains existants.

Circuit fermé à l'antigel

Dans un système à circuit fermé à l'antigel, plusieurs configurations sont possibles, mais il en existe trois fondamentales; verticales, horizontales et dans un lac. Les tuyaux utilisés sont généralement en plastique (polyéthylène haute densité) de 1.25 pouces de diamètre où circule un liquide qui est un mélange d'eau et de glycol (antigel), ou d'eau et alcool. C'est toujours le même liquide qui circule en circuit fermé entre le sol et l'échangeur thermique de la pompe à chaleur.

Circuit fermé vertical : Le circuit fermé vertical est le plus couramment utilisé de ces trois circuits fermés à l'antigel. Celui-ci utilise des forages de 5 à 6 pouces de diamètre (selon l'équipement du foreur) sur une profondeur pouvant aller jusqu'à 500 pieds. La profondeur des forages varie selon la capacité du système et aussi du type de sol. Celui-ci est le facteur qui a le plus d'impact sur la profondeur des forages. S'il y a plusieurs trous, ceux-ci doivent être distancés de 10 pieds (3 mètres) d'un à l'autre et de 15 pieds (4.5 mètres) d'un champ d'épuration pour ne pas nuire à l'épuration biologique.

Circuit fermé horizontal : Le circuit fermé horizontal est semblable au circuit fermé vertical. Les tuyaux sont enfouis dans des tranchées à environ 6 à 10 pieds sous le niveau du sol et espacés de 8 à 10 pieds selon le type de sol. Les tuyaux sont déposés dans les tranchées et remplis par la suite avec la terre excavée. Ce système nécessite 400 pieds (125 mètres) de tuyaux par tonne de capacité de l'unité soit environ le double d'un puits vertical. En fait, la proximité des tuyaux avec la ligne de gel du sol fait en sorte que le système a besoin d'une longueur plus importante pour faire son échange de chaleur. Le désavantage de cette méthode est qu'il nécessite un grand terrain sur lequel on ne peut plus construire ni planter d'arbres. Tout comme le circuit vertical, les forages doivent être distancés de 15 pieds (4.5 mètres) d'un champ d'épuration.

Circuit fermé dans un lac : Le circuit fermé dans un lac est semblable aux deux autres à l'exception des tuyaux qui sont simplement enroulés en bobines ou en spirale et déposés sur le sol dans un lac. Il nécessite aussi une tranchée allant du bâtiment au lac hors de la ligne du gel pour amener les tuyaux.

Circuit ouvert

Dans un système à circuit ouvert, l'eau souterraine est tirée d'un puits ou d'un lac et transférée dans la pompe à chaleur, puis revient se déverser dans un puits de retour (d'absorption) ou dans le même lac distancé de 100 pieds (30 mètres). Ce qui est extrait de la nappe phréatique doit retourner à la nappe (de même pour le lac). Ce système est appelé boucle ouverte parce que l'eau souterraine est ouverte à l'environnement et c'est toujours de la nouvelle eau qui est amenée à la pompe à chaleur. Le désavantage de cette méthode est que la qualité de l'eau est souvent douteuse. Elle contient généralement des minéraux (fer, souffre, calcaire) en plus ou moins grandes quantités, causant une accumulation de dépôts et de rouille dans la tuyauterie et l'échangeur de chaleur. Ces dépôts causent une diminution graduelle de l'efficacité de l'unité en plus d'un entretien annuel. Ce type de système demande une quantité d'eau importante soit de 2 gallons par minute par tonne de capacité de l'unité. De plus, comme ce type d'installation utilise de très grandes quantités d'eau, la réglementation gouvernementale se dirige vers des mesures de plus en plus restrictives face à cette utilisation.