MAUVAISES CHOSES À PROPOS DES POMPES À CHALEUR GÉOTHERMIQUES

Les pompes à chaleur géothermiques font partie des technologies vertes capables de résoudre le problème du réchauffement climatique en réduisant les émissions de carbone. Mais comme la plupart des autres énergies renouvelables, cette source d'énergie a ses propres problèmes. Les personnes qui souhaitent utiliser cette technologie doivent bien la comprendre pour éviter des coûts inutiles et aider à prévenir tout impact négatif sur l'environnement.

Pompes à chaleur géothermiques

Les pompes à chaleur géothermiques (GHP), également appelées géo-échange, fonctionnent en échangeant de la chaleur avec le sol à des profondeurs inférieures à quelques pieds, où les températures sont à peu près constantes toute l'année.

Problèmes génériques

Bien qu'il y ait plusieurs avantages aux pompes à chaleur géothermiques, il y a aussi de nombreux inconvénients. Certains sont génériques et d'autres sont des problèmes spécifiques au système.

Coût initial

Tout le monde s'accorde à dire que le coût d'installation initial d'un GHP est élevé, et difficile à calculer , car cela dépend de la taille de la maison/du bâtiment, de la pompe, du sol, du climat et du champ de boucle. Un entrepreneur expérimenté est important pour assurer une installation réussie.

Estimations de l'entreprise privée Maisons énergétiques pour une maison de 2 500 pieds carrés, montrez qu'un système de boucle verticale de 6 tonnes coûte 34 000 $, une boucle horizontale de 5 tonnes pour le chauffage et le refroidissement radiants coûte 29 500 $ et une boucle horizontale de 5 tonnes combinée au chauffage solaire coûte 47 500 $.

Maisons énergétiques résout le problème des coûts , déclarant : Ceci représente environ le double du coût d'un système de chauffage, de refroidissement et d'eau chaude conventionnel, mais les systèmes de chauffage/refroidissement géothermiques peuvent réduire les factures de services publics de 40 % à 60 %.

Manque de professionnels qualifiés

La technologie GHP est complexe et nécessite la connaissance de divers aspects. le Union des scientifiques concernés note que de nombreux installateurs de chauffage et de refroidissement ne sont pas familiers avec la technologie , ce qui à son tour entrave sa diffusion et son entretien. Il est également difficile de trouver des entrepreneurs qualifiés capables d'installer des systèmes GHP dans certaines régions du pays, ce qui ajoute encore au coût d'un système de chauffage géothermique.

Pas un projet de bricolage

Le département américain de l'Énergie déconseille de traiter le GHP comme un projet de bricolage. Cette technologie nécessite un savoir-faire spécialisé dans de nombreux domaines. Decider le système le mieux adapté pour une maison ou une entreprise, un examen approfondi de facteurs tels que la géologie, l'hydrologie, la disponibilité des terres, les besoins de chauffage et de refroidissement et d'autres dispositifs d'économie d'énergie importants dans la maison est nécessaire. Il n'est pas possible pour tout le monde de calculer la taille optimale du champ de boucle ou de la pompe nécessaire pour tirer le meilleur parti de ce système.

Consommation d'électricité

L'électricité est nécessaire pour faire fonctionner le compresseur de chaleur dans les systèmes en boucle fermée, et pour pomper l'eau toute l'année dans les systèmes en boucle ouverte, donc un GHP est pas complètement neutre en carbone.

Problèmes de système en boucle fermée

Les systèmes en boucle fermée partagent des inconvénients communs tels que l'impact des sols sur l'efficacité et la présence d'antigel. Problèmes de boucle liés à l'orientation horizontale ou verticale sont également présents, de même que les préoccupations concernant les systèmes d'échange de chaleur direct et les systèmes de bassin.

Types de sol

Chaleur stockage et transfert est préférable dans les sols lourds tels que l'argile ou la roche. Les sols sablonneux ne peuvent pas stocker ou transférer beaucoup de chaleur, des champs en boucle plus grands sont donc nécessaires. La diminution de l'humidité du sol en dessous de '12,5% a un impact dévastateur sur les performances des états des pompes à chaleur une étude de 2014 publiée dans Energies (p. 3), tandis qu'une augmentation de l'humidité du sol au-dessus de 25 % améliore le transfert de chaleur. Ainsi, les sols secs ne conviennent pas, en particulier dans les systèmes d'échange de chaleur direct.

Antigel

Les systèmes en boucle fermée utilisent de l'eau avec un antigel pour l'échange de chaleur. Modèles plus anciens utilisés méthanol qui s'évapore rapidement et est toxique pour les humains et les animaux, il est donc maintenant interdit dans de nombreuses régions des États-Unis. L'éthanol n'est pas aussi toxique que le méthanol mais coûte cher. Des inquiétudes qui Éthylène glycol pourrait fuir et contaminer les sources d'eau souterraine a conduit à ce que ce type d'antigel soit également interdit pour une utilisation dans les systèmes géothermiques dans de nombreux États. Saumure (chlorure de calcium) est une bonne option, mais il est corrosif, il a donc besoin de tuyaux en cupronickel. Le propylène glycol n'a pas d'effets néfastes sur les personnes ou l'environnement.

Tant que l'eau mélangée à l'antigel circule dans les circuits fermés, il n'y a aucune influence sur l'environnement. Cependant, même les petites fuites peuvent être dangereuses, il est donc préférable de s'en tenir à des antigels de type saumure ou propylène glycol.

Système horizontal

le Bulletin d'information technique constate que le système horizontal nécessite 1 500 à 3 000 pieds carrés de terrain pour chaque tonne de chauffage ou de refroidissement.

Grande surface nécessaire - Ce terrain ne convient plus tard que pour le jardinage, mais pas pour l'agrandissement de la maison ou d'autres constructions de bâtiments. Ces systèmes ne sont pas adaptés à la modernisation, car l'espace disponible peut ne pas être suffisant. Différences de température - À de faibles profondeurs de 3 à 6 pieds, il peut y avoir des différences de température dues à la saison, à la profondeur d'enfouissement et aux précipitations affectant l'efficacité, même si la limitation de la profondeur réduit le coût de l'excavation du sol qui est la partie la plus coûteuse de l'installation d'un circuit fermé système. Problèmes de sol - Les sols rocheux ou peu profonds ne conviennent pas à ces systèmes, auquel cas des systèmes verticaux sont nécessaires.

Système vertical

C'est le système le plus efficace car les boucles en forme de U vont de 150 à 450 pieds de profondeur dans le sol, note le Technical News Bulletin. Les autres problèmes incluent :

Frais - Les boucles en U et leur profondeur en font le plus cher de tous les systèmes GHS. Installation qualifiée et équipement nécessaire - De plus, le forage à ces profondeurs nécessite des foreurs qualifiés et des équipements spéciaux qui ne sont pas disponibles partout.

Système d'échange de chaleur direct (DX)

Le DX utilise des tuyaux en cuivre remplis de réfrigérants enterrés de 4 à 6 pieds sous terre. Ce système est le plus ancien de tous les modèles GHP et a le plus d'impact environnemental.

La corrosion des tuyaux en cuivre est courante dans les sols acides, donc le DX ne convient pas à ces sols, explique un membre de Forum d'échange géographique . Pour éviter cela, des échantillons de sol doivent être prélevés à la profondeur où ils seront installés pour vérifier les concentrations élevées d'acides, de chlorures, d'hydrogène sulfuré, de sulfates ou d'ammoniac, ce qui rend l'étape de planification coûteuse. Le cuivre est utilisé à la place du PVC car il est un meilleur conducteur de chaleur.
Les réfrigérants sont le principal problème environnemental du DX. Même de petites fissures pourraient les libérer, entraînant un réchauffement climatique. Les modèles antérieurs utilisaient des chlorofluorocarbures (CFC) et des hydrochlorofluorones (HCFC). le Protocole de Montréal a interdit leur utilisation car ils endommageaient la couche d'ozone. Leurs substituts les fluorocarbures (FC) et les hydrofluorocarbures (HFC) peuvent provoquer un réchauffement climatique et sont interdits par la Convention du Protocole de Kyoto sur les changements climatiques. En 2016, le Agence de protection de l'environnement (EPA) a émis des recommandations visant à éliminer progressivement ces produits chimiques et les a classés comme inacceptables. L'EPA ne recommande pas non plus le R410A le dernier réfrigérant populaire car il provoque aussi des émissions de gaz à effet de serre.
Les experts du bâtiment écologique déclarent qu'il est illégal de renverser les réfrigérants polluants intentionnellement ou accidentellement.

En 2001, scientifiques de l'Université de l'Oregon (p. 2) ont déclaré les systèmes DX comme un risque pour l'environnement et ne les recommande pas. Il est interdit dans certaines parties des États-Unis, en raison de restrictions environnementales locales, selon Energy.gov.

Systèmes de boucle fermée d'étang

Les systèmes en boucle fermée peuvent également utiliser des plans d'eau pour échanger de la chaleur. Cependant, ceux-ci ont également quelques problèmes.

Les eaux peu profondes présentent des variations de température, et il y a des chances que les canalisations soient endommagées dans les sources d'eau publiques, selon le Technical News Bulletin.
Seuls les étangs qui ont une profondeur et une quantité d'eau minimales requises sont utiles selon Energy.gov. Vous devrez trouver un emplacement de construction avec les bonnes conditions pour utiliser cette option.

Problèmes liés au système en boucle ouverte

Les systèmes ouverts puisent l'eau d'un puits ou d'eaux peu profondes comme les lacs et les étangs. Comme indiqué, ils ne sont pas aussi fréquemment utilisés aux États-Unis, mais les gens doivent toujours être conscients de leurs inconvénients potentiels.

Un débit d'eau insuffisant peut se produire si le puits creusé pour la boucle n'est pas assez profond, ou en raison de prélèvements excessifs de l'aquifère, selon un Programme énergétique de l'Université de l'État de Washington étude (p. 5). La sédimentation obstrue les filtres en l'absence d'eau suffisante. Un Géothermie de l'Idaho Le rapport a noté que la demande saisonnière pour d'autres utilisations comme les gicleurs en été peut affecter les quantités d'eau disponibles pour la pompe à chaleur.
La qualité d'eau n'est pas le même partout et toute l'année. Les débris dans les lacs sont un problème. L'entartrage dû aux dépôts de calcaire provenant de l'eau lourde doit être traité avec des produits chimiques pour être éliminé.
La croissance biologique, en particulier les bactéries, est difficile à éliminer une fois établie sans utiliser de produits chimiques, selon le Washington State University Energy Program (p. 5).
Le rapport géothermique de l'Idaho conseille de trouver un site approprié pour l'évacuation avant d'installer le système d'eau souterraine en boucle ouverte. Les sols sableux peuvent facilement absorber la décharge, mais si le sol est dur, un foret supplémentaire pour la décharge peut doubler le coût du forage, le rendant aussi cher qu'un système en boucle fermée. Lorsque l'eau est puisée dans les lacs, les rejets y sont réinjectés.
Toutes les restrictions locales concernant la décharge doivent également être respectées selon Energy.gov.
Les coûts d'exploitation sont élevés, selon l'étude du programme énergétique de l'Université de l'État de Washington (p. 5), car les pompes doivent fonctionner toute l'année pour faire entrer et sortir l'eau du système. Leur entretien est également un enjeu majeur.
Dans le cas des puits, les restrictions locales en matière d'environnement et d'eau doivent être prises en compte, car l'eau disponible peut être limitée selon le bulletin d'information technique.
Les puits à colonne debout qui pompent l'eau d'un aquifère peuvent abaisser la nappe phréatique.

Y a-t-il un côté lumineux ?

Bien qu'il puisse sembler que les pompes à chaleur géothermiques soient difficiles et coûteuses, le système présente de nombreux avantages . Les gouvernements et les associations environnementales telles que Paix verte et Union of Concerned Scientists promeuvent l'énergie géothermique. Comme les performances des pompes à chaleur géothermiques sont liées à de nombreux facteurs environnementaux, il ne s'agit pas d'une technologie plug and play. Lorsque vous envisagez un système géothermique, l'analyse des détails individuels des bâtiments et de la zone pour choisir le bon système, ainsi qu'une planification et une installation appropriées, sont des étapes nécessaires pour profiter au mieux de cette technologie.