Annexe
CCE_DCE_LOT02_ANNEXE 3 Etude de faisabilité complémentaire ind_B.pdf · lot 2 · 15 147 mots · du marché « Construction d'une Cité de l'Enfance avec crèche, groupe scolaire et salle polyvalente, aménagement d'un jardin public… », dossier de consultation officiel.
CITE DE L’ENFANCE
Construction d’un groupe scolaire à CENON (33)
Étude de faisabilité
Mise en œuvre d’une géothermie sur nappe, sondes ou pieux
Ingénierie
ECOME Ingénierie ASSOCIER IGREC Ingénierie
10, rue du commandant Rivière 24, rue du faubourg-Poissonnière 127, Avenue d’Italie
75010 PARIS CS 21405, PARIS Cedex 13
75008 Paris
Phase Date Version Rédigé par Validé par
FAISABILITE 11/03/2026 A BM JBB
FAISABILITE 13/03/2026 B BM JBB
Entreprendre
Sarl au capital de 200 000 euros – Siret : 507 414 233 00019 Page 1 sur 48
Siège social : 10, Rue du Commandant Rivière 75008 Paris - Tél. 09.81.71.16.02.
CITE DE L’ENFANCE – Construction neuve à CENON (33)
Étude de faisabilité - Mise en œuvre d’une géothermie sur nappe ou pieux ou sondes
1 Synthèse
Le présent rapport constitue un outil d’aide à la décision concernant la pertinence et la faisabilité technique
des solutions géothermiques (sondes verticales, pieux énergétiques ou nappe), au regard des objectifs de
performance énergétique définis pour le projet de construction de la Cité de l’Enfance située à Cenon (33).
1.1 Risques et contraintes associées à la géothermie sur l’emprise du projet
Pour des profondeurs de 10 à 200 m – Zone verte
Les installations géothermiques sont réalisables sans restrictions particulières, le site étant pleinement éligible
à la GMI sans avis d’expert, conformément aux dispositions réglementaires. Néanmoins, bien que le site soit
classé en zone éligible, certains risques géotechniques doivent être pris en compte pour les installations
géothermiques sur sondes ou nappe :
• Présence d’évaporites signalées, pouvant affecter la stabilité locale du sol en cas de mise en
communication avec de l’eau, ce qui nécessite une attention particulière lors de la conception et de la
réalisation des ouvrages en nappe ou sondes ;
• Remontée de nappe, qui peut nécessiter une adaptation de la conception en cas de forage sur nappe
(bride étanche en têtes de forage, voire réinjection sous pression).
Les pieux énergétiques, intégrés en tant qu’éléments de fondation des ouvrages, combinent fonctions
structurelles et énergétiques, ce qui assure une gestion optimisée des contraintes géotechniques et limite les
impacts sur le sol par rapport aux autres solutions géothermiques.
1.2 Présentation des systèmes étudiés
L’étude compare plusieurs scénarios intégrant des solutions hybrides à une solution de référence basée
uniquement sur une chaudière gaz pour la couverture des besoins en chauffage. Conformément aux données
communiquées, tous les systèmes étudiés sont dimensionnés pour un départ à températures constantes en
sortie des générateurs (régime 50/30 °C), afin de garantir le fonctionnement optimal des radiateurs et des
batteries chaudes des centrales de traitement d’air (CTA).
Le tableau ci-dessous présente les systèmes retenus pour comparaison dans l’étude :
Désignations des systèmes Equipements pour couverture des besoins en chauffage
Référence Chaudière gaz
Scénario 1 : 9 sondes à 150 ml de Pompe à chaleur eau glycolée / eau et Appoint chaudière
profondeur gaz
Scénario 2 : 72 pieux avec 19 ml de Pompe à chaleur eau glycolée / eau et Appoint chaudière
captage géothermique gaz
Scénario 3 : Nappe avec un débit
Pompe à chaleur eau / eau et Appoint chaudière gaz
hypothétique conservateur de 10 m³/h
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1.3 Commentaires sur le bilan énergétique et environnementale
L’analyse comparative montre que les solutions hybrides intégrant la géothermie améliorent significativement
les performances énergétiques par rapport à une chaudière à gaz seule. Les trois scénarios géothermiques
couvrent 93 à 95 % des besoins en chauffage, avec un COP moyen brut compris entre 3,69 et 3,80 sur 25 ans.
Bien que les valeurs de COP soient limitées par le régime de température constant (50/30 °C) en sortie des
générateurs, les performances saisonnières, exprimées par le SCOP, permettent de satisfaire les conditions
d’éligibilité aux subventions du Fonds Chaleur.
Les SCOP estimés, restant très proches du seuil minimal d’éligibilité aux subventions du Fonds Chaleur, ils
devront faire l’objet d’un suivi rigoureux lors des phases ultérieures du projet, notamment pour le choix et le
dimensionnement des équipements associés aux installations prévues.
Pour l’ensemble des solutions hybrides étudiées, la consommation d’énergie est fortement réduite, passant
de 83 MWh/an pour la référence chaudière gaz à environ 28,8 MWh/an en moyenne pour les solutions
géothermiques, toutes sources d’énergie confondues (gaz + électricité). Les performances techniques et
énergétiques des trois scénarios confirment leur pertinence, sous réserve de compléter les investigations afin
de mieux caractériser la ressource géothermique, en particulier pour le scénario sur nappe.
En parallèle, les solutions géothermiques permettent une réduction majeure des émissions de CO₂, tout en
générant des émissions indirectes liées à la consommation électrique. Les émissions de SO₂ et les déchets
nucléaires restent faibles par rapport à l’empreinte CO₂ évitée, confirmant l’intérêt environnemental des
installations, notamment dans le cadre des objectifs de réduction des gaz à effet de serre.
1.4 Commentaires sur l’étude de rentabilité
Investissements avec prise en compte des subventions Fonds Chaleur
Sous réserve de la validation de l’ensemble des critères ouvrant droit aux subventions et d’un avis favorable
de l’ADEME, les taux de subventions théoriques, rapportés aux investissements totaux, varient de 7 à 19 %
pour les solutions géothermiques étudiées.
La solution sur pieux énergétiques bénéficie du taux le plus élevé (19 %), suivie de la solution sur sondes (17
%) et de la solution sur nappe (7 %). En conséquence, le reste à financer s’établit à 225 k€ HT pour la solution
sur pieux, contre 261 k€ HT pour la solution sur sondes et 343 k€ HT pour la solution sur nappe.
Ces résultats mettent en évidence un niveau d’investissement résiduel plus favorable pour la solution sur
pieux, renforçant son intérêt économique dans le cadre du projet.
Coûts d’exploitation (consommations, maintenance et gros entretiens P1, P2 et P3)
Les coûts d’exploitation cumulés actualisés sur 25 ans, incluant les consommations, la maintenance et les gros
entretiens, confirment l’intérêt économique des solutions géothermiques par rapport à la référence chaudière
gaz (390 k€ HT). Les scénarios sur sondes et sur pieux énergétiques présentent des coûts comparables, de
l’ordre de 293 à 295 k€ HT, tandis que le scénario sur nappe se situe à un niveau plus élevé (342 k€ HT).
Le scénario sur pieux énergétiques constitue un compromis équilibré entre investissement initial et économies
d’énergie, tout en présentant un temps de retour brut plus court que les autres solutions.
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Investissements et coûts cumulés non actualisés
Pour le scénario sur pieux énergétiques, les coûts cumulés rejoignent ceux de la référence chaudière gaz après
environ 24 ans, tandis que les autres solutions étudiées ne deviennent pas rentables sur l’horizon de l’étude.
Cette situation s’explique par des consommations énergétiques P1 relativement élevées, liées au maintien
d’un régime de température constant (50/30 °C) en sortie des générateurs.
Pour les pompes à chaleur, réduire l’écart entre la température d’entrée de l’évaporateur et la température
de sortie du condenseur améliore significativement les performances et diminue la consommation électrique.
Cela peut être obtenu par une régulation des températures de sortie adaptée aux besoins réels des bâtiments.
Ainsi, l’utilisation de batteries chaudes compatibles avec des températures variables pour les CTA, couplée à
une régulation de type loi d’eau, permettrait de réduire les températures de départ, d’améliorer les
rendements de production et d’optimiser les temps de retours sur investissements des installations.
1.5 Limites de l’étude et étapes ultérieures
Pour les solutions sur nappe, les résultats dépendent des débits extractibles de l’aquifère, qui déterminent la
puissance mobilisable. En l’absence de données précises, l’étude s’appuie sur des hypothèses de débits issues
de l’étude hydrogéologique communiquée (EAUGÉO ENVIRONNEMENT, 13/10/25). Dans les étapes
ultérieures, les caractéristiques hydrauliques réelles devront être précisées au moyen de forages d’essai et
d’essais de pompage.
Pour les solutions sur sondes et sur pieux, il est recommandé de réaliser un test de réponse thermique (TRT)
et d’ajuster le dimensionnement en phase d’exécution sur la base des résultats obtenus, afin de sécuriser les
performances de l’installation.
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Sommaire
.
1 SYNTHESE 2
1.1 RISQUES ET CONTRAINTES ASSOCIEES A LA GEOTHERMIE SUR L’EMPRISE DU PROJET 2
1.2 PRESENTATION DES SYSTEMES ETUDIES 2
1.3 COMMENTAIRES SUR LE BILAN ENERGETIQUE ET ENVIRONNEMENTALE 3
1.4 COMMENTAIRES SUR L’ETUDE DE RENTABILITE 3
1.5 LIMITES DE L’ETUDE ET ETAPES ULTERIEURES 4
2 CONTEXTE DE L’ETUDE 7
3 PRESENTATION DU SITE 7
4 DOCUMENTS DE REFERENCE 8
5 ETUDES DU PROJET 9
5.1 ANALYSE DES INSTALLATIONS PROJETEES 9
5.1.1 PRODUCTION DE CHALEUR (EAU CHAUDE) 9
5.1.2 EMISSION ET DISTRIBUTION DE CHALEUR 9
5.1.3 PRODUCTION DE FROID (EAU GLACEE) 10
5.1.4 EAU CHAUDE SANITAIRE (ECS) 10
5.2 CONTEXTE METEOROLOGIQUE 10
5.3 ANALYSE DES BESOINS ENERGETIQUES DU SITE 10
5.4 ADEQUATION DES REGIMES DE TEMPERATURES AVEC LES SOLUTIONS PROJETEES 12
6 CONTEXTE REGLEMENTAIRE 13
6.1 PRESENTATION DES SOLUTIONS GEOTHERMIQUES 13
6.2 TEXTES DE REFERENCE 13
6.3 DISPOSITIONS GENERALES 14
6.3.1 ARRETE DU 25 JUIN 2015 (MODIFIE 19 JUIN 2024) 14
6.3.2 ZONAGE REGLEMENTAIRE 14
6.3.3 CODE MINIER - GEOTHERMIQUE DE MINIME IMPORTANCE GMI 15
6.3.4 CODE MINIER - HORS GEOTHERMIQUE DE MINIME IMPORTANCE GMI 15
6.4 DISPOSITIONS COMPLEMENTAIRES - SYSTEMES SUR NAPPES 16
6.5 DISPOSITIONS COMPLEMENTAIRES - SYSTEMES SUR SONDES 16
6.6 POINTS D’ATTENTION POUR LA REALISATION DES FORAGES 16
7 ANALYSE DU ZONAGE REGLEMENTAIRE DU PROJET 16
8 CARACTERISATION DES RESSOURCES GEOTHERMIQUES 18
8.1 GEOTHERMIE SUR SONDES 18
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8.1.1 HYPOTHESES RETENUES POUR CARACTERISER LES RESSOURCES GEOTHERMIQUES 18
8.1.2 OBJECTIFS DU PREDIMENSIONNEMENT DES CHAMPS DE SONDES 19
8.1.3 RESULTATS DU PREDIMENSIONNEMENT 19
8.2 GEOTHERMIE SUR PIEUX 23
8.2.1 HYPOTHESES RETENUES POUR CARACTERISER LES RESSOURCES GEOTHERMIQUES 23
8.2.2 OBJECTIFS DU PREDIMENSIONNEMENT DES PIEUX ENERGETIQUES 23
8.2.3 RESULTATS DU PREDIMENSIONNEMENT 24
8.3 GEOTHERMIE SUR NAPPE 27
8.3.1 HYPOTHESES RETENUES POUR CARACTERISER LES RESSOURCES GEOTHERMIQUES 27
8.3.2 OBJECTIFS DU PREDIMENSIONNEMENT DES FORAGES GEOTHERMIQUES 28
8.3.3 RESULTATS DU PREDIMENSIONNEMENT 29
8.4 CONFIGURATION DU LOCAL TECHNIQUE 31
9 CHOIX DES SYSTEMES DE REFERENCE 33
10 BILAN ENERGETIQUE 34
11 BILAN ECONOMIQUE 35
11.1 ESTIMATION DES INVESTISSEMENTS 35
11.2 EVALUATION DES COUTS D’EXPLOITATION (P1 & P2 & P3) 36
11.3 SUBVENTIONS FONDS CHALEUR 38
11.4 ETUDE DE RENTABILITE ECONOMIQUE 42
12 BILAN ENVIRONNEMENTAL 45
13 ANNEXE 1 : PRESENTATION GENERALE DES DISPOSITIFS THERMODYNAMIQUES 47
13.1 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT 47
13.2 PERFORMANCE ET NIVEAUX DE TEMPERATURE 47
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2 Contexte de l’étude
Le projet étudié concerne la construction d’un groupe scolaire situé à Cenon (33), composé de plusieurs
bâtiments et accompagné d’aménagements paysagers, ainsi que des infrastructures nécessaires à leur
fonctionnement.
Dans ce contexte, l’équipe de conception souhaite étudier la faisabilité du recours à des solutions
géothermiques afin de couvrir une partie des besoins énergétiques du site. Cette démarche vise à améliorer la
performance énergétique du futur ensemble, à maîtriser les consommations d’énergie et à réduire le recours
aux énergies fossiles, dans une logique de transition énergétique et de développement durable.
Le présent rapport constitue un outil d’aide à la décision visant à analyser la faisabilité technique de différentes
solutions géothermiques, notamment sur sondes géothermiques verticales, sur pieux énergétiques et sur
nappe, au regard des caractéristiques du site et des objectifs de performance énergétique définis pour le
projet.
3 Présentation du site
Le tableau ci-dessous présente une synthèse générale des principales caractéristiques du projet :
CITE DE L’ENFANCE
Adresse 82 cours de Verdun, 33150 CENON
Altitude ≈3m
Usage Enseignement
Caractéristiques générales du projet
Localisation du site
Source :https ://www.geoportail.gouv.fr/carte
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Plan de masse – Phase APD
4 Documents de référence
La présente étude a été réalisée sur la base des éléments suivants transmis par la maitrise d’ouvrage à la date
d’émission du présent rapport :
• Etudes divers
o CCE_APD_GEO.01_Etude de faisabilite geothermie ind C ;
o Rapport_G2-AVP SBX2.M.0160.0012 - V2 ;
o CCE_APD_ENV.03_Notice_SED_ind3 ;
o CCE_APD_ENV.03_Notice_STD-SED_V1 ;
o CCE_APD_TH02_Etude comparative appoint production de chaleur - ind 4 ;
o CCE_APD_TH05_Note technique système de géocooling - ind B ;
o SBX2.M.0160.00012 Note Ginger G1-G2AVP pieux ;
o NOTICE GESTION DES EP-2026-02-04.pdf ;
• Besoins énergétiques
Besoins horaires en chauffage
o Envoi_Conso_Chauffage_Cenon_APD_2 ;
• Description des installations projetées
o Taux de couverture désiré pour les installations géothermique et puissances estimées (94% de
couverture pour 70 kW) ;
o Typologie des générateurs / émetteurs et régimes de température des émetteurs ;
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• Pièces graphiques
Plans de niveaux, coupes, élevations, masse, plans techniques
o CCE_APD_IGR_STR.03_Plan de structure béton - Plancher bas – Fondations ;
o 2024016-APD_Y-CENON_VRD02- Plan des terrassements.pdf ;
o Annexe 1- plan de Gestion des EP.pdf ;
o Annexe 2- détails Ouvrage de régulation du bassin.pdf ;
o 24F02-PC-260213.dwg ;
o 24F02-APD-250731 ;
o CCE_APD_ARC.04 Plan de niveau R-1_251117 ;
o CCE_APD_ARC_Plan N0_250724 ;
o CCE_APD_ARC_Plan N1_250724 ;
o CCE_APD_ARC_Plan Toiture_250724 ;
Les résultats présentés dans ce rapport sont basés sur les éléments cités précédemment.
Toute modification ou mise à jour apportée à ces éléments est susceptible de remettre en cause les conclusions
du présent document.
5 Etudes du projet
5.1 Analyse des installations projetées
Le principe de fonctionnement des différentes composantes des systèmes énergétiques envisagés pour la
couverture des besoins énergétiques est présenté ci-après.
NOTA : Les principes exposés ci-après sont établis sur la base des informations transmises par l’équipe de
conception.
5.1.1 Production de chaleur (eau chaude)
La production de chaleur sera assurée par un système hybride composé des éléments suivants :
• Géothermie (puissance projetée de 70 kW pour une couverture de besoins en chauffage estimée
à 94%) ;
• Appoint d’une puissance de 137 kW, destinée à couvrir les besoins résiduels non pris en charge
par le système géothermique (appoint de type chaudière gaz ou pompe à chaleur air/eau).
5.1.2 Emission et distribution de chaleur
Le détail des systèmes d’émission, tel que communiqué par l’équipe de conception, est présenté ci-
dessous :
Radiateurs
• Régime de température 50/30°C ;
Batterie chaude de CTA
• Régime de température 50/30°C ;
À ce stade de l’étude, l’équipe de conception indique que les batteries chaudes des CTA (centrales de
traitement d’air) fonctionneront à température constante. Concrètement, cela implique un départ à
température constante en sortie de générateurs. Cette configuration a un impact direct sur le COP
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(Coefficient de Performance) des pompes à chaleur, c’est-à-dire leur efficacité énergétique et sur la
quantité d’énergie pouvant être extraite du sous-sol, utilisée pour le chauffage des locaux.
Il serait toutefois possible d’envisager un fonctionnement à température variable, dans lequel la
température de départ vers les batteries s’ajusterait aux besoins réels du bâtiment. Cette approche
nécessite que les batteries soient compatibles et correctement dimensionnées. Elle permettrait
d’améliorer l’efficacité des pompes à chaleur et d’augmenter l’énergie récupérable du sous-sol,
contribuant ainsi à réduire significativement la consommation énergétique globale du projet.
Par ailleurs, il pourrait être envisagé de traiter le besoin énergétique des batteries chaudes avec un
générateur dédié (ou via l’appoint, hors système géothermique). Cette configuration permettrait
d’appliquer une régulation de température en sortie des pompes à chaleur sur les systèmes
géothermiques, tout en maintenant la flexibilité nécessaire pour répondre aux variations de charge du
bâtiment.
NOTA : Pour la suite de cette étude, et afin de rester cohérent avec la conception actuelle, l’analyse sera
réalisée en considérant un départ à température constante en sortie des générateurs. Il convient de
noter que ce réduit le coefficient de performance (COP) des pompes à chaleur dans le cadre du système
hybride.
5.1.3 Production de froid (eau glacée)
Conformément aux objectifs définis par l’équipe de conception, les installations géothermiques ne sont
pas dimensionnées pour couvrir d’éventuels besoins en refroidissement du site.
Un fonctionnement en géocooling pourrait être envisagé, notamment pour l’alimentation de batteries
froides de CTA. Cependant, en l’absence de données sur les besoins énergétiques en refroidissement, cette
configuration n’est pas prise en compte dans le présent document.
Il convient de noter qu’un fonctionnement en géocooling pourrait impacter les performances globales des
installations projetées, en particulier en ce qui concerne les sollicitations exercées sur les ressources
géothermiques.
5.1.4 Eau Chaude Sanitaire (ECS)
Détail des systèmes ECS (eau chaude sanitaire), tel que communiqué par l’équipe de conception : La
production d’eau chaude sanitaire est assurée par des équipements indépendants, sans recours à la
composante géothermique des systèmes hybrides projetés.
5.2 Contexte météorologique
Les études réalisées s’appuient sur les données météorologiques fournies par l’équipe de conception.
• Fichier météonorme : Bordeaux_MN8.epw ;
5.3 Analyse des besoins énergétiques du site
Les besoins énergétiques considérés proviennent des données communiquées par l’équipe de conception.
• Besoins horaires : Envoi_Conso_Chauffage_Cenon_APD_2 ;
NOTA : Les besoins communiqués tiennent compte des rendements de distribution, d’émission et de
régulation, qui s’élèvent à 80,37 %.
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Le tableau ci-dessous présente une synthèse des énergies consommées et des puissances appelées (répartition
mensuelle) :
Energie chauffage (MWh) Puissance chauffage (kW)
Janvier 20.1 188.8
Février 13.7 138.2
Mars 10.2 24.0
Avril 3.9 73.8
Mai 1.0 38.3
Juin 0.0 3.4
Juillet 0.0 0.0
Août 0.0 0.0
Septembre 0.0 10.4
Octobre 2.5 52.3
Novembre 10.6 118.2
Décembre 16.6 151.7
Total 78.7
Besoins mensuels en chauffage
La puissance maximale appelée sur la saison de chauffage est de 188.83 kW ;
L’énergie consommée pour le chauffage est de 78.70 MWh ;
Monotones des besoins énergétiques du site
Les courbes monotones permettent de représenter, en fonction du cumul des heures, les puissances appelées
pour les besoins en chauffage du site.
Monotone des besoins en chauffage
Au cours de l’année étudiée, le besoin en chauffage est actif sur environ 4 269 heures, représentant environ
49 % de la période horaire annuelle.
Courbe de charge
Les courbes de charge illustrent, pour chaque mois de l’année, les puissances requises pour répondre aux
besoins en chauffage du site.
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Courbe de charge - chauffage
Pour une puissance projetée des installations géothermiques de 70 kW, les systèmes d’appoint sont sollicités
pendant environ 208 heures par an, soit environ 2 % de la période horaire annuelle. On observe également la
présence de pics de puissance élevés tout au long de la période de chauffage.
Ce point sera pris en compte lors du dimensionnement des systèmes géothermiques sur sondes et sur pieux,
afin de garantir que la ressource géothermique du sol ne soit pas appauvrie et que les performances du
système soient maintenues sur le long terme.
5.4 Adéquation des régimes de températures avec les solutions projetées
À ce stade de l’étude, le mode de fonctionnement envisagé est le suivant :
Température constante en sortie de générateurs
Dans cette configuration, la production d’eau chaude est assurée à température constante en sortie des
générateurs, afin d’alimenter les différents circuits secondaires des bâtiments. Une régulation peut être mise
en place sur les départs secondaires des radiateurs pour ajuster les températures en fonction des charges
réelles et des besoins en chauffage des zones correspondantes.
Pour cette configuration, le régime de température en sortie des générateurs est fixé à 50/30 °C.
Le régime de température considéré n’impose pas de limite particulière sur les températures en sortie des
générateurs (T° de départ vers émetteurs). En effet, la plupart des équipements thermodynamiques
disponibles sur le marché sont capables de fonctionner avec des régimes de température de l’ordre de 50 °C.
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6 Contexte réglementaire
6.1 Présentation des solutions géothermiques
Les dispositifs de captage géothermiques se divisent en deux catégories :
• Échangeur fermé : Le fluide caloporteur circule en boucle fermée, sans contact avec le sol ou les
nappes phréatiques, captant la chaleur par conduction thermique ;
• Échangeur ouvert : Contrairement aux systèmes fermés, où le fluide circule dans un circuit étanche
sans contact avec le milieu naturel, un échangeur géothermique ouvert fonctionne en prélevant un
fluide naturel (généralement de l’eau souterraine), en utilisant son énergie thermique (chaleur ou
froid), puis en le rejetant dans le même environnement (nappe, cours d’eau, etc.). Ce mode de
fonctionnement implique un échange direct avec la ressource naturelle ;
6.2 Textes de référence
L’implantation de systèmes géothermiques implique une appréhension stricte des différentes réglementations
applicables. Les principaux textes de référence applicables au présent projet sont notamment les suivants (liste
non exhaustive) :
• Décret 78-498 du 28 mars 1978 relatif aux titres de recherches et d’exploitation de
géothermie (version du 5 juillet 2016) ;
• Décret 2006-649 du 2 juin 2006 relatif aux travaux miniers, version consolidée au 29 juillet 2015 ;
• Décret n° 2015-15 du 8 janvier 2015 modifiant le décret 78-498 relatif aux titres de recherches et
d’exploitation de géothermie ;
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Étude de faisabilité - Mise en œuvre d’une géothermie sur nappe ou pieux ou sondes
• Arrêté du 25 juin 2015 relatif aux prescriptions générales applicables aux activités géothermiques de
minime importance ;
• Arrêté du 25 juin 2015 relatif à la qualification des entreprises de forages intervenant en matière de
géothermie de minime importance ;
• Arrêté du 25 juin 2015 relatif à l’agrément d’expert en matière de géothermie de minime importance ;
• Arrêté du 25 juin 2015 relatif à la carte des zones en matière de géothermie de minime importance ;
• Décret 2016-835 du 24 juin 2016 relatif à l’obligation d’assurance.
6.3 Dispositions générales
6.3.1 Arrêté du 25 juin 2015 (modifié 19 juin 2024)
Conformément aux prescriptions mentionnées dans l’article 2.1 de l’arrêté du 25 juin 2015, modifié par l’arrêté
du 19 juin 2024, relatif aux prescriptions générales applicables aux activités géothermiques, l’implantation de
forages devra être étudiée de façon à respecter les contraintes ci-dessous.
Les forages devront être situés :
• À plus de 200 m d’une décharge ou d’une installation de stockage de déchets ménagers ou industriels ;
• À plus de 35 m de zones de stockage d’hydrocarbures, produits chimiques et phytosanitaires ou autres
produits susceptibles d’altérer la qualité des eaux souterraines ;
• À plus de 35 m d’un réseau d’eaux usées ou usine de traitement des eaux ;
• À plus de 35 m d’où ouvrage souterrain de prélèvement d’eau destiné à la consommation humaine ;
• À plus de 35 m de bâtiments d’élevage et de leurs annexes ;
• À plus de 50 m de parcelles potentiellement concernées par de l’épandage des déjections animales et
effluents d'élevage issus des installations classées ;
• À plus de 35 m de parcelles potentiellement concernées par de l’épandage de boues de STEP et de
déchets issus d’une ICPE ;
• À plus de 5m de la limite de propriété la plus proche ;
• À plus de 5m de conduites d’eaux usées ou transportant des matières susceptibles d’altérer la qualité
des eaux souterraines, lorsque qu'une étanchéité entre les conduites d'assainissement et les horizons
géologiques exploités existe ou est mise en place. En l'absence d'une telle étanchéité naturelle ou
artificielle, cette distance minimale est portée à plus de 35 m ;
• Plus généralement il est interdit de forer dans le fuseau d’incertitude de tout ouvrage enterré, tenant
également compte de l’incertitude due à la technique de forage. En ace de localisation dans le fuseau
d’incertitude de l’ouvrage enterré, des opérations de localisation préalables sont demandées.
6.3.2 Zonage réglementaire
Il existe des cartes d’emprises réglementaires, publiées par des organismes spécialisés tels que le BRGM, qui
définissent les zones où l’implantation de systèmes géothermiques est autorisée, restreinte ou interdite (zone
verte à rouge).
Ces cartes s’appuient sur des critères environnementaux, géologiques et hydrogéologiques, ainsi que sur les
réglementations locales, afin d’encadrer le développement de la géothermie de manière sécurisée, durable et
adaptée aux spécificités du sous-sol.
Pour le cas particulier des pieux géothermiques, leur implantation intégrée aux fondations du bâtiment, est
soumise aux contraintes de génie civil. Cela les rend compatibles avec les zones où l’installation de systèmes
fermés comme les sondes géothermiques est interdite.
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CITE DE L’ENFANCE – Construction neuve à CENON (33)
Étude de faisabilité - Mise en œuvre d’une géothermie sur nappe ou pieux ou sondes
6.3.3 Code minier - Géothermique de Minime Importance GMI
Le code minier distingue (par son décret n°2015-15 du 8 janvier 2015 modifiant le décret 78-498 du 28 mars
1978), les gites géothermiques de minime importance (GMI) et les autres gites (de puissance supérieure). Cette
distinction a une grande importance sur la teneur de l’instruction administrative.
Le Code Minier en « activité Géothermique de Minime Importance (GMI) » (cf article 3-II) s’applique à
l’exploitation des gites géothermiques, lorsqu’ils répondent aux caractéristiques suivantes :
• Profondeur inférieure à 200 mètres ;
• Débit calorifique inférieur à 500 kW (production de chaleur) ;
• Température de rejet inférieure à 25 °C ;
• Réinjection totale des volumes pompés et dans le même aquifère ;
• Débits injectées ou prélevés inférieurs à 80 m3/h ;
• Projet en zone éligible à la GMI (zones vertes ou oranges, les zones rouges n’étant pas éligibles à la
GMI) ;
• Concernant l’avis d’expert, il est demandé pour tout projet situé dans un périmètre de protection
rapproché de captage AEP ;
Pour un classement en GMI, le projet relève du régime déclaratif, conformément à l’article 4 du décret n°2006-
649 du 2 juin 2006, qui applique l’article L.162-10 du Code minier.
6.3.4 Code minier - Hors géothermique de Minime Importance GMI
Si le projet n’est pas relatif à la minime importance (voir les critères listés ci-avant, et notamment dans le cas
de forages envisagés sur une zone très contraignante (zonage réglementaire rouge), il est classé en régime
d’autorisation au titre du code minier, impliquant notamment l’obtention d’une concession minière
comprenant une enquête publique (procédure d’instruction plus longue ~12 mois).
Dans ce cas, un permis d’exploitation doit être demandé. Les délais inhérents à cette procédure sont
approximativement les suivants :
• Réalisation du dossier d’autorisation (durée variable ± 4 à 6 mois) ;
• Instruction du dossier par la DREAL (+ questions complémentaires) : ± 6 à 12 mois ;
• Attente date enquête publique : ± 2 à 4 mois ;
• Enquête publique, retour commissaire enquêteur, réponses aux questions et édition arrête
préfectoral : ± 3 à 4 mois.
En moyenne le délai complet de traitement d’un tel dossier oscille entre 2,5 et 3 ans, avec des risques notables
de refus administratif sont donc potentiels.
Un tel dossier a des coûts d’ingénierie notables (>50 000 €).
Le contenu des études à fournir est décrit dans l’article L.114-2 du code minier, il comprend notamment
l’analyse environnementale, économique et sociale du projet, rendu sous la forme d’un mémoire. Ce mémoire
fait l’objet, par le service instructeur, d’un avis environnemental et d’un avis économique et social auquel le
pétitionnaire doit éventuellement apporter des réponses. Le mémoire, les avis ainsi que les réponses données
sont alors déposés sous la forme d’une demande d’octroi d’un permis exclusif de recherche, qui est alors mise
en instruction.
Par ailleurs, l’article L.114-3-1 indique que le pétitionnaire doit montrer qu’il dispose des capacités techniques
et financières nécessaires pour mener à bien les travaux de recherches ou d'exploitation et pour assumer les
obligations énoncées dans des décrets pris pour préserver les intérêts mentionnés à l'article L. 161-1 et aux
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Étude de faisabilité - Mise en œuvre d’une géothermie sur nappe ou pieux ou sondes
articles L. 161-2 et L. 163-1 à L. 163-9, intégrant notamment les opérations de réhabilitation après exploitation.
Ceci peut nécessiter le dépôt d’un cautionnement permettant de garantir ces opérations de réhabilitation.
6.4 Dispositions complémentaires - Systèmes sur nappes
En complément des éléments précédemment exposés, plusieurs points techniques doivent être pris en
compte, notamment en application des prescriptions de l’arrêté du 25 juin 2015 :
• Les ouvrages voisins, susceptibles d’utiliser la nappe, ne doivent pas être influencés outre mesure par
le projet ;
• La température maximale d’injection ne doit pas dépasser 32 °C ;
• L’activité géothermique ne doit pas causer une variation de température de la nappe d’eau de plus de
4°C, soit aux limites parcellaires du pétitionnaire, soit à 200m de distance ;
• La température de rejet ne doit pas excéder 32 °C.
Ainsi, dans le cadre des études préliminaires, il pourrait s’avérer nécessaire de procéder à des calculs
analytiques ou par modélisation mathématique, des impacts potentiels du projet sur l’environnement.
6.5 Dispositions complémentaires - Systèmes sur sondes
Suivant la norme NFX 10-970 et les prescriptions du BRGM (Bureau de Recherches Géologiques et Minières) :
• Espacement de 10 m entre sondes ;
• Implantation des sondes à 5 m de la limite de propriété ;
• Implantation des sondes à 3 m des fondations du bâtiment ;
• Implantation des sondes à 5 m des arbres ;
• Implantation des sondes à 1,5 m des réseaux enterrés non hydrauliques ;
• Implantation des sondes à 0,5 m des réseaux hydrauliques enterrés ;
6.6 Points d’attention pour la réalisation des forages
La réalisation de forages nécessite une emprise au sol, il faudra notamment prévoir :
• Un accès aux véhicules lourds, dans certains cas, une plateforme de travail, remblayée, sera nécessaire
(sa surface oscille généralement entre 200 et 300 m2) ;
• Un espace dégagé sans obstacle ni arbres dans un rayon d’au moins 10m autour du point de forage ;
• Des accès à une prise d’eau (type borne incendie), pour obtenir au moins 10 à 15 m3/h de débit ;
• Un accès à un branchement électrique (notamment pour le fonctionnement des pompages pendant
les pompages). En cas d’impossibilité de raccordement, un groupe électrogène (pouvant fonctionner
24h/24 durant les pompages) devra être mis en place ;
• Un point de rejet des eaux de pompages (cours d’eau, réseau pluvial…) à une distance de moins de
200m.
Le temps de réalisation d’un seul forage (pompages compris) peut osciller entre 3 semaines et 1,5 mois selon
la complexité.
7 Analyse du zonage réglementaire du projet
Les cartes d’emprises réglementaires applicables aux sondes géothermiques et aux nappes souterraines sont
présentées ci-dessous, afin d’identifier les contraintes techniques et réglementaires associées au projet.
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Étude de faisabilité - Mise en œuvre d’une géothermie sur nappe ou pieux ou sondes
Réglementation GMI – Sondes de 10 à 50 m Réglementation GMI – Nappe de 10 à 50 m
Réglementation GMI – Sondes de 50 à 100 m Réglementation GMI – Nappe de 50 à 100 m
Réglementation GMI – Sondes de 100 à 200 m Réglementation GMI – Nappe de 100 à 200 m
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Étude de faisabilité - Mise en œuvre d’une géothermie sur nappe ou pieux ou sondes
Pour des profondeurs de 10 à 200 m (zone verte sur l’emprise du projet, nappes et sondes)
Le projet est implanté dans une zone éligible à la GMI, sans restrictions particulières.
Bien que le site soit classé en zone éligible sans avis d’expert, les risques suivants sont signalés et doivent être
pris en compte pour la mise en place des différentes installations géothermiques :
• Risque lié à la présence d’évaporites ;
• Risque de remontée de nappe.
La présence d’évaporites (roches solubles issues de l’évaporation) peut constituer un risque éventuel pour la
stabilité des ouvrages du bâtiment, en particulier si une communication accidentelle avec la nappe d’eau se
produit lors de la réalisation des forages géothermiques. Une telle situation peut entraîner des dissolutions
locales, des affaissements ou des instabilités du sol, impactant la sécurité et la durabilité des ouvrages.
De même, les risques liés à la remontée de nappe doivent être considérés, car une nappe à pression élevée
peut entraîner des difficultés lors du forage, des infiltrations d’eau dans le puits et des variations imprévues
de la ressource géothermique.
8 Caractérisation des ressources géothermiques
8.1 Géothermie sur sondes
8.1.1 Hypothèses retenues pour caractériser les ressources géothermiques
Paramètres Valeurs
Température initiale du terrain Ti (°C) 12.8 °C
Conductivité thermique du terrain λ (W/ (m.K)) 1.5 W/m/K
Capacité thermique volumique du terrain Cv du sous-sol (MJ/ 2.1 MJ/ (m3.K)
(m3.K))
Delta T nominal captage 10/7°C – COP nominal 4.4 3,0 °K
Delta T nominal production 40/45°C – COP nominal 4.4 5,0 °K
Diamètre des sondes 150 mm
Espace inter sondes A définir
≈ 10 m en fonction du nombre de sondes
Mélange eau / mono propylène glycol 25%
Débit total par PAC A définir en fonction du nombre de réseau
160 mm
Type de fluide A définir en
Mélange eaufonction
/ Monodu nombre Glycol
Propylène de sondes
(25%)
m
Configuration des sondes Double
A définirUen fonction du nombre de sondes
Résistance thermique des sondes (Rb) Mélange eau / mono propylène glycol 25%
0,1 K/ (W/m)
Résistance thermique interne des sondes (Ra) 0,11 K/ (W/m)
Raccordement des sondes A définir en fonction du nombre de réseau
Hypothèses de caractérisation du sous-sol et du captage géothermique
Ces hypothèses sont basées sur les caractéristiques du test de réponse thermique (TRT) réalisé à proximité du
projet (suivant CCE_APD_GEO.01_Etude de faisabilite geothermie ind C).
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Étude de faisabilité - Mise en œuvre d’une géothermie sur nappe ou pieux ou sondes
Les valeurs de conductivité du sol retenues correspondent à des valeurs conservatrices situées dans l’intervalle
couramment observé pour ce type de captage (1,5 < λ < 3,5 W/(m·K)).
Dans les phases ultérieures du projet, il est recommandé de réaliser un Test de Réponse Thermique (TRT) sur
site afin de caractériser plus précisément les propriétés thermiques réelles du sous-sol et d’ajuster le
dimensionnement en conséquence, de manière à garantir la fiabilité des performances attendues du système
géothermique ainsi que les taux de couverture visés.
Par ailleurs, pour l’accès à certains dispositifs de financement, notamment le Fonds Chaleur, la réalisation de
ce test devient obligatoire dès lors que la longueur cumulée des sondes dépasse 1 000 m ou que la production
excède 100 MWh EnR/an. Dans ce cas, une modélisation dynamique du sous-sol et des échanges en surface
est également requise afin d’optimiser le dimensionnement des installations et de vérifier le maintien des
performances énergétiques sur le long terme.
8.1.2 Objectifs du prédimensionnement des champs de sondes
Conformément aux objectifs du projet, le champ de sondes est dimensionné pour assurer une couverture cible
d’environ 94 % des besoins en chauffage du site, la part restante étant prise en charge par un appoint. Le
prédimensionnement permet de déterminer le linéaire de captage nécessaire pour pérenniser le système dans
le temps en fonction des études réalisées.
L’ensemble de ces analyses a été réalisé sur une période de simulation de 25 ans. Les simulations sont
paramétrées en tenant compte des températures min/max de -3°C / +30°C en pointe en sortie du primaire de
la pompe à chaleur, c’est-à-dire en entrée des sondes. Il conviendra de s’assurer que le système de production
retenu dans le cadre des études ultérieures est compatible avec ces régimes de température et d’adapter les
systèmes de régulation de la production pour respecter ces valeurs.
8.1.3 Résultats du prédimensionnement
Température de départ constante en sortie de générateurs (non régulé- régime 50/30°C)
Pour la configuration étudiée, les simulations itératives ont permis de valider qu’un captage de 1 350 m
linéaires (correspondant à 9 sondes géothermiques avec une profondeur active de 150 m/sondes) est
nécessaire pour atteindre un taux de couverture des besoins énergétiques d’environ 93 %.
Les principaux résultats du prédimensionnement sont présentés dans le tableau suivant :
Paramètres Année 25 Moyenne sur 25 ans
Puissance maximale extraite (W/ml) 38.1 39.0
Puissance maximale extraite (kW) 51.5 /
Puissance maximale – chauffage (kW) 70.5 /
Energie annuelle extraite (kWh/ml/an) 39.2 39.6
Energie produite (MWh) 72.9 73.2
Chauffage
Energie compresseur (MWh) 20.00 19.67
Energie extraite terrain (MWh) 52.9 53.5
COP (global production de chaud)) 3.65 3.72
Température minimale du fluide (°C) 0.8 /
Taux de couverture puissance (%) 37.3% /
Taux de couverture Energie (%) 92.6% 93.0%
Tep EnR 4.55 4.60
Débit total géothermie (m3/h) 20.4
Température de départ constante en sortie de générateurs (régime 50/30°C) - Résultats du prédimensionnement
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Étude de faisabilité - Mise en œuvre d’une géothermie sur nappe ou pieux ou sondes
Récapitulatif - Consommations théoriques des auxiliaires Sondes : 9 x 150 ml
Pompe forage - Fonctionnement chauffage /
Pompe évaporateur - Fonctionnement chauffage 2.5
Pompe condenseur - Fonctionnement chauffage 0.74
Pompe évaporateur - Fonctionnement rafraichissement 0
Pompe forage - Fonctionnement rafraîchissement /
Total Energie pompes (MWh) 3.3
Estimation de la consommation des auxiliaires - Résultats du prédimensionnement
Analyse globale des résultats
• Le système géothermique est capable de couvrir environ 93 % des besoins de chauffage. Le système
d’appoint sera sollicité pour assurer la couverture de la part restante des besoins en chauffage ;
• Le COP moyen brut sur 25 ans est de 3.72 ce qui correspond à une production moyenne d’environ 4.60
Tep EnR ;
• Le SCOP global annuel est estimé à 3.19, ce qui permet de respecter le seuil minimal de 3 requis pour
l’obtention des subventions du Fonds Chaleur ;
• En fonction du débit réellement induit par les équipements, celui-ci devra permettre de maintenir un
écoulement de type turbulent, favorisant ainsi les échanges thermiques ;
Évolution du système
Le graphique ci-dessous représente l’évolution des températures moyennes minimales et maximales pour les
demandes de base et les demandes de pointe de chauffage :
Evolution des températures mini/maxi dans les réseaux (évaporateur)
• La température minimale atteinte dans les sondes géothermiques est de 0.76 °C lors de la dernière
année de simulation ;
• La température maximale est de 16.59 °C en pointe dès la première année de simulation (système en
fonctionnement).
Le système géothermique présente donc une pérennité à long terme, avec une stabilisation progressive de la
température du terrain après environ 20 ans de production.
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Étude de faisabilité - Mise en œuvre d’une géothermie sur nappe ou pieux ou sondes
Le deuxième graphique représente l’évolution de la température moyenne du fluide pour la dernière année
de simulation à l’entrée / sortie des sondes :
Evolution des températures aller/retour dans le système sur la 25ème année (évaporateur)
Sur l’ensemble de la période d’étude, la température du fluide circulant au niveau de l’évaporateur ne descend
pas en dessous de –3 °C, seuil retenu pour la maîtrise du risque de gel. Le système fonctionne ainsi dans les
plages de température admissibles.
Les graphiques ci-dessous présentent l’évolution du COP mensuel brut de l’installation sur 25 ans :
Evolution du COP mensuel brut (en rouge) en fonction du temps
Le coefficient de performance (COP) varie de 4.42 à 3.5 selon l’état thermique du réservoir géologique.
Les valeurs les plus élevées sont observées lorsque la température du sol est plus importante, en particulier
au démarrage de l’exploitation et en début de période de chauffage. Sur le long terme, les performances
convergent vers un régime stabilisé, traduisant l’atteinte d’un équilibre thermique du champ géothermique.
Couverture des besoins énergétiques « sortie chaufferie »
Les graphiques ci-dessous présentent la couverture des besoins énergétiques de chauffage « sortie
chaufferie » par le système géothermique :
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Étude de faisabilité - Mise en œuvre d’une géothermie sur nappe ou pieux ou sondes
Monotone des besoins « sortie chaufferie » de chauffage couvertes par le système – année 25
Le système géothermique est capable de couvrir environ 93% des besoins de chauffage, pour une puissance
maximale de chauffage couverte de 70.5 kW (soit 37.3% de la Pmax appelée).
Implantation projetée des sondes géothermiques
Ci-dessous l’implantation considérée pour le champ de sonde :
Implantation – Champ de sondes (cercles rouges)
Le principe d’implantation présenté correspond à celui défini par l’équipe de conception. Cette configuration
peut être mise en œuvre sous réserve du respect de la norme NF X 10-970 ainsi que des prescriptions émises
par le BRGM.
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Étude de faisabilité - Mise en œuvre d’une géothermie sur nappe ou pieux ou sondes
8.2 Géothermie sur pieux
8.2.1 Hypothèses retenues pour caractériser les ressources géothermiques
Paramètres Valeurs
Température initiale du terrain Ti (°C) 12.8 °C
Conductivité thermique du terrain λ (W/ (m.K)) 1.5 W/m/K
Capacité thermique volumique du terrain Cv du sous-sol (MJ/ 2.1 MJ/ (m3.K)
(m3.K))
Delta T nominal captage 10/7°C – COP nominal 4.4 3,0 °K
Delta T nominal production 40/45°C – COP nominal 4.4 5,0 °K
Diamètre des pieux 420 mm
Espace inter pieux A définir suivant
Variable en fonction du nombre
implantation desdepieux
sondes
Mélange eau / mono propylène glycol 25%
Débit total par PAC A définir en fonction du nombre de réseau
160 mm
Type de fluide A définir en
Mélange eaufonction
/ Monodu nombre Glycol
Propylène de sondes
(25%)
m
Configuration des pieux Double
A définirUen fonction du nombre de sondes
Résistance thermique des pieux (Rb) Mélange eau / mono propylène glycol 25%
0,15 K/ (W/m)
Résistance thermique interne des pieux (Ra) 0,15 K/ (W/m)
Raccordement des pieux A définir en fonction du nombre de réseau
Hypothèses de caractérisation du sous-sol et du captage géothermique
Les valeurs de conductivité du sol retenues correspondent à des valeurs conservatrices situées dans l’intervalle
couramment observé pour ce type de captage (1,5 < λ < 3,5 W/(m·K)).
Dans les phases ultérieures du projet, il est recommandé de réaliser un Test de Réponse Thermique (TRT) sur
site afin de caractériser plus précisément les propriétés thermiques réelles du sous-sol et d’ajuster le
dimensionnement en conséquence, de manière à garantir la fiabilité des performances attendues du système
géothermique ainsi que les taux de couverture visés.
Par ailleurs, pour l’accès à certains dispositifs de financement, notamment le Fonds Chaleur, la réalisation de
ce test devient obligatoire dès lors que la longueur cumulée des échangeurs équipant les pieux de fondation
dépasse 1 000 m ou que la production excède 100 MWh EnR/an. Dans ce cas, une modélisation dynamique du
sous-sol et des échanges en surface est également requise afin d’optimiser le dimensionnement des
installations et de vérifier le maintien des performances énergétiques sur le long terme.
De plus, les pieux énergétiques devront disposer d’un Avis Technique ou d’un ATEx (ou équivalent) pour leur
mise en œuvre.
8.2.2 Objectifs du prédimensionnement des pieux énergétiques
Conformément aux objectifs du projet, les pieux sont dimensionnés pour assurer une couverture d’environ
94 % des besoins en chauffage du site, la part restante étant prise en charge par un système d’appoint. Le
prédimensionnement permet de déterminer le linéaire de captage ainsi que le nombre de pieux à activer
énergétiquement, garantissant ainsi la pérennité du système dans le temps, conformément aux études
réalisées.
L’ensemble de ces analyses a été réalisé sur une période de simulation de 25 ans. Les simulations sont
paramétrées en tenant compte des températures min/max de 0°C / +30°C en pointe en sortie du primaire de
la pompe à chaleur, c’est-à-dire en entrée des pieux. Il conviendra de s’assurer que le système de production
retenu dans le cadre des études ultérieures est compatible avec ces régimes de température et d’adapter les
systèmes de régulation de la production pour respecter ces valeurs.
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Étude de faisabilité - Mise en œuvre d’une géothermie sur nappe ou pieux ou sondes
8.2.3 Résultats du prédimensionnement
Température de départ constante en sortie de générateurs (non régulé- régime 50/30°C)
Pour la configuration étudiée, les simulations itératives ont permis de valider qu’un captage de 1 368 m
linéaires (correspondant à 72 pieux avec 19 ml de captage géothermique/pieux) est nécessaire pour
atteindre un taux de couverture des besoins énergétiques d’environ 93 %.
Les principaux résultats du prédimensionnement sont présentés dans le tableau suivant :
Paramètres Année 25 Moyenne sur 25 ans
Puissance maximale extraite (W/ml) 37.2 37.5
Puissance maximale extraite (kW) 50.9 /
Puissance maximale – chauffage (kW) 69.9 /
Energie annuelle extraite (kWh/ml/an) 38.8 39.0
Energie produite (MWh) 73.1 73.2
Chauffage
Energie compresseur (MWh) 20.00 19.84
Energie extraite terrain (MWh) 53.1 53.3
COP (global production de chaud)) 3.66 3.69
Température minimale du fluide (°C) 1.7 /
Taux de couverture puissance (%) 37.0% /
Taux de couverture Energie (%) 92.9% 93.0%
Tep EnR 4.57 4.58
Débit total géothermie (m3/h) 20.4
Température de départ constante en sortie de générateurs (régime 50/30°C) - Résultats du prédimensionnement
Récapitulatif – Consommations théoriques des auxiliaires Pieux : 72 x 19 ml
Pompe forage - Fonctionnement chauffage /
Pompe évaporateur - Fonctionnement chauffage 2.8
Pompe condenseur - Fonctionnement chauffage 0.80
Pompe évaporateur - Fonctionnement rafraichissement 0
Pompe forage - Fonctionnement rafraîchissement /
Total Energie pompes (MWh) 3.6
Estimation de la consommation des auxiliaires - Résultats du prédimensionnement
Analyse globale des résultats
• Le système géothermique est capable de couvrir environ 93 % des besoins de chauffage. Le système
d’appoint sera sollicité pour assurer la couverture de la part restante des besoins en chauffage ;
• Le COP moyen brut sur 25 ans est de 3.69 ce qui correspond à une production moyenne d’environ 4.58
Tep EnR ;
• Le SCOP global annuel est estimé à 3.10, ce qui permet de respecter le seuil minimal de 3 requis pour
l’obtention des subventions du Fonds Chaleur ;
• En fonction du débit réellement induit par les équipements, celui-ci devra permettre de maintenir un
écoulement de type turbulent, favorisant ainsi les échanges thermiques ;
Évolution du système
Le graphique ci-dessous représente l’évolution des températures moyennes minimales et maximales pour les
demandes de base et les demandes de pointe de chauffage :
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Étude de faisabilité - Mise en œuvre d’une géothermie sur nappe ou pieux ou sondes
Evolution des températures mini/maxi dans les réseaux (évaporateur)
• La température minimale atteinte dans les pieux géothermiques est de 1.69 °C lors de la dernière
année de simulation ;
• La température maximale est de 15.69 °C en pointe dès la première année de simulation (système en
fonctionnement).
Le système géothermique présente donc une pérennité à long terme, avec une stabilisation progressive de la
température du terrain après environ 10 ans de production.
Le deuxième graphique représente l’évolution de la température moyenne du fluide pour la dernière année
de simulation à l’entrée / sortie des pieux :
Evolution des températures aller/retour dans le système sur la 25ème année (évaporateur)
Sur l’ensemble de la période d’étude, la température du fluide circulant au niveau de l’évaporateur ne descend
pas en dessous de 0 °C, seuil retenu pour la maîtrise du risque de gel. Le système fonctionne ainsi dans les
plages de température admissibles.
Les graphiques ci-dessous présentent l’évolution du COP mensuel brut de l’installation sur 25 ans :
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Étude de faisabilité - Mise en œuvre d’une géothermie sur nappe ou pieux ou sondes
Evolution du COP mensuel brut (en rouge) en fonction du temps
Le coefficient de performance (COP) varie de 4.22 à 3.6 selon l’état thermique du réservoir géologique.
Les valeurs les plus élevées sont observées lorsque la température du sol est plus importante, en particulier
au démarrage de l’exploitation et en début de période de chauffage. Sur le long terme, les performances
convergent vers un régime stabilisé, traduisant l’atteinte d’un équilibre thermique de la ressource
géothermique.
Couverture des besoins énergétiques « sortie chaufferie »
Les graphiques ci-dessous présentent la couverture des besoins énergétiques de chauffage « sortie
chaufferie » par le système géothermique :
Monotone des besoins « sortie chaufferie » de chauffage couvertes par le système – année 25
Le système géothermique est capable de couvrir environ 93% des besoins de chauffage, pour une puissance
maximale de chauffage couverte de 69.9 kW (soit 37% de la Pmax appelée).
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Étude de faisabilité - Mise en œuvre d’une géothermie sur nappe ou pieux ou sondes
Implantation projetée des pieux géothermiques
Ci-dessous l’implantation considérée pour les pieux géothermiques :
Implantation – pieux géothermiques (cercles violets)
Le principe d’implantation présenté prend en compte les points suivants :
• La proximité des pieux par rapport au local technique, afin de limiter les linéaires de réseaux et les
équipements associés (collecteurs, etc.) ;
• Les pieux situés sous les escaliers et les ascenseurs ne sont pas considérés comme activables
énergétiquement.
Au total, 76 pieux sont considérés comme activables (le prédimensionnement ayant été réalisé sur 72 pieux,
soit une réserve de 5 % de pieux disponibles).
Lors des étapes ultérieures, et en fonction du nombre définitif de réseaux, il conviendra de déterminer les
couples de pieux à retenir. À titre indicatif, le prédimensionnement initial prévoit des couples de deux pieux
en série pour une première approche.
8.3 Géothermie sur nappe
8.3.1 Hypothèses retenues pour caractériser les ressources géothermiques
Paramètres Valeurs
Débit potentiel retenu pour l’étude (m3/h) 10 – 15 m3/h
Température initiale de la nappe (°C) 15 °C
Variation annuelle de la nappe (°C) ± 1°C
Delta T au niveau de l’évaporateur (°C) 1 °C
Hauteur de captage (m) 25 m
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Étude de faisabilité - Mise en œuvre d’une géothermie sur nappe ou pieux ou sondes
Les hypothèses retenues s’appuient sur l’analyse hydrogéologique communiquée (CCE_APD_GEO.01_Etude
de faisabilite geothermie ind C).
Ci-dessous le tableau des ressources estimées au droit du site (suivant étude communiquée) :
Sur la base des forages existants dans la commune et conformément à l’étude communiquée, l’aquifère cible
retenu est l’aquifère sous-flandrien, dont le débit moyen attendu est d’environ 10 - 15 m³/h.
La géologie attendue au droit des forages serait la suivante (CCE_APD_GEO.01_Etude de faisabilité géothermie
ind C) :
• Des terrains de couverture de type terre végétale et/ou remblais anthropiques, d’épaisseur d’ordre
métrique ou plurimétrique ;
• Des formations argileuses « argile des Mattes et vase », d’origine naturelle, composées d’argiles grises
compactes ou vasardes et parfois sableuses, rencontrés sur une épaisseur d’environ 12 m ;
• Des sables et graves rencontrés jusqu’à environ 25 m.
Comme précisé dans l’étude communiquée (CCE_APD_GEO.01_Etude de faisabilité géothermie ind C) :
« Il faut rappeler que la recherche d’un débit exploitable de la nappe des graves sous-flandriennes reste
soumise à un aléa géologique non négligeable. La productivité d’un forage ne peut donc être garantie
avant la réalisation d’un forage de reconnaissance testé par des pompages d'essai normalisés. La
productivité d’un ouvrage à l’autre, pourtant réalisés sur un même site, peut par ailleurs être variable. »
La réalisation d’un forage d’exploration, accompagné d’essais de pompage, sera nécessaire pour confirmer
de manière définitive les caractéristiques de la ressource, notamment la température, le débit, la
profondeur et la qualité de l’eau.
NOTA : Nous précisons que la présence de plusieurs aquifères peut avoir un impact significatif, notamment sur
l’investissement initial, en fonction de la nappe retenue pour l’exploitation géothermique.
8.3.2 Objectifs du prédimensionnement des forages géothermiques
Conformément aux objectifs du projet, le forage de pompage est dimensionné pour assurer une couverture
cible d’environ 94 % des besoins en chauffage du site, la part restante étant prise en charge par un système
d’appoint. L’approche retenue dans la présente étude repose sur une hypothèse relative aux débits
mobilisables, établie à partir des analyses documentaires réalisées et de l’examen d’ouvrages similaires situés
à proximité du site (conformément à l’étude hydrogéologique communiquée).
La réalisation d’un forage d’essai permettra de préciser les hypothèses de dimensionnement, notamment en
ce qui concerne les débits mobilisables au sein de la nappe. Cet essai permettra également de déterminer la
nécessité de mettre en œuvre un ou plusieurs forages de rejet, destinés à restituer les volumes prélevés dans
le même aquifère, conformément aux exigences réglementaires et aux principes de gestion durable de la
ressource.
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CITE DE L’ENFANCE – Construction neuve à CENON (33)
Étude de faisabilité - Mise en œuvre d’une géothermie sur nappe ou pieux ou sondes
8.3.3 Résultats du prédimensionnement
Puissances extractibles
La puissance extractible (P) de la ressource souterraine dépend de plusieurs paramètres, notamment du
différentiel de température (ΔT) entre l’entrée et la sortie de l’échangeur en aval des forages, du débit de
pompage (Q), de la capacité thermique volumique de l’eau (Cv) ainsi que du coefficient de performance (COP)
de la pompe à chaleur.
Puissance extractible par l’échangeur : PE (kW ) = T .Q.CV
1
Puissance en sortie de pompe à chaleur (en mode chauffage) : PC (kW ) =
1− 1 (
COP
)
Cv de l’eau : 1,16 kWh/m3.K.
Schéma conceptuel d’un système géothermique sur boucle ouverte (forage)
Dans le cas présent, supposant un débit conservateur de pompage de 10 m3/h, une puissance de 58 kW (sortie
d’échangeur mais avant entrée dans la pompe à chaleur) peut être atteinte pour un écart de température de
5°C.
Temps de percée
Le temps de percée correspond à la durée de fonctionnement après laquelle les perturbations thermiques
générées par le ou les forages de rejet peuvent atteindre le forage de production. En fonction de l’écartement
entre les forages de pompage et de rejets, ce paramètre permet d’évaluer l’impact potentiel des variations de
température sur le captage, notamment en termes de dérive thermique.
Dans le cadre de la présente étude, un écartement de 160 m est retenu entre le forage de pompage et le ou
les forages de rejet, ce qui permet de limiter le recyclage thermique. Cet écartement est basé sur les données
communiquées dans l’étude hydrogéologique fournie.
Lors des étapes ultérieures, il sera nécessaire d’approfondir l’étude hydrogéologique afin de préciser le temps
de percée et son influence sur le fonctionnement ainsi que sur la performance des installations géothermiques.
Cette étude permettra également de confirmer l’écartement à respecter entre le forage de pompage et le ou
les forages de rejet.
Les résultats du prédimensionnement, sont présentés ci-après :
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Étude de faisabilité - Mise en œuvre d’une géothermie sur nappe ou pieux ou sondes
Température de départ constante en sortie de générateurs (régime 50/30°C)
Analyse globale des résultats
Paramètres - Dimensionnement nappe Valeurs
Débit de pompage considéré (m3/h) 10
Delta T (°C) 5
Puissance disponible entrée PAC (kW) 58
Régime de température 12/52°C
Rendement/COP 3.98
Puissance sortie PAC (kW) 80.0
Puissance consommée compresseur (kW) 20.1
Puissance couverte (kW) 77
Pourcentage de puissance couverte 40.95%
Besoins couverts (MWh) 75
Pourcentage des besoins couverts 95.2%
Rendement moyen (COP brut) 3.80
Récapitulatif - Consommations théoriques des auxiliaires Scénario 3 - Nappe 10 m³/h
Pompe forage - Fonctionnement chauffage 2.5
Pompe évaporateur - Fonctionnement chauffage 0.8
Pompe condenseur - Fonctionnement chauffage 0.71
Pompe évaporateur - Fonctionnement rafraichissement 0.0
Pompe forage - Fonctionnement rafraîchissement 0.00
Total Energie pompes (MWh) 4.1
• Le système géothermique est capable de couvrir environ 95 % des besoins de chauffage. Le système
d’appoint sera sollicité pour assurer la couverture de la part restante des besoins en chauffage ;
• Le COP moyen brut sur la période de l’étude est de 3.80. Le SCOP global annuel est estimé à 3.09, ce
qui permet de respecter le seuil minimal de 3 requis pour l’obtention des subventions du Fonds
Chaleur ;
• En fonction du débit réellement induit par les équipements, celui-ci devra permettre de maintenir un
écoulement de type turbulent, favorisant ainsi les échanges thermiques ;
Couverture des besoins énergétiques « sortie chaufferie »
Les graphiques ci-dessous présentent la couverture des besoins énergétiques de chauffage « sortie
chaufferie » par le système géothermique :
Monotone des besoins « sortie chaufferie » de chauffage couvertes par le système – année 25
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Étude de faisabilité - Mise en œuvre d’une géothermie sur nappe ou pieux ou sondes
Implantation projetée des forages
Ci-dessous l’implantation considérée pour les forages :
Implantation – Forages
Le principe d’implantation présenté correspond à celui défini par l’équipe de conception.
Source : CCE_APD_GEO.01_Etude de faisabilite geothermie ind C
8.4 Configuration du local technique
La présente section porte sur l’analyse du local technique tel que défini par l’équipe de conception dans le
cadre du projet. L’objectif est de vérifier, à ce stade de l’étude, la compatibilité de cet espace avec l’intégration
des équipements nécessaires au fonctionnement des installations géothermiques et des systèmes associés
(pompes à chaleur, échangeurs, collecteurs, circulateurs et organes de régulation).
Les conclusions présentées dans cette section correspondent à une pré-analyse réalisée sur la base des
éléments disponibles à ce stade de l’étude. L’appréciation définitive de la compatibilité du local technique sera
réalisée lors des phases ultérieures de conception, lorsque les équipements à mettre en œuvre seront définis
de manière détaillée.
La configuration du local technique analysée dans le cadre de la présente étude est présentée ci-dessous.
Local technique Valeurs
Superficie (m²) 48.11
Longueur L (m) 9.12
Largeur l (m) 4 – 5.6
Rapport L/l 2.28 – 1.62
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Étude de faisabilité - Mise en œuvre d’une géothermie sur nappe ou pieux ou sondes
Configuration du local technique – MAJ à effectuer pour installations géothermiques
Sous réserve de l’intégration des installations géothermiques dans les plans communiqués à ce stade, les
appréciations suivantes peuvent être formulées :
• Il conviendra de préciser l’emplacement des générateurs énergétiques prévus dans le cadre des
systèmes hybrides (notamment les chaudières), afin de permettre une appréciation précise des
dimensions nécessaires du local ;
• Le local technique est implanté à proximité des capteurs géothermiques, ce qui favorise la mise en
œuvre des systèmes géothermiques projetés. En complément de l’emprise réservée pour les
échangeurs primaires, il faudra prévoir des réserves pour l’implantation des collecteurs dans le cas
d’une mise en œuvre de systèmes sur sondes ou sur pieux ;
• Le local devra également disposer d’une alimentation en eau depuis les services généraux (EF) ainsi
que d’un syphon d’évacuation pour l’entretien des systèmes projetés. Compte tenu de la nature des
fluides caloporteurs envisagés (par exemple l’eau glycolée pour les sondes ou les pieux), les
dispositions nécessaires devront être prises pour le traitement des effluents avant évacuation ;
En résumé, à ce stade de l’étude, l’implantation du local technique est jugée satisfaisante. Néanmoins, les
dimensions précises du local devront être confirmées lors des phases ultérieures, en prenant en compte les
contraintes spécifiques liées à la solution géothermique retenue.
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Étude de faisabilité - Mise en œuvre d’une géothermie sur nappe ou pieux ou sondes
9 Choix des systèmes de référence
Pour comparer les différentes solutions géothermiques, il est nécessaire de définir un système de référence
servant de base de comparaison.
La référence retenue correspond à une production de type gaz, comprenant une couverture des besoins en
chauffage assurée par une chaudière à condensation haute efficacité énergétique (rendement PCI considéré
de 105%). Ce système correspond également à celui retenu pour l’appoint des solutions géothermiques dans
les configurations hybrides.
Le tableau ci-dessous présente les systèmes retenus pour comparaison dans la suite de l’étude :
Equipements pour couverture des besoins en
Désignations des systèmes
chauffage
Référence Chaudière gaz
Scénario 1 : 9 sondes à 150 ml de profondeur
Pompe à chaleur eau glycolée / eau
Départ à températures constantes en sortie de
Appoint chaudière gaz
générateurs (régime 50/30°C)
Scénario 2 : 72 pieux avec 19 ml de captage
géothermique Pompe à chaleur eau glycolée / eau
Départ à températures constantes en sortie de Appoint chaudière gaz
générateurs (régime 50/30°C)
Scénario 3 : Nappe avec un débit hypothétique de
10 m³/h Pompe à chaleur eau / eau
Départ à températures constantes en sortie de Appoint chaudière gaz
générateurs (régime 50/30°C)
Choix des systèmes énergétiques
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10 Bilan énergétique
Le tableau ci-dessous présente le bilan énergétique des différentes solutions étudiées :
Rendement global production Référence Chaudière gaz Scénario 1 - Sondes : 9 x 150 ml Scénario 2 - Pieux : 72 x 19 ml Scénario 3 - Nappe 10 m³/h
Linéaire captage géothermique / 9x150 ml 72x19 ml /
Puissance couverte en chauffage par géothermie (kW) / 70.50 69.90 77.32
Pourcentage / 37% 37% 41%
Consommations de chauffage couvertes par géothermie (MWh) 0.00 73.16 73.16 74.94
Pourcentage couvert par géothermie 0% 93% 93% 95%
COP moyen brut sur 25 ans / 3.72 3.69 3.80
Consommations couvertes par appoint (MWh) 78.70 5.54 5.54 3.76
Rendement appoint (sur PCI) 105% 105% 105% 105%
Consommation appoint PCI (MWh) 75 5.28 5.28 3.58
Consommations électriques PAC (MWh) 0.00 19.67 19.84 20.19
Consommations électriques auxiliaires (MWh) 0 3.3 3.6 4.1
Consommation électrique totale (MWh) 0.0 22.9 23.4 24.2
Consommation Totale de Gaz (MWh) PCS 83.2 5.9 5.9 4.0
Rendement global production (énergie finale) 95% 273% 269% 279%
Bilan énergétique des solutions étudiées
L’analyse comparative des scénarios révèle une amélioration significative des performances énergétiques dès lors qu’une solution hybride intégrant la géothermie
est mise en œuvre, par rapport à une configuration de référence reposant uniquement sur une chaudière à gaz.
Les trois scénarios géothermiques étudiés permettent de couvrir entre 93 % et 95 % des besoins en chauffage, confirmant la capacité de la ressource géothermique
à atteindre l’objectif cible de 94 %. Les performances des pompes à chaleur sont influencées par un fonctionnement à régime constant de 50/30 °C en sortie des
générateurs, avec un COP moyen brut sur 25 ans compris entre 3,69 et 3,80. Le scénario 3 utilisant la nappe affiche le COP brut le plus élevé, grâce à la température
plus stable de l’aquifère, comparativement aux sondes et aux pieux.
Le scénario 1, basé sur les sondes, se distingue par un rendement global satisfaisant, un COP moyen brut convenable et une consommation électrique relativement
faible. Quant au système 2 utilisant des pieux énergétiques, il présente un rendement global légèrement inférieur à celui des sondes, avec un COP comparable. La
consommation électrique y est légèrement plus élevée.
Concernant les solutions sur nappe, les résultats obtenus sont directement conditionnés par les débits extractibles au sein de l’aquifère, paramètre déterminant
pour la puissance mobilisable. En l’absence de forage d’essai et d’essais de pompage, il existe une incertitude sur les caractéristiques hydrauliques de la ressource
et les niveaux de débits disponibles. Ces éléments devront être consolidés dans les phases ultérieures à l’appui d’investigations hydrogéologiques complémentaires.
Dans l’ensemble, les résultats confirment la pertinence technique et énergétique des solutions géothermiques étudiées.
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Étude de faisabilité - Mise en œuvre d’une géothermie sur nappe ou pieux ou sondes
Bilan des consommations énergétiques
Le tableau ci-dessous présente les consommations énergétiques (P1) pour les différentes solutions étudiées :
Récapitulatif - Consommations énergétiques Référence Chaudière gaz Scénario 1 - Sondes : 9 x 150 ml Scénario 2 - Pieux : 72 x 19 ml Scénario 3 - Nappe 10 m³/h
Consommation P1 électricité (MWh) 0 23 23 24
Consommation P1 Gaz (MWh) 83 6 6 4
Economie par rapport à la solution de référence (MWh) 54 54 55
Bilan des consommations énergétiques P1
La solution de référence, reposant exclusivement sur une chaudière à gaz, présente une consommation annuelle de 83 MWh de gaz.
Les scénarios géothermiques entraînent un transfert partiel de la consommation vers l’électricité, tout en réduisant fortement la consommation de gaz. Cette
substitution énergétique permet des économies globales d’environ 54 - 55 MWh par rapport à la solution de référence.
Le scénario utilisant la nappe (scénario 3) génère l’économie la plus élevée, avec 55 MWh. Les scénarios basés sur les sondes et les pieux (scénarios 1 et 2) présentent
des gains légèrement inférieurs, mais restent du même ordre de grandeur, autour de 54 MWh.
11 Bilan économique
11.1 Estimation des investissements
Le tableau ci‑dessous synthétise l’estimation des investissements :
Récapitulatif - Investissements Référence Chaudière gaz Scénario 1 - Sondes : 9 x 150 ml Scénario 2 - Pieux : 72 x 19 ml Scénario 3 - Nappe 10 m³/h
Le cas échéant, forage sur sondes/pieux y compris raccordement (k€ HT) 0 /
Réalisation du forage de pompage dans l'aquifère (k€ HT) 0 54
Réalisation du forage de rejet dans l'aquifère (k€ HT) 0 176 140 45
Equipement définitif des forages (k€ HT) 0 24
Raccordements des forages (k€ HT) 0 81
Hydraulique forage (panoplie, robinetterie) (k€ HT) 0 14 14 19
Pompe à chaleur (k€ HT) 0 18 18 18
Hydraulique PAC (panoplie, robinetterie, ballon tampon) (k€ HT) 0 19 19 19
Chaudière Gaz 34 27 27 27
Panoplies secondaires (k€ HT) 23 23 23 23
Travaux électriques + régulation (k€ HT) 16 23 23 23
Aléas (12%) 9 15 15 40
Total (k€ HT) 81 314 278 371
Estimation des investissements
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Pour les différentes solutions géothermiques étudiées, les investissements sont estimés entre 278 k€ HT et
371 k€ HT. L’écart observé entre ces différentes configurations s’explique principalement par le coût de mise
en œuvre des systèmes de captage géothermique (forages, sondes ou pieux énergétiques), ainsi que par les
équipements techniques associés nécessaires au bon fonctionnement de l’installation.
La solution géothermique sur pieux énergétiques présente le surinvestissement le plus faible par rapport à
la solution de référence, de l’ordre de 197 k€ HT. Elle est suivie par la solution sur sondes géothermiques
verticales, dont le surinvestissement est estimé à environ 232 k€ HT.
La solution sur nappe, quant à elle, présente le surinvestissement le plus important, de l’ordre de 289 k€ HT.
Ce niveau d’investissement plus élevé s’explique principalement par le coût significatif des forages de
captage et de réinjection, incluant leur développement, les raccordements et les équipements spécifiques
nécessaires à l’exploitation de la ressource aquifère. Pour l’écartement considéré de 160 m entre forages, le
coût des raccordements reste non négligeable, intégrant notamment les montants liés à l’ouverture et à la
fermeture des tranchées. Il convient également de préciser que les aléas liés aux solutions sur nappe peuvent
entraîner des variations des montants d’investissements, en fonction des caractéristiques réelles de la
ressource, qui ne pourront être confirmées qu’à l’issue d’investigations complémentaires.
Au regard de ces éléments, et en considérant uniquement le critère d’investissement initial, le scénario 2,
basé sur les pieux énergétiques, apparaît comme la solution la plus pertinente, car il permet de limiter le
surinvestissement tout en restant dans une logique de valorisation de la ressource géothermique.
11.2 Evaluation des coûts d’exploitation (P1 & P2 & P3)
Prix des énergies
Afin d’évaluer les montants associés aux consommations énergétiques induites par les différents scénarios
étudiés, tout en restant cohérent avec les phases précédentes de conception, une base de prix issue de
l’étude de faisabilité des approvisionnements énergétiques a été retenue.
Récapitulatif - Prix des énergies Prix
Prix MWh électrique (€ HT/MWh) 139.0
Prix MWh Gaz (€ HT/MWh PCI) 97.1
Source : CCE_APD_TH02_Etude comparative appoint production de chaleur - ind 4
Les montants présentés dans le tableau précédent correspondent aux coûts liés aux consommations
énergétiques. Ils ne prennent pas en compte les éventuelles taxes, contributions ni les coûts d’abonnement
associés aux différentes énergies, ces éléments dépendant de paramètres contractuels et réglementaires
difficilement appréciables à ce stade de l’étude.
Les valeurs de référence retenues pour les prix de l’électricité et du gaz apparaissent cohérentes avec les
niveaux observés actuellement sur le marché français pour des consommateurs tertiaires.
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Coûts des consommations énergétiques (P1)
Sur la base des données retenues pour le prix des énergies, les montants associés aux consommations énergétiques sont présentés dans le tableau ci‑dessous :
Récapitulatif - Coûts des consommations énergétiques P1 Référence Chaudière gaz Scénario 1 - Sondes : 9 x 150 ml Scénario 2 - Pieux : 72 x 19 ml Scénario 3 - Nappe 10 m³/h
Consommation P1 électricité (MWh) 0 23 23 24
Valeur P1 électricité (k€ HT) 0.0 3 3 3.4
Consommation P1 Gaz (MWh) 83 6 6 4
Valeur P1 Gaz (k€ HT) 8.1 1 1 0.4
Total (k€ HT) 8.1 4 4 3.8
En comparaison avec la solution de référence, l’intégration d’installations géothermiques permet de réduire de manière significative, jusqu’à 50 %, les montants
associés aux consommations énergétiques (P1). Sur le plan financier, les différentes solutions géothermiques présentent des gains relativement proches les uns des
autres.
Coûts d’exploitation (P2 & P3)
Les montants présentés dans le tableau ci‑dessous correspondent aux coûts liés à la maintenance, à l’entretien et au renouvellement des équipements mis en œuvre
dans les différentes solutions étudiées.
Récapitulatif - Coûts d’exploitation P2 et P3 Référence Chaudière gaz Scénario 1 - Sondes : 9 x 150 ml Scénario 2 - Pieux : 72 x 19 ml Scénario 3 - Nappe 10 m³/h
Maintenance forages P2 (k€ HT) 0 0.7 0.7 3.0
Maintenance PAC + chaufferie P2 (k€ HT) 3.1 3.5 3.5 3.5
Gros entretiens et renouvellement P3 (k€ HT) 2.8 3.7 3.7 3.7
Total (k€ HT) 5.9 7.9 7.9 10.2
Le récapitulatif des coûts d’exploitation pour les différentes solutions montre que la référence chaudière gaz reste la moins coûteuse, avec un total de 5.9 k€ HT, en
raison de l’absence de forages et de coûts de maintenance limités.
L’ajout de la géothermie entraîne une augmentation des coûts P2 & P3 :
• les scénarios sur sondes et sur pieux affichent un total identique de 7.9 k€ HT, liés à la maintenance des pompes à chaleur et de la chaufferie ainsi qu’aux
gros entretiens des équipements géothermiques ;
• Le scénario sur nappe présente le coût P2 & P3 le plus élevé (10.2 k€ HT), en raison principalement de la maintenance plus importante et complexe des
forages nécessaires à l’exploitation de l’aquifère, tandis que les coûts de maintenance des générateurs et des gros entretiens restent comparables à ceux
des autres scénarios géothermiques.
Les montants supplémentaires induits par les scénarios géothermiques restent toutefois modérés par rapport aux économies potentielles sur les consommations
énergétiques, faisant de ces solutions un compromis intéressant entre performance et coûts d’exploitation. Pour l’estimation des montants P3, une durée de vie
standard de 20 ans a été retenue pour les pompes à chaleur ainsi que pour les chaudières des différents systèmes. En ce qui concerne les installations de captage
énergétique, leur durée de vie est supérieure à la période de l’étude (>25 ans).
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11.3 Subventions Fonds Chaleur
Le Fonds Chaleur est un dispositif financier géré par l’ADEME visant à soutenir le développement des projets de production de chaleur renouvelable ou de
récupération d’énergie dans les secteurs industriel, tertiaire et agricole. Afin d’accéder aux subventions du Fond Chaleur de l’ADEME, une production EnR de 25
MWh est demandée pour les installations géothermiques.
Cette production correspond à l’énergie extraite dans la ressource géothermique (Production d’EnR = Production utile en sortie de PAC – Consommation électrique
de la PAC).
En plus de satisfaire aux objectifs de production d’énergies renouvelables, les systèmes géothermiques doivent également répondre aux exigences suivantes :
Critères d’éligibilité à l’aide financière Commentaires
Les projets devront avoir fait l’objet d’une étude de faisabilité préalable par un Bureau d’étude disposant des qualifications spécifiques (sous
certaines conditions, celle-ci peut être remplacée par une note d’opportunité suivie d’une note de dimensionnement).
Nappe : Evaluation préalable du potentiel de la nappe et étude d’impacts sur la ressource géothermique.
Etudes et dimensionnements Sondes et pieux : Pour les longueurs cumulées de sondes > 1 000 ml et une production ≥ 100 MWh EnR/an, réalisation d’un test de réponse
thermique et modélisation dynamique du sous-sol et de la surface.
Pieux : Prise en compte de la géothermie et de ses effets thermiques dans la réalisation de l’étude géotechnique nécessaire au
dimensionnement des géostructures avec production d’un Avis Technique ou Atex (ou équivalent) pour les pieux énergétiques.
Respect des plafonds de besoins pour le Pour le bâtiment étudié, respect du seuil ADEME de besoins en chauffage et ECS.
chauffage
Respect de la réglementation F-Gas Respect des exigences de la réglementation F-GAS sur le potentiel de réchauffement global des fluides frigorigènes.
Obligations réglementaires liées aux opérations de géothermie de minime importance, respect de la réglementation relative aux milieux
Respect des réglementations naturels.
Notamment pour la réalisation des forages d’eau (NFX 10-999)
Respect des normes Notamment pour la réalisation des sondes géothermiques (NFX 10-960-1, 10-960-2, 10-960-3, 10-960-4, 10-970)
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Étude de faisabilité - Mise en œuvre d’une géothermie sur nappe ou pieux ou sondes
Chauffage uniquement Chauffage et ECS ou ECS uniquement ou Froid
process
Respect des performances minimales de la • PAC sur eau de nappe : COP ≥ 4,5 ; • PAC sur eau de nappe : COP ≥ 4,5 ; • PAC sur eau de nappe : EER ≥ 3,6 ;
PAC, compris SCOP et EER avec prise en • PAC sur eau de nappe : SCOP > 3 ; • PAC sur eau de nappe : SCOP > 2,8 ; • PAC sur eau de nappe : SEER > 3,3 ;
compte des consommations des • PAC sur sondes : COP ≥ 4 ; • PAC sur sondes : COP ≥ 4 ; • PAC sur sondes : EER ≥ 3,6 ;
auxiliaires • PAC sur sondes : SCOP > 3 ; • PAC sur sondes : SCOP > 2,8 ; • PAC sur sondes : SEER > 3,3 ;
• PAC sur pieux : COP ≥ 4 ; • PAC sur pieux : COP ≥ 4 ; • PAC sur pieux : EER ≥ 3,6 ;
• PAC sur pieux : SCOP > 3 ; • PAC sur pieux : SCOP > 2,8 ; • PAC sur pieux : SEER > 3,3 ;
Critères d’éligibilité Fonds Chaleur
L’appréciation des SCOP/SEER, inclut la consommation électrique du compresseur de la pompe à chaleur et des auxiliaires des circuits primaires. Il n’inclut pas les
consommations d’électricité des pompes de circulation côté distribution dans le bâtiment.
Si dessous les conditions d’appréciation des performances présentées dans le tableau précédent :
Pour les PAC sur eau de nappe
• COP en régimes de températures 10/7°C et 30/35°C ;
• EER en régimes de températures 12/7°C à l’écaporateur et 30/35°C au condenseur ;
Pour les PAC sur champ de sondes / pieux (géo structures énergétiques)
• COP en régimes de températures 0/-3°C et 30/35°C ;
• EER en régimes de températures 12/7°C à l’évaporateur et 30/35°C au condenseur ;
Source : Condition d’éligibilité et de financement géothermie de surface, thalassothermie et aérothermie – ADEME 2026
Vérification de l’éligibilité au Fonds Chaleur
Le tableau ci-dessous présente l’évaluation des solutions étudiées au regard des conditions d’éligibilité du Fonds Chaleur de l’ADEME (suivants critères sur les
performances des systèmes projetés) :
Critères d’éligibilité Scénario 1 - Sondes : 9 x 150 ml Scénario 2 - Pieux : 72 x 19 ml Scénario 3 - Nappe 10 m³/h
Production minimale d’énergie chauffage > 25 MWh EnR 52.9 53.1 54.8
SCOP > 3 3.2 3.1 3.09
Vérification de l’éligibilité au Fonds Chaleur
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Étude de faisabilité - Mise en œuvre d’une géothermie sur nappe ou pieux ou sondes
L’analyse des critères d’éligibilité montre que l’ensemble des scénarios satisfait à l’exigence de production minimale d’énergie renouvelable pour le chauffage (>
25 MWh EnR) et respecte également le SCOP minimal de 3.
Pour satisfaire l’ensemble des critères d’accès aux subventions, les équipements mis en œuvre devront utiliser des fluides frigorigènes conformes à la réglementation
F-GAS, notamment en matière de potentiel de réchauffement global (PRG). Par ailleurs, le respect des plafonds réglementaires de besoins en chauffage devra faire
l’objet d’une vérification spécifique. L’ensemble des études, normes et dispositions réglementaires applicables au projet devra être strictement respecté tout au
long des phases de conception et de réalisation.
Evaluation du montant de l’aide forfaitaire en fonction des seuils de production
Le tableau ci-dessous présente une évaluation du montant de l’aide forfaitaire en fonction des seuils de production :
Scénarios Référence Chaudière gaz Scénario 1 - Sondes : 9 x 150 ml Scénario 2 - Pieux : 72 x 19 ml Scénario 3 - Nappe 10 m³/h
Nombre de MWh EnR produits par an sur 20 ans - PAC géothermie chauffage 0 53 53 55
Nombre de MWh EnR produits par an sur 20 ans - PAC aérothermie chauffage 0 0 0 0
Nombre de MWh EnR produits par an sur 20 ans - geocooling / FROID ACTIF 0 0 0 0
Montant subvention (k€ HT) 0 53 53 27
Evaluation du montant de l’aide forfaitaire en fonction des seuils de production
L’évaluation des montants de subvention s’appuie sur les données transmises par l’ADEME pour l’année 2026. Les éléments retenus pour le calcul sont présentés
dans les tableaux ci-dessous :
On notera que les montants de subvention favorisent la géothermie sur sondes et sur pieux, avec 50 €/MWh EnR/an sur 20 ans, contre 25 €/MWh EnR/an sur 20
ans pour la géothermie sur nappe.
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Étude de faisabilité - Mise en œuvre d’une géothermie sur nappe ou pieux ou sondes
Récapitulatif - Subventions Référence Chaudière gaz Scénario 1 - Sondes : 9 x 150 ml Scénario 2 - Pieux : 72 x 19 ml Scénario 3 - Nappe 10 m³/h
Investissement total hors subventions (k€ HT) 81 314 278 371
Subventions Fonds Chaleur ADEME "théorique" (k€ HT) 0 53 53 27
Pourcentage des subventions "théorique" (k€ HT) 0% 17% 19% 7%
Pourcentage de l’investissement subventionné (k€ HT) 0% 17% 19% 7%
Subventions Fonds Chaleur ADEME "théorique" (k€ HT) 0 53 53 27
Reste à financer (k€ HT) 81 261 225 343
Bilan des subventions accessibles
Sous réserve de la validation de l’ensemble des critères ouvrant droit aux subventions et d’un avis favorable de l’ADEME, les pourcentages de subventions théoriques
par rapport aux investissements totaux varient de 7 à 19 % pour les solutions géothermiques.
La solution sur pieux bénéficie du taux le plus élevé (19 %), suivie de la solution sur sondes (17 %) et de la solution sur nappe (7 %). En conséquence, le reste à
financer est nettement plus favorable pour la solution sur pieux (225 k€ HT), ce qui renforce son intérêt économique et son attractivité dans le cadre du projet.
Garantie AQUAPAC - Géothermie sur nappe
En cas d’incertitude sur la nappe, le maître d’ouvrage peut souscrire à la garantie AQUAPAC.
Ce dispositif géré par la SAF Environnement couvre les risques géologiques liés à la possibilité d’exploitation énergétique de la ressource aquifère puis au maintien
de ses capacités dans le temps (en général nappe d’eau souterraine à moins de 200 m de profondeur et pompes à chaleur d’une puissance thermique supérieure à
30 kW).
Le dispositif AQUAPAC offre une double garantie et permet au maître d’ouvrage d’être indemnisé en cas d’échec :
• la garantie de recherche couvre le risque d’échec consécutif à la découverte d’une ressource en eau souterraine insuffisante pour le fonctionnement des
installations ;
• la garantie de pérennité couvre pendant 10 ans le risque de diminution ou de détérioration de la ressource, en cours d’exploitation.
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11.4 Etude de rentabilité économique
Hypothèses
L’étude économique a été réalisée en prenant en compte les hypothèses suivantes :
• Taux d’augmentation du prix de l’électricité : 5%/an ;
• Taux d’augmentation du prix du gaz : 5%/an ;
• Taux d’augmentation de la maintenance : 2%/an ;
• Taux d’actualisation : 3%/an ;
• Durée de l’étude : 25 ans ;
La rentabilité des solutions a été évaluée en comparaison avec la solution de production énergétique de
référence. L’étude tient compte de l’évolution des coûts cumulés P1, P2 et P3 HT pour les solutions retenues
et la solution de référence sur la durée de l’étude :
• P1 représente les consommations en énergie pour le chauffage ;
• P2 représente les coûts de maintenance des équipements ;
• P3 représente les coûts des gros entretiens et de renouvellement des matériels.
La Valeur Actualisée Nette (VAN) représente la valeur réelle d’un projet. Pour ce faire, les somme de tous les
flux positifs (économies) et négatifs (investissement, maintenance, renouvellement, consommations) de
trésorerie sont effectuées. Ces flux sont ramenés à une valeur actuelle en appliquant un taux d’actualisation,
afin de tenir compte du décalage dans le temps entre les différents flux financiers.
La VAN permet de comparer des scénarios entre eux. Plus la VAN est élevée, plus la valeur du projet est
importante.
Le tableau ci-dessous présente les résultats de l’étude économique comparative entre la solution de
référence et les solutions géothermiques envisagée :
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Sarl au capital de 200 000 euros – Siret : 507 414 233 00019 Page 42 sur 48
Siège social : 10, Rue du Commandant Rivière 75008 Paris - Tél. 09.81.71.16.02.
RENTABILITE ECONOMIQUE Référence Chaudière gaz Scénario 1 - Sondes : 9 x 150 ml Scénario 2 - Pieux : 72 x 19 ml Scénario 3 - Nappe 10 m³/h
Investissement avec subventions (k€ HT) 81 261 225 343
Consommation électrique (MWh) 0 23 23 24
Consommation gaz (MWh) 83 6 6 4
Coûts consommations cumulés actualisés P1 (k€ HT/25ans) 262 122 124 122
Coûts maintenance cumulés actualisés P2 + P3 (k€ HT/25 ans) 128 171 171 221
Coûts cumulés actualisés P1 + P2 + P3 (k€ HT/25 ans) 390 293 295 342
VAN : Valeur Actualisée Nette Globale (k€HT) N/A -82 -48 -214
TRB : Temps de Retour Brut (années) N/A >25 ans 24.4 >25 ans
TRA : Temps de Retour Actualisé (années) N/A >25 ans >25 ans >25 ans
Récapitulatif des résultats de l'étude économique (élec +5%/an, gaz +5%/an)
Les coûts d’exploitation cumulés actualisés sur 25 ans, incluant les consommations, la maintenance et les gros entretiens (P1 + P2 + P3), confirment l’intérêt
économique des solutions géothermiques malgré un investissement initial plus élevé. La référence chaudière gaz atteint 390 k€ HT, tandis que les scénarios sur
sondes et pieux se situent autour de 293 - 295 k€ HT, et le scénario sur nappe à 342 k€ HT. La réduction des coûts liés aux consommations compense en partie les
coûts supplémentaires liés à la maintenance et à l’investissement, améliorant ainsi la rentabilité globale.
La valeur actualisée nette (VAN) reste négative pour toutes les solutions géothermiques, avec des valeurs comprises entre -48 k€ HT et -214 k€ HT, traduisant que
l’investissement ne se rembourse pas entièrement sur l’horizon étudié selon les hypothèses retenues. Le scénario sur pieux présente une VAN intermédiaire (-48 k€
HT), traduisant une performance économique équilibrée.
Le scénario sur pieux atteint un TRB proche de 24 ans, tandis que les autres scénarios dépassent 25 ans, ce qui indique un retour sur investissement long et sensible
aux évolutions de prix des énergies et aux conditions de subvention. Tous les scénarios géothermiques affichent un TRA supérieur à 25 ans, mettant en évidence
l’importance de considérer ces installations sur le long terme plutôt que dans une logique de retour rapide sur investissements.
Globalement, toutes les solutions géothermiques permettent une réduction significative des consommations de gaz et des coûts énergétiques par rapport à la
solution de référence, avec des différences financières principalement liées à la nature et à la complexité des installations de captage. Le scénario sur pieux constitue
une solution géothermique économiquement équilibrée, combinant investissement initial maîtrisé, réduction significative des coûts énergétiques et un retour sur
investissement acceptable sur l’horizon de l’étude.
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Sarl au capital de 200 000 euros – Siret : 507 414 233 00019 Page 43 sur 48
Siège social : 10, Rue du Commandant Rivière 75008 Paris - Tél. 09.81.71.16.02.
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Étude de faisabilité - Mise en œuvre d’une géothermie sur nappe ou pieux ou sondes
Les graphiques ci‑dessous présentent l’évolution des coûts cumulés sur l’ensemble de la période de l’étude, pour la solution de référence ainsi que pour les
différentes solutions géothermiques :
Investissements et coûts cumulés actualisés Investissements et coûts cumulés non actualisés
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12 Bilan environnemental
Les émissions de gaz à effet de serre et productions de déchets nucléaires liés aux consommations
énergétiques de chaque configuration sont présentées dans le tableau suivant.
Les ratios d’émissions utilisés pour calculer les émissions de gaz à effet de serre sont ceux publiés par l’ADEME
dans le cadre du décret tertiaire et des obligations de suivi des consommations énergétiques.
Référence Scénario 1 Scénario 2 Scénario 3
Chaudière gaz Sondes 9 x 150 ml Pieux 72 x 19 ml Nappe 10 m³/h
Emissions de CO2 (t eq-CO2/an) 18.9 2.8 2.8 2.5
Emissions de SO2 (kg/an) 0.0 20.4 20.8 21.6
Emissions de NOx (kg/an) 14.1 11.8 12.0 12.1
Production de déchets nucléaires
0.0 1.1 1.2 1.2
faibles (kg/an)
Production de déchets nucléaires
0.0 0.2 0.2 0.2
forts (kg/an)
Le bilan environnemental des différentes solutions montre des différences significatives par rapport à la
référence chaudière gaz.
En termes d’émissions de CO₂, les scénarios géothermiques permettent une réduction non négligeable,
passant de 18.9 t eq‑CO₂/an pour la chaudière gaz à 2.5 ‑ 2.8 t eq‑CO₂/an, soit une diminution d’environ 85 %.
Cette baisse traduit la capacité de la géothermie à substituer le gaz fossile par une énergie renouvelable à
faible émission directe.
Pour les polluants atmosphériques, les scénarios géothermiques présentent des émissions de SO₂ comprises
entre 20.4 et 21.6 kg/an, et de NOx entre 11.8 et 12.1 kg/an. Ces valeurs d’émissions de SO₂ s’expliquent par
la consommation d’électricité liée aux pompes à chaleur. Les émissions de NOx restent légèrement
inférieures à celles de la chaudière gaz (14.1 kg/an).
Concernant les déchets nucléaires, la production annuelle de déchets faibles et forts des scénarios
géothermiques est faible (1.1 ‑ 1.2 kg/an pour les déchets faibles et 0.2 kg/an pour les déchets forts), en lien
avec la consommation électrique issue du mix nucléaire français.
En résumé, les solutions géothermiques offrent une réduction majeure des émissions de CO₂, tout en
introduisant des émissions indirectes liées à la consommation électrique. Les émissions de SO₂ et les déchets
nucléaires restent faibles en comparaison de l’empreinte CO₂ évitée. Ces résultats confirment l’intérêt
environnemental des solutions géothermiques, notamment dans le cadre des objectifs de réduction des gaz
à effet de serre.
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Bilan environnemental
Dans le graphique ci-dessus, il est important de préciser que les quantités de CO2 sont exprimées en tonnes
alors que les autres indicateurs sont en kg.
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13 Annexe 1 : Présentation générale des dispositifs thermodynamiques
13.1 Principe de fonctionnement
Une pompe à chaleur est un système thermodynamique permettant de transférer les calories entre deux
milieux, la source froide (extraction d’énergie : sous-sol, eau de nappe…) et la source chaude (diffusion
d’énergie : réseau de chauffage…). Ce système est donc capable d’extraire les calories présentes dans un
fluide et de les restituer à un autre fluide.
Si la pompe à chaleur est réversible, les sources « froide » et « chaude » peuvent être inversées ce qui permet
de réaliser le chauffage ou le rafraîchissement du bâtiment suivant les besoins.
La chaleur prélevée dans la source froide est captée par le fluide caloporteur au niveau de l’évaporateur (1’).
Le fluide change d’état et se transforme en vapeur (1). Le compresseur comprime cette vapeur, augmentant
ainsi sa température (2). C’est au niveau du condenseur que la vapeur en se condensant transmet sa chaleur
au milieu à chauffer (2’). La température de ce dernier s’abaisse fortement (3) le rendant prêt pour une
nouvelle absorption de chaleur et le cycle peut recommencer (4, 5).
Figure 1 Principe de fonctionnement d’une pompe à chaleur. [Source : BRGM].
13.2 Performance et niveaux de température
La performance d’une pompe à chaleur est caractérisée par son Coefficient de Performance (COP). Par
exemple, une pompe à chaleur dont le coefficient de performance est de 4, va produire 4 kWh d’énergie
thermique pour 3 kWh captés dans le sous-sol et 1 kWh d’électricité consommée. Concernant les installations
géothermiques et plus particulièrement sur nappe phréatique, il est nécessaire d'intégrer aux
consommations des auxiliaires (pompe(s) de forage, pompes de charge PAC).
Le coefficient de performance va dépendre de la température de la source froide (évaporateur) et de la
température désirée côté source chaude (condenseur). Plus l’écart entre les niveaux de température côté
source froide et côté source chaude est important, plus le COP sera faible et inversement.
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Étude de faisabilité - Mise en œuvre d’une géothermie sur nappe ou pieux ou sondes
L’évolution du COP en fonction des températures côté source froide (évaporateur) et côté source chaude
(condenseur) sont présentées sur le graphique suivant :
6.50
6.00
5.50
5.00 y = -0.1208x + 8.9724
R² = 0.9924
4.50
COP
4.00
3.50
3.00
2.50
2.00
20 25 30 35 40 45 50 55
Figure 2 Exemple d'évolution indicative de la différence de température entre l'évaporateur et le condenseur pour
une température à l'échangeur de 10°C
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Texte extrait tel quel de la pièce officielle, qui seule fait foi. La mise en page du document d'origine peut différer.