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Audits techniques d’installations géothermiques

14 octobre 2014

Plan de la présentation

1. Principes et objectifs des audits 2. Présentation des technologies 3. Synthèse des interviews 4. Retour d’expérience :

a) Sondes : Parvis de la Gare – Charleville-Mézières (08)

b) Nappe : Crèche de St-Lupien (10) 5. Synthèse des audits 6. Bilan et perspectives

14 octobre 2014

I. Principes et objectifs des audits

14 octobre 2014

• Apprécier à l’échelle de la Région : • la satisfaction des maîtres d’ouvrage • la qualité de mise en œuvre et d’entretien • la pertinence des conceptions • les performances énergétiques et économiques

• Moyens :

• Sélection de 25 sites représentatifs • Envoi d’un questionnaire aux maîtres d’ouvrage, recueil de

données • Visite de l’installation • Compte-rendu de visite • Synthèse des 25 audits


14 octobre 2014

• Echantillonnage des 25 sites • Base de données de 144 installations constituée en 2011

augmentée des dossiers Ademe reçus depuis • Respect des proportions :

• Nappe / sondes (2/3 – 1/3) • Maîtrise d’ouvrage publique / privée • Gammes de puissance des installations

0 20 40 60

0-50

50-100

100-200

200-2000

%

Inte

rval

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de

pu

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(k

W)

Sélection 2013

Enquête 2011


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• Répartition géographique / géologique

II. Présentation des technologies • La pompe à chaleur :

• Machine thermodynamique permettant de transférer de l’énergie d’un milieu basse température vers un milieu haute température

14 octobre 2014

Circuit de captage

(sol)

Circuit de chauffage

(habitation)

Condenseur Evaporateur

Compresseur

Détendeur

Haute Pression Basse Pression

Vapeur

Liquide

W é lec

Q 1 Q 2

II. Présentation des technologies • Sondes géothermiques Géothermie sur nappe

14 octobre 2014

III. Synthèse des interviews

14 octobre 2014

• Position des maîtres d’ouvrage

=> Importance du rôle des conseils => Effet boule de neige

020406080

100

Proposition duMaître

d'œuvre

Action desensibilisation

Connaissanced'installationscomparables

Volonté duMaître

d'ouvrage

Fréq

uenc

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n %

)

Origine de l'idée de la géothermie


14 octobre 2014

• Position des maîtres d’ouvrage

0102030405060708090

100

Préoccupationsenvironnementales

Considérationséconomiques

Valorisation d'uneressource en eau

établie

Besoins derafraîchissement

Contraintesréglementaires

Fréq

uenc

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n %

)

Motivations pour la géothermie


14 octobre 2014

• Perception extrêmement positive des systèmes

• Est-ce que l’installation permet de bien chauffer le bâtiment ? Oui à 95%

• Note moyenne attribuée sur les performances du système : 16/20

• Recommanderiez-vous à un autre maître d’ouvrage le recours à la géothermie ? Oui : 20/20


14 octobre 2014

• Quelques bémols : • Pas de retour chiffré sur les performances pour 68% des Maîtres d’ouvrage • Des problèmes en exploitation mentionnés pour 57% d’entre eux • Seuls 43% pensent maîtriser le système • Rarement un encadrement spécifique complet (sondes 2/8 – nappe 3/17) • Difficultés rencontrées : incertitude sur la ressource, identifier conseil ou entreprise compétents

Sans subvention, pas de projet pour 78% des Maîtres d’ouvrage

020406080

100

Montant desinvestissements

Difficultésréglementaires

Manques auniveau des

acteurs de lafilière

Incertitude sur laressourceFr

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(en

%)

Les freins au développement de la filière

• Le projet : Parvis de la Gare – CHARLEVILLE-MEZIERES • Maitre d’ouvrage : SCI Parvis de la Gare • Maitre d’œuvre : Atelier Matière d’Architecture – F.

DENISART

• Bureaux dans une ancienne halle SNCF : 1 130 m² • Mise en service en décembre 2012

IV. Retour d’expérience - SONDES

14 octobre 2014

• L’installation géothermique


14 octobre 2014

Champ de sondes géothermiques

Départ Chauffage Bureaux AMA

Retour Chauffage 1

Départ Chauffage Zone 2 (SNCF)

Retour Chauffage 3

Ballon Tampon

01

Pompe à chaleur

Pompe à chaleur

C

C

C

C

Départ Chauffage Zone 3 (Prévoir)

Retour Chauffage 2

01

02

0203

03

04

07

0705

06

8 C à l’arrêt

5 C2 C

7 C

on

on

on

on

1 comp/2

1 comp/2

37 C

33 C

35% de glycol

• 2 pompes à chaleur de 24 kW • 6 sondes géothermiques de 130 m de

profondeur • Un secours électrique (manuel) • Une supervision

Chauffage par plancher chauffant

• L’installation géothermique • 2 pompes à chaleur de 24 kW


14 octobre 2014

• L’installation géothermique • Collecteur des 6 sondes géothermiques


14 octobre 2014

• L’installation géothermique • Implantation du champ de sondes sous un parking


14 octobre 2014

• Dimensionnement du champ de sondes • Réalisation d’un Test de Réponse Thermique


14 octobre 2014

Module de Test

Sonde géothermique

• Dimensionnement adapté

aux pompes à chaleur et aux besoins du bâtiment.

• Point fort : dimensionnement du champ de sondes • Dimensionnement basé sur les données du sous-sol, la

puissance de l’installation et les besoins énergétiques

Surdimensionnement => surinvestissement (1/8)

Sous-dimensionnement => à terme mise en sécurité de la PAC (3/8)


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0

3

6

T (°C)12

9

Année 1 Année 10

• Point fort : dimensionnement pompes à chaleur • Dimensionnement adapté au batiment (fonctionnement

2000 heures par an)

Pas inconfort lié au sous-dimensionnement (0/25) Pas de surcout d’investissement Fonctionnement des pompes à chaleur adapté (cycles) Dimensionnement des auxiliaires adapté : faibles

consommations électriques

Le surdimensionnement (9/25) implique des surcoûts et une baisse importante des performances énergétiques


14 octobre 2014

• Le bilan énergétique


14 octobre 2014

• COP pompe à chaleur de 4

COP Electricité

Janvier 17,2 MWh 17,2 MWh 100,0% 3,69 4,6 MWh 0,0 MWh 0,3 MWh 3,45

Février 14,4 MWh 14,4 MWh 100,0% 3,75 3,8 MWh 0,0 MWh 0,3 MWh 3,48

Mars 12,4 MWh 12,4 MWh 100,0% 3,93 3,2 MWh 0,0 MWh 0,3 MWh 3,60

Avril 9,8 MWh 9,8 MWh 100,0% 4,13 2,4 MWh 0,0 MWh 0,3 MWh 3,72

Mai 3,7 MWh 3,7 MWh 100,0% 4,59 0,8 MWh 0,0 MWh 0,2 MWh 3,82

Juin 0,0 MWh 0,0 MWh - 0,0 MWh 0,0 MWh 0,1 MWh

Juillet 0,0 MWh 0,0 MWh - 0,0 MWh 0,0 MWh 0,1 MWh

Août 0,0 MWh 0,0 MWh - 0,0 MWh 0,0 MWh 0,1 MWh

Septembre 0,0 MWh 0,0 MWh - 0,0 MWh 0,0 MWh 0,1 MWh

Octobre 9,0 MWh 9,0 MWh 100,0% 4,83 1,9 MWh 0,0 MWh 0,3 MWh 4,24

Novembre 13,3 MWh 13,3 MWh 100,0% 4,18 3,2 MWh 0,0 MWh 0,3 MWh 3,82

Décembre 16,2 MWh 16,2 MWh 100,0% 3,83 4,2 MWh 0,0 MWh 0,3 MWh 3,55

96,0 MWh 96,0 MWh 100,0% 3,98 24,1 MWh 0,0 MWh 2,6 MWh 3,60

Couverture

Besoins de

chauffage

PACAppoint

Electricité

pompe

COP global

installation

0 kW

5 kW

10 kW

15 kW

20 kW

25 kW

30 kW

35 kW

40 kW

45 kW

0 h 1 000 h 2 000 h 3 000 h 4 000 h 5 000 h 6 000 h 7 000 h 8 000 h

Pu

issa

nce

Heures cumulées

Appoint : 0 MWh/an soit 0%

PAC : 96 MWh/an soit 100%

• Point fort : émetteurs à basse température et régulés • Loi de régulation de la pompe à chaleur fonction de la

température extérieure (17/25), et la plus basse possible (10/25)

Limitation des consommations électriques des compresseurs

Augmentation des performances de la pompe à chaleur La température de production de la chaleur est

primordiale dans les performances de la pompe à chaleur

+1°C sur la température de production => +3% sur la consommation d’électricité


14 octobre 2014



14 octobre 2014

• COP global de 3,6

COP Electricité

Janvier 17,2 MWh 17,2 MWh 100,0% 3,69 4,6 MWh 0,0 MWh 0,3 MWh 3,45

Février 14,4 MWh 14,4 MWh 100,0% 3,75 3,8 MWh 0,0 MWh 0,3 MWh 3,48

Mars 12,4 MWh 12,4 MWh 100,0% 3,93 3,2 MWh 0,0 MWh 0,3 MWh 3,60

Avril 9,8 MWh 9,8 MWh 100,0% 4,13 2,4 MWh 0,0 MWh 0,3 MWh 3,72

Mai 3,7 MWh 3,7 MWh 100,0% 4,59 0,8 MWh 0,0 MWh 0,2 MWh 3,82

Juin 0,0 MWh 0,0 MWh - 0,0 MWh 0,0 MWh 0,1 MWh

Juillet 0,0 MWh 0,0 MWh - 0,0 MWh 0,0 MWh 0,1 MWh

Août 0,0 MWh 0,0 MWh - 0,0 MWh 0,0 MWh 0,1 MWh

Septembre 0,0 MWh 0,0 MWh - 0,0 MWh 0,0 MWh 0,1 MWh

Octobre 9,0 MWh 9,0 MWh 100,0% 4,83 1,9 MWh 0,0 MWh 0,3 MWh 4,24

Novembre 13,3 MWh 13,3 MWh 100,0% 4,18 3,2 MWh 0,0 MWh 0,3 MWh 3,82

Décembre 16,2 MWh 16,2 MWh 100,0% 3,83 4,2 MWh 0,0 MWh 0,3 MWh 3,55

96,0 MWh 96,0 MWh 100,0% 3,98 24,1 MWh 0,0 MWh 2,6 MWh 3,60

Couverture

Besoins de

chauffage

PACAppoint

Electricité

pompe

COP global

installation

0 kW

5 kW

10 kW

15 kW

20 kW

25 kW

30 kW

35 kW

40 kW

45 kW

0 h 1 000 h 2 000 h 3 000 h 4 000 h 5 000 h 6 000 h 7 000 h 8 000 h

Pu

issa

nce

Heures cumulées

Appoint : 0 MWh/an soit 0%

PAC : 96 MWh/an soit 100%

Poste Bas Moyen Haut

Sondes géothermiques X

Raccordement des sondes + Glycol X

Pompe à chaleur et accessoires X

Comptage et télésuivi X

Cout du poste

• Point fort : asservissements des circulateurs • Les pompes de circulation sont asservies au

fonctionnement de la pompe à chaleur (4/25)

Limitation des temps de fonctionnement des pompes Limitation des consommations électriques

Les auxiliaires doivent être asservis L’asservissement peut permettre d’économiser jusqu’à 75%

des consommations électriques auxiliaires et jusqu’à 45% des consommations globales.


14 octobre 2014

• L’entretien requis : • Pompe à chaleur (2 fois par an) :

• Contrôle périodique d’étanchéité (réglementaire) • Contrôle des paramètres internes • Nettoyage des filtres • Vérification des débits

• Champ de sondes géothermique (1 fois par an) : • Inspection visuelle des parties accessibles (collecteurs) • Vérification de la circulation dans chaque sonde • Contrôle du taux de glycol

• Vérification/optimisation des paramètres de régulation : • Lois d’eau, asservissements,… (0/25)

• Analyse du suivi énergétique (3/25)


14 octobre 2014

• Le projet : crèche de St-Lupien (10) • Maitre d’ouvrage : Communauté de communes de l’Orvin

et de l’Ardusson • Maitre d’œuvre : A.N.A.U – D. REGNAULT & Associés

• Construction neuve de 410 m² • Mise en service en octobre 2011

IV. Retour d’expérience - NAPPE

14 octobre 2014

• L’installation géothermique


14 octobre 2014

• Pompe à chaleur de 20 kW • Pompes auxiliaires intégrées à la PAC • Possibilité de geocooling

Schéma hydraulique simple et pertinent

Présence d’un échangeur

intermédiaire (14/17)

• Le dispositif de captage : forages de 15 m de profondeur


14 octobre 2014

C5 : Santonien

1 km

C6a-b : Campanien inférieur

Alluvions et Colluvions

Marge importante de productivité Peu de risque d’injection sous pression

(têtes étanches recommandées par ailleurs) (6/17)

Faible risque de recyclage thermique (2/17)


IV. Retour d’expérience – NAPPE

14 octobre 2014

Avec asservissement des pompes, COP global de 3,01

14 octobre 2014

020406080

100

Problèmesde

productivité

Problèmesd'injectivité

Risquesensible derecyclagethermique

Absenced'entretien /

suivi desforages

Pérennité des géothermies sur nappes

020406080

100

Sur-dimensionnement Sous-dimensionnement

Pérennité / performance des géothermies sur sondes

• Choix du type de géothermie discutable dans 8 % des cas • Manquements réglementaires sur 100 % des installations

V. Synthèse des audits


14 octobre 2014

0

20

40

60

80

100O

ccur

renc

e (e

n %

) Pérennité / performance en chaufferie


14 octobre 2014

• Bilan des performances énergétiques :

020406080

100

0 2 4 6 8COP

Taux EnR (%)

• COP = Chaleur produite / Electricité consommée • COP moyen PAC • COP global (auxiliaires inclus) • COP global après améliorations


14 octobre 2014


0123456

Mar

ign

y-le

-Ch

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l

Be

zan

ne

s

Avi

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No

gen

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lce

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on

clin

Bilan énergétique sur nappe

COP PAC

COP Global

COP Global après améliorations

0123456

Bilan énergétique sur sondes

COP PAC

COP Global


0123456

Bilan énergétique sur sondes

COP PAC

COP Global


0123456

Mar

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on

clin

Bilan énergétique sur nappe

COP PAC

COP Global



14 octobre 2014


3.9 4.0 3.9

2.9 2.6 2.7

3.63.2 3.3

0

1

2

3

4

5

6

Sondes Nappe Global

Bilan global

COP PAC

COP Global


139114 123

86 79 81

0

50

100

150

200

Sondes Nappe Global

€H

T/M

Wh

Bilan global

Hors subventions

Avec subventions

Avec subventions + améliorations


14 octobre 2014

• Bilan des performances économiques :

• Coût de la chaleur géothermique en considérant : les investissements (annuités sur 20 ans à un taux de 4%), les consommations d’électricité, l’entretien / maintenance

Coût global gaz collectif à condensation – source : Amorce 2012

Propane (combustible seul, hors inflation)

0

50

100

150

200

Sondes Nappe

€H

T/M

Wh

Dispersion des performances

Avec subventions + améliorations


14 octobre 2014

• Bilan des performances économiques :

• Coût de la chaleur géothermique en considérant : les investissements (annuités sur 20 ans à un taux de 4%), les consommations d’électricité, l’entretien / maintenance

Propane (combustible seul, hors inflation)

Coût global gaz collectif à condensation – source : Amorce 2012

VI. Bilan…

14 octobre 2014

• Des installations fonctionnelles qui donnent satisfaction • En termes de performances, une marge de progression importante • Que des solutions éprouvées sur le territoire • Les raisons de ce développement :

Territoire rural avec un accès limité au réseau gaz naturel

Rigueur climatique Fort potentiel hydrogéologique sur une grande partie du territoire

VI. … et perspectives

14 octobre 2014

• Formation, sensibilisation des bureaux d’étude / architectes

• Diffuser des schémas hydrauliques types (avec les automatismes associés) • Encourager le recours à la bi-énergie • Clarifier les démarches administratives • Simplifier ces démarches pour le maître d’ouvrage par un accompagnement aguerri

=> Injecter une expertise spécifique à la géothermie • Donner une suite concrète aux audits

• Implémenter les préconisations formulées • Compléter l’instrumentation • Faire un suivi • Communiquer sur ces résultats

VI. … et perspectives

14 octobre 2014

• Proposer un service d’optimisation des installations

• Encourager une approche intégrée de la pompe à chaleur et de ses auxiliaires

• Maintien des aides financières

• Aides spécifiques sur l’encadrement

=> Faire de la Région une zone pilote pour la géothermie assistée par pompe à chaleur

audits techniques d’installations géothermiques · origine de l'idée de la géothermie ....

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