Pieu énergétique
Introduction
La géothermie est surtout connue en France par ses applications dans le domaine du chauffage de maisons individuelles ou de chauffage collectif par réseaux de chaleur, et par celles du chauffage et du rafraîchissement d’immeubles du secteur tertiaire. Pourtant, Il existe un procédé encore inexploité en France qui utilise la « géothermie très basse énergie » pour le chauffage et le refroidissement de bâtiments : les fondations géothermiques. Il suffit pour cela d’équiper des pieux, dalles ou parois de tubes échangeurs de chaleur dès leur construction (la circulation d’un fluide caloporteur permet l’échange de l’énergie thermique avec le terrain). Ils permettent le chauffage du bâtiment comme son rafraîchissement. Nos pays européens voisins font état de nombreuses réalisations mettant en œuvre cette technique et particulièrement en Suisse, cependant en France cela reste encore un domaine d’utilisation d’énergie renouvelable non exploité.
Schéma de principe
Les pieux énergétiques sont tout d’abord des géostructures, c'est-à-dire des ouvrages mis en place dans le sol ou en contact avec lui. Ce sont les fondations d’un bâtiment lorsque la portance du sol est trop faible. Les pieux en béton armé sont généralement d'un diamètre de 0.4 à 1.5 m et atteignent une longueur de quelques mètres à plus de 30 m de longueur. Un pieu énergétique est un pieu de fondation équipé d’un tube ou réseau de tubes de manière à pouvoir échanger de la chaleur avec le terrain. Il assure donc une double fonction : celle de reporter en profondeur les charges d’un terrain et celle d’échangeur de chaleur avec le terrain.
Les tubes à l’intérieur des pieux constituent un réseau de conduites en polyéthylène, souvent des doubles ou quadruples U, selon le diamètre des pieux. Ces tubes sont ensuite noyés dans le béton pour assurer un bon contact thermique. Un fluide caloporteur, souvent de l'eau claire uniquement, circule dans un réseau en boucle entre les pieux et la pompe à chaleur, afin de pouvoir échanger la chaleur ou le froid du terrain. Tous les pieux nécessaires aux fondations d'un bâtiment peuvent être équipés d'un système énergétique. La conductivité thermique et la capacité de stockage font du béton un matériau de construction idéal pour des absorbeurs d'énergie thermique. D'autre part, à quelques mètres sous la surface de la Terre (15-20 m), la température devient très rapidement constante (9 –11° C sous notre climat). Ce niveau de température peut être utilisé pour le refroidissement de bâtiments en été et pour le chauffage en hiver par des conduites en matière synthétique, pour échanger la chaleur ou le froid du ter-rain. Ces conduites rejoignent un collecteur qui alimente une ou plusieurs pompes à chaleur. Le fonctionnement de l'installation se déroule sur un cycle annuel, avec une extraction de la chaleur du terrain pendant la saison de chauffage (injection de froid) et une extraction de froid pendant la période de climatisation (injection de chaleur dans le terrain). Les puissances installées varient de quelques kW à près de 1000 kW thermiques.
