9 PAC eau glycolée-eau - Dispositions spécifiques

9.1 Conception

9.1.1 Etude du site d'implantation - choix de la configuration

Avant toute installation, une étude du site où doit être implanté le système de captage est réalisée.

Cette étude doit prendre en compte :

La taille et la forme du terrain disponible ;
La limite de propriété ;
L'accessibilité du terrain aux engins de forage et de terrassement ;
La nature du sol ;
Les éléments de structure existants et la position du bâtiment à construire ou déjà construit ;
Les arbres et les réseaux aériens ;
Les réseaux souterrains existants et à construire dans le futur (évacuations des eaux usées, réseau d'eau potable, ...) ;
Les évolutions programmées (localisation des éventuels futur bassin, piscine, garage, allée aménagée, ...) ;
La présence de fosse septique, plateau bactérien ou de puits ;
La présence de nappe phréatique (si connue) ;
Le local pouvant accueillir la pompe à chaleur ;

Cette étude permet de définir l'emplacement de la PAC, la configuration, l'emplacement et le cheminement des capteurs.

NOTE 1

L'étude doit par ailleurs préciser au client que la surface au-dessus du capteur devra être laissée libre de toutes plantations ou constructions. Un exemple de fiche d'implantation permettant cette précision au maître d'ouvrage est donné en annexe C.

NOTE 2

Plusieurs types de configurations sont possibles pour utiliser le sol comme source de chaleur :

Par sondes géothermiques (capteurs verticaux) ;
Par capteurs horizontaux configurés en décapage ;
Par capteurs horizontaux configurés en tranchées.
Par forage sur nappe phréatique.

Le choix de la configuration va dépendre essentiellement de :
- La surface de terrain disponible et de sa forme ;
- La nature du sol ;
- Les différents obstacles.
  
  En outre, l'accès à la zone choisie pour le système de captage doit être pris en compte pour déterminer le type d'engin possible et disponible pour effectuer le décapage, les tranchées ou le forage. Cela peut conditionner le nombre de tube par tranchées (2 à 4 tubes) ou la profondeur de forage (de 50 à 100 m).

Le choix de l'emplacement doit privilégier une orientation sud et une zone ensoleillée. Aucune partie de la zone choisie ne devra être recouverte ultérieurement par un revêtement imperméable aux eaux de pluie.

L'emplacement et le cheminement choisi doit permettre de limiter les longueurs de tubes et les coudes afin de réduire les pertes de charge hydrauliques.

A partir de cette étude et après le dimensionnement de la surface de captage nécessaire, un plan du site matérialisant l'emplacement ou le cheminement de la zone de captage doit être établi, cosigné et remis au maître d'ouvrage. Un modèle de fiche d'implantation de la zone de captage d'une PAC géothermique est donné en exemple en annexe C.

Figure 29 Exemple de plan de site

9.1.2 Dimensionnement de la PAC

Le dimensionnement est effectué en mode chauffage. Un appoint permet d'apporter le complément.

Le dimensionnement de la PAC et de l'appoint respecte les règles suivantes :

Tableau 10 Règles de dimensionnement

L'apport de l'appoint se fait en série, en aval de la PAC. Il ne se fait en aucun cas en amont de la PAC.

NOTE

La PAC travaille de préférence avec des températures de retour sur le réseau de distribution les plus basses possibles.

9.1.3 Implantation de la PAC

9.1.3.1 Choix de l'emplacement de la PAC

Le choix de l'emplacement prend en compte les critères suivants :

Le risque de nuisance sonore vis-à-vis des occupants du bâtiment desservi par la PAC et du voisinage afin de respecter la règlementation acoustique en vigueur ;
Un accès aisé permettant la réalisation des opérations d'entretien et des dépannages éventuels sans encombre.

9.1.3.2 Intégration acoustique

Afin de limiter la propagation de bruits solidiens depuis la PAC, un support sans liaison rigide avec le bâtiment, des dispositifs antivibratiles, des systèmes de désolidarisation au niveau de ses raccordements doivent être prévus.

La conception du réseau hydraulique limite les nuisances sonores : vitesses du liquide caloporteur dans les canalisations notamment.

9.1.4 Capteur horizontal

9.1.4.1 Choix des matériaux

Les tubes utilisés doivent être résistants à la corrosion, inertes par rapport au sol et au liquide antigel employé. Ils sont de même nature.

9.1.4.2 Nature du liquide antigel

Le choix du liquide antigel peut porter sur un produit formulé ou à doser sur place.

9.1.4.3 Règles générales de conception du capteur

Les points suivants doivent être respectés :

limiter les longueurs des boucles à 100 m maximum ;
limiter autant que possible les singularités telles que les coudes afin de minimiser les pertes de charge singulières ;
prévoir des vannes d'équilibrage (voir au 9.1.4.5) ;
raccorder les boucles à un distributeur au départ et un collecteur au retour ;
prévoir un emplacement aisément accessible pour les collecteurs (cave, local technique, regards,...) et permettant un placement des collecteurs en point haut par rapport à la zone de captage ;
prévoir une sur-longueur pour les tubes afin d'éviter leur arrachement au niveau du collecteur en cas de tassement de la terre ;
prévoir un dispositif de signalisation pour délimiter la zone de captage. Ce dispositif peut être un grillage avertisseur, un bornage sur le périmètre de la surface décapée ou tout autre système équivalent ;
prévoir un cheminement permettant le respect des distances minimales par rapport aux éléments du site conformément au tableau ci-après.

Tableau 11 Distances minimales entre capteur et autres éléments du site

9.1.4.4 Protection des tubes

La nature du sol peut nécessiter la mise en place d'un lit de sable afin de limiter le risque de blesser les tubes du capteur lors de leur pose et du remblaiement.

Ce lit de sable d'une épaisseur minimale de 150 mm est prévu sur toute partie de la surface décapée présentant sur le sol des points durs de roches ou de cailloux.

Il est prévu sur toute la surface du décapage dans les conditions suivantes :

Le sol et la terre de remblai présentent des mottes susceptibles de blesser ou d'écraser les tubes ;
La grosseur des pierres est supérieure à 100 cm³ ou la densité de pierres est supérieure à 20 % du volume de terre.

NOTE

La modification de la nature du sol influe sur la puissance de prélèvement. Il convient de le prendre en compte dans le dimensionnement du capteur.

9.1.4.5 Distributeur(s) et collecteur(s)

Le départ et le retour de chaque boucle du capteur doivent être raccordés respectivement au distributeur et au collecteur.

Le distributeur et le collecteur doivent comporter respectivement autant de départs et de retours que le nombre de boucles composant le capteur. Plusieurs distributeurs et collecteurs sont prévus lorsque le nombre de boucles est important.

Ils sont de forme modulaire ou à barreau.

Le distributeur comporte a minima :

Un robinet ou vanne d'isolement permettant de l'isoler ;
Une vanne d'arrêt sur chaque départ de boucle ;
Une vanne ou robinet de remplissage ;
Un purgeur d'air en point haut manuel ou automatique avec vanne d'isolement.

Le collecteur comporte a minima :

Un robinet ou vanne d'isolement permettant de l'isoler ;
Une vanne d'arrêt sur chaque retour de boucle ;
Une vanne ou robinet de vidange ;
Un purgeur d'air en point haut manuel ou automatique avec vanne d'isolement.

NOTE

L'utilisation de débimètres et organes d'équilibrage est conseillée.

9.1.4.6 Regard(s) pour distributeur(s) et collecteur(s)

Un ou plusieurs regards peuvent être prévus pour accueillir les distributeurs et collecteurs. Ils sont préfabriqués ou construits sur place. Ils sont munis d'un couvercle supportant a minima le poids d'un homme.

Leurs dimensions doivent être suffisantes pour un accès aisé aux distributeurs et collecteurs qu'ils protègent.

La pénétration des tubes dans les regards peut se faire au travers d'ouvertures communes ou au travers de percements dédiés à chaque tube.

Des fourreaux ou autres systèmes sont prévus dès lors qu'un risque de blesser les tubes traversant les regards existe.

Le fond des regards doit être non étanche pour éviter toute rétention d'eau. Selon la nature du sol (sol argileux par exemple) un ballast avec du sable ou gravier peut s'avérer nécessaire. A défaut d'un fond non étanche, une canalisation de drainage est prévue.

9.1.4.7 Configuration en décapage

9.1.4.7.1 Dispositions

L'espacement entre chaque tube est au minimum de 0,4 m. Cette valeur est ramenée à 0,5 m pour les zones situées à l'ombre (exposition plein Nord par exemple).

Les capteurs sont disposés, sur toute la surface de captage, à une profondeur d'au moins 20 cm sous la couche du sous-sol sujette au gel avec un minimum de 0,6 m.

NOTE

En France, les profondeurs d'enfouissement des premiers tubes sont comprises entre 0,6 et 0,8 m voire 1 m pour les régions les plus froides.

9.1.4.7.2 Dimensionnement du capteur

ATTENTION : Tout sous-dimensionnement entraîne une dégradation des performances de l'installation et des puissances soutirées au cours du temps.

Le dimensionnement s'effectue en mode chauffage. Les caractéristiques prises en compte pour déterminer la puissance maximale à extraire au niveau du sol sont celles correspondant au point de fonctionnement nominal de la PAC.

La puissance à extraire dans le sol, notée P_{évap. PAC}, est définie de la manière suivante :

où :

P_{évap. PAC} Puissance à l'évaporateur de la PAC côté source froide (Puissance à extraire dans le sol) en W ;
P_{cal. PAC} Puissance calorifique de la PAC en W
P_{él. abs. PAC} Puissance électrique absorbée par la PAC en W
COP_PAC Coefficient de performance de la PAC aux conditions de fonctionnement de la PAC.

La surface de captage nécessaire est égale au rapport de la puissance frigorifique de la PAC côté source froide par la puissance extractible du sol :

où :

S_capt. Surface de captage nécessaire en m²
P_{ext. sol} Puissance extractible du sol en W/m²

Les longueurs de tubes nécessaires sont alors définies de la façon suivante :

Avec

L_tubes Longueurs totales des tubes nécessaires au captage en m
P_tubes Pas des tubes en m

9.1.4.7.3 Puissances extractibles du sol

NOTE 1

Plusieurs facteurs peuvent influencer les puissances extractibles du sol, notamment :

la nature et la granulométrie du sol ainsi que son taux d'humidité ;
l'exposition de la zone de captage ;
les ombres portées sur la zone de captage ;
la profondeur d'enfouissement ;
le nombre d'heures de fonctionnement de la pompe à chaleur pendant la période de chauffage.

Le tableau ci-dessous indique les puissances maximales que l'on peut extraire en fonction de la conductivité thermique du sol par mètre de tube et par mètre carré de terrain et à différentes profondeurs pour différentes zones climatiques. La température d'entrée d'eau glycolée dans le capteur est de - 3 °C et la température de sortie est de 0 °C. Les valeurs sont calculées pour un diamètre de tuyauterie de 25 × 2,3 mm (25/20 mm) et un pas de tubes de 0,40 m.

Tableau 12 Puissances maximales extractibles selon la conductivité thermique du sol

Pour des capteurs réalisés sur des sites dont l'altitude est supérieure à 800 m, les corrections mentionnées dans le tableau ci-dessous.

Tableau 13 Corrections à apporter pour des altitudes > 800 m

Figure 30 Zones climatiques définies dans la règlementation thermique

NOTE 2

En plus d'un sol humide, une orientation sud améliore le captage de chaleur et assure une recharge thermique plus rapide au printemps. Pour un même type de sol, la surface du capteur est surdimensionnée de 20 à 30 % lorsque la surface est placée dans une zone ombragée ou au Nord.

NOTE 3

La régénération du sol s'effectue essentiellement par eau de pluie et ensoleillement. Le temps de fonctionnement à moins d'influence sur la puissance extractible du sol dans le cas d'un capteur horizontal que dans le cas d'une sonde géothermique. Cependant, dans le cas où la pompe à chaleur assure à la fois le chauffage et la production d'eau chaude sanitaire ou si on suppose un temps de fonctionnement important, une puissance maximale extractible par mètre de tube ou par mètre carré de surface plus faible doit être considérée.

9.1.4.8 Configuration en tranchées

9.1.4.8.1 Dispositions

Suivant la configuration choisie, les profondeurs d'enfouissement et les distances entre tubes varient selon les configurations 2 et 4 tubes.

Tableau 14 Distances minimales à respecter pour les configurations en tranchées

Figure 31 Distances minimales à respecter pour les configurations en tranchées

Les canalisations les plus hautes dans les tranchées sont disposées, sur toute la surface de captage, à une profondeur d'au moins 20 cm sous la couche du sous-sol sujette au gel avec un minimum de 0,6 m

NOTE

En France, les profondeurs d'enfouissement des premiers tubes sont comprises entre 0,6 et 0,8 m voire 1 m pour les régions les plus froides.

9.1.4.8.2 Dimensionnement du capteur

Le dimensionnement est effectué selon le 9.1.4.7.2 ci-avant.

9.1.4.8.3 Puissances extractibles

Le tableau ci-dessous indique les puissances maximales que l'on peut extraire en fonction de la conductivité thermique du sol par mètre de tube et par mètre carré de terrain pour différentes zones climatiques. La température d'entrée d'eau glycolée dans le capteur est de - 3 °C et la température de sortie est de 0 °C. Les valeurs sont calculées pour un diamètre de tuyauterie de 25 × 2,3 mm (25/20 mm) et un pas de tubes de 0,60 m.

Tableau 15 Puissances extractibles - capteurs en tranchées

Des corrections selon le tableau 13 ci-avant sont apportées pour les sites dont l'altitude est supérieure à 800 m.

NOTE 1

NOTE 2

9.1.5 Capteur vertical

9.1.5.1 Choix des matériaux

Les tubes utilisés doivent être inertes par rapport au sol et aux liquides antigel. La pression nominale de fonctionnement des tubes (PN) est supérieure à la pression statique en bout de sonde géothermique.

NOTE

Au bout d'une sonde géothermique profonde de 100 m, la pression statique à l'arrêt de l'installation est de 10 bar environ (1 bar = 10,20 m d'eau). Des tubes PN 16 (pression nominale de fonctionnement de 16 bar) sont à utiliser.

9.1.5.2 Nature du liquide antigel

Les prescriptions du 9.1.4.2 sont à respecter.

9.1.5.3 Règles générales de conception

Les sondes géothermiques sont constituées d'épingles en double « U » installées en parallèle.

Les quatre tubes peuvent être reliés par quatre (chambre commune) ou par deux à la base.

La sonde est scellée à l'aide d'un ciment de type bentonite ou équivalent pour optimiser l'échange thermique avec le sol.

Les points suivants sont également pris en compte :

l'ensemble des sondes géothermiques est centré sur une ligne perpendiculaire au local technique ;
les sondes géothermiques d'un même rang sont disposées sur le même collecteur ;
les sous-circuits de même longueur et capacité de façon à avoir des pertes de charges constantes ;
les singularités telles que les coudes sont limitées autant que possible afin de minimiser les pertes de charge singulières ;
l'espace minimal entre deux sondes géothermiques respecte la règle suivante :
Les sondes géothermiques sont disposées de façon à ce qu'elles ne s'influencent pas mutuellement. Les dispositions groupées sont évitées.
Une pente continue est prévue entre la sonde et les collecteurs départ et retour afin de pouvoir opérer les purges.

Figure 32 Descriptif des sondes géothermiques

Figure 33 Dispositions des sondes géothermiques

Tableau 16 Exemples d'espacement minimum entre deux sondes en fonction de leur profondeur

9.1.5.4 Dimensionnement

La puissance à extraire dans le sol, notée P_{évap. PAC}, est définie de la manière suivante :

où :

P_{évap. PAC} Puissance à l'évaporateur de la PAC côté source froide (Puissance à extraire dans le sol) en W ;
P_{cal. PAC} Puissance calorifique de la PAC en W. Il s'agit de la puissance émise au condenseur ;
P_{él. abs. PAC} Puissance électrique absorbée par la PAC en W ;
COP_PAC Coefficient de performance de la PAC correspondant aux conditions de fonctionnement de la PAC.

La longueur de forage nécessaire est égale au rapport de la puissance à l'évaporateur de la PAC côté source froide par la puissance extractible du sol :

où :

L_forage Longueur de forage nécessaire en m ;
P_{ext. sol} Puissance extractible du sol en W/m.

Les puissances extractibles à prendre en compte sont mentionnées dans le paragraphe ci-après.

Pour éviter tout sinistre, en cas d'absence de connaissance du sous-sol, la puissance extractible prise en compte ne peut excéder 35 W/m.

9.1.5.5 Puissances extractibles du sol

NOTE 1

Plusieurs facteurs peuvent influencer les puissances extractibles du sol, notamment :

la nature et la granulométrie du sol ainsi que son taux d'humidité ;
le nombre d'heures de fonctionnement de la pompe à chaleur pendant la période de chauffage.

La figure ci-dessous indique les puissances maximales que l'on peut extraire par mètre de forage pour des sondes de type double U en fonction de la conductivité thermique du sol et du temps de fonctionnement de la pompe à chaleur. La température d'entrée d'eau glycolée dans le capteur de - 3 °C et une température de sortie est de 0 °C. Les valeurs sont calculées pour un diamètre de tuyauterie de 32 × 2,9 mm (32/26 mm).

Sauf indications différentes des DPM, le dimensionnement est effectué :

soit sur la base d'une conductivité thermique de 1,5 W·m^-1·K^-1 correspondant à un sol peu conducteur ;
soit en s'appuyant sur la base de données « Infoterre » du BRGM ou sur un forage déjà réalisé à proximité (moins de 100 m) dans un sol similaire.

Figure 34 Puissances extractibles en fonction de la nature du sol et du temps de fonctionnement

NOTE 2

Dans le cas d'un capteur vertical, le temps de fonctionnement est un critère dimensionnant important, la recharge du sol au cours de l'année étant essentiellement due à la diffusivité thermique du sol. L'influence du temps de fonctionnement sur la puissance extractible du sol conduit à considérer trois grandes zones :

cas 1 : la pompe à chaleur assure le chauffage seul dans des bâtiments neufs ou BBC, correspondant à un temps de fonctionnement annuel de 1 000 h (zone climatique H3) à 1 500 h (zone climatique H1) ;
cas 2 : la pompe à chaleur assure le chauffage seul dans des bâtiments existants non BBC, correspondant à un temps de fonctionnement annuel de 2 000 h (zone climatique H3) à 2 400 h (zone climatique H1) ;
cas 3 : la pompe à chaleur assure le chauffage et la production d'ECS, quel que soit le type de bâtiment. Le temps de fonctionnement annuel est supérieur à 3 500 h, en raison de la production d'ECS.

9.1.5.6 Dimensionnement des tuyauteries composant le capteur

Les pertes de charge doivent être limitées. Les sections des tuyauteries sont dimensionnées de manière à ce que la vitesse de l'eau glycolée permette de respecter une perte de charge linéaire comprise entre 100 Pa/m et 150 Pa/m (soit entre 10 mmH2O et 15 mmH2O).

9.1.6 Raccordement de la PAC au capteur

9.1.6.1 Généralités

Le système de raccordement entre le PAC et le capteur doit être conçu de façon à :

limiter la multiplication des matériaux employés ;
protéger le circuit contre le dépassement de la pression maximale de service ;
protéger l'évaporateur contre la prise en glace en cas de déficience du débit du liquide caloporteur ;
permettre l'expansion du liquide caloporteur ;
mesurer les températures et pressions ;
limiter les pertes de charge ;
fournir les débits requis et les mesurer ;
remplir et vidanger les conduites de raccordement ;
purger l'air contenu dans le circuit ;
permettre la filtration du liquide caloporteur ;
pouvoir isoler les accessoires en vue d'assurer une maintenance ou une réparation sans avoir à vidanger l'ensemble des canalisations (ne sont pas concernés les accessoires de sécurité comme la soupape) ;
limiter la propagation des vibrations générées par la pompe à chaleur ;
éviter les phénomènes de condensations et limiter les pertes thermiques.

L'emplacement des accessoires doit être choisi de façon à ce que leur accès soit aisé pour les mesures, l'entretien, la maintenance et les éventuelles réparations. Certains peuvent être délà intégrés dans la PAC.

Figure 35 Exemple de raccordement

9.1.6.2 Soupape de sécurité

Si la pompe à chaleur n'est pas équipée d'usine d'une soupape de sécurité, un tel organe doit être prévu.

La soupape de sécurité doit être dimensionnée pour répondre à la pression totale développée dans l'installation à proximité du générateur : elle doit s'ouvrir à une pression ne dépassant pas la pression maximale d'utilisation de l'installation et doit pouvoir empêcher tout dépassement de cette pression supérieur à 10 %.

Son emplacement doit être prévu à un endroit accessible. Son raccordement doit être prévue à proximité immédiate sur le départ de la pompe à chaleur. Aucun dispositif d'isolement ne doit être prévu entre la soupape et la pompe chaleur.

La conduite de raccordement de la soupape au circuit de chauffage doit être conçue de façon à ce que sa perte de charge n'excède pas 3 % de la pression de tarage de la soupape de sécurité. Cette conduite doit être la plus courte possible. Le diamètre de la tuyauterie ne doit pas être inférieur au diamètre nominal d'entrée de la soupape de sécurité.

NOTE

Une perte de pression excessive à l'entrée de la soupape de sécurité peut engendrer des ouvertures et fermetures rapides de la soupape, des vibrations. Ainsi la performance à l'échappement est réduite. En outre, des augmentations de pression inadmissibles dans le système et l'endommagement des surfaces d'étanchéité du siège de la soupape peuvent alors avoir lieu.

La soupape doit pouvoir décharger en toute sécurité de sorte à ne mettre aucune personne en danger et ne pas porter de dommage à son environnement :

Dans le cas d'une soupape à échappement canalisable, une tuyauterie de refoulement doit être prévue. Le choix du parcours de cette tuyauterie limite les pertes de charge et la positionne à l'abri de tout choc mécanique. Le diamètre prévu n'est en aucun cas inférieur au diamètre nominal de la sortie d'échappement de la soupape. La perte de charge de la tuyauterie de raccordement ne doit pas dépasser 10 % de la pression de tarage de la soupape de sécurité. Cette canalisation peut déboucher vers les égouts ou dans un récipient prévu pour récolter le liquide caloporteur échappé. Des dispositifs de rupture de charge sont à prévoir conformément aux dispositions de la Figure 9 du 6.2.2.5.
Dans les autres cas, des dispositifs adaptés doivent être installés en conséquence.

9.1.6.3 Vase d'expansion

Le vase d'expansion est dimensionné de sorte que, dans des conditions normales de fonctionnement, les points suivants soient respectés :

La pression de l'installation doit en tout temps et tout point être supérieure à la pression atmosphérique afin d'éviter toute pénétration d'air susceptible d'accentuer les phénomènes de corrosion et d'embouage, de générer des nuisances acoustiques et hydrauliques, des pertes de rendement, etc ;
l'expansion du liquide caloporteur doit pouvoir être absorbée sans que la soupape de sécurité soit sollicitée ;
la pression à l'aspiration du circulateur doit être suffisante pour assurer un fonctionnement correct et éviter toute cavitation.

Une méthode dimensionnement est donnée à l'annexe D.

Le choix du vase d'expansion doit prendre en compte les températures atteintes par le liquide caloporteur dans le circuit de captage.

Son emplacement doit être prévu à un endroit accessible afin de faciliter les opérations de contrôle et de maintenance.

Son raccordement doit être prévu à proximité immédiate sur le retour de la pompe à chaleur en amont du circulateur (côté aspiration). Une vanne d'isolement pour les besoins de maintenance doit être prévue. Elle doit être vérouillable. A défaut, le volant ou l'actionneur de la vanne devra être ôtée après la mise en service de la pompe à chaleur.

9.1.6.4 Circulateur

Dans le cas d'un circulateur extérieur à la PAC, celui-ci est choisi en fonction de ses courbes caractéristiques (débit et hauteur manométrique) et des caractéristiques du réseau (débit total du circuit de captage, pertes de charge maximales générés sur le circuit de captage).

Dans le cas d'un circulateur intégré à la PAC, son adéquation avec le circuit qu'il dessert est vérifiée.

Le circulateur doit être apte à véhiculer un liquide caloporteur froid. La condensation ne doit pas être susceptible de provoquer des courts-circuits électriques. Son isolation ne doit pas générer de surchauffe.

Le débit total à fournir est déterminé à partir de la puissance à l'évaporateur de la PAC selon la formule suivante :

Avec

Q_v : débit volumique du liquide caloporteur (eau glycolée) [m³/h]
P_{évap. PAC} : puissance à l'évaporateur de la PAC [kW] ((voir § 9.1.4.7.2 ou § 9.1.5.4 pour la méthode de calcul de cette caractéristique).
C_p : capacité thermique massique du liquide caloporteur [kJ/kg·K]
ΔT : différence entre la température de retour et la température de départ du fluide caloporteur circulant dans le capteur (valeur prise en compte : 3 °C).

La hauteur manométrique du circulateur est déterminée pour le circuit le plus défavorisé en prenant en compte :

La perte de charge des tubes du capteur ;
La perte de charge de l'évaporateur ;
La perte de charge des autres composants du circuit de captage ;
La perte de charge due à la viscosité du glycol du liquide caloporteur.

Dans le cas d'un circulateur surdimensionné, un dispositif de réglage est prévu afin de pouvoir adapter le débit à la valeur souhaitée. Ce dispositif est équipé d'un système de mesure de débit. A défaut, des prises de pression doivent être installées de part et d'autre du circulateur afin de mesurer sa hauteur manométrique.

9.1.6.5 Filtration

Un système de filtration arrêtant au minimum toute particule supérieure à 400 μm est prévu en amont de l'échangeur de la PAC.

9.1.6.6 Protection de l'échangeur de la PAC

Un dispositif de détection de débit doit être prévu afin de prévenir du manque de circulation d'eau dans le circuit de captage ou le circuit intermédiaire et protéger l'évaporateur d'une prise en glace.

9.1.6.7 Mesure de la pression et de la température

Des dispositifs doivent permettre la mesure et la lecture des pressions et températures à l'entrée et à la sortie de l'échangeur. A défaut de dispositifs déjà intégrés à la PAC, des thermomètres et manomètres sont prévus.

9.1.6.8 Raccordement hydraulique au niveau de la PAC

Des dispositifs de désolidarisation doivent être prévus afin d'éviter la propagation des vibrations.

Ces dispositifs ne doivent pas être surdimensionnés de façon à limiter leur rigidité. Ils doivent être dimensionnés en fonction du diamètre de raccordement à l'appareil et la pression maximale de service.

9.1.6.9 Calorifuge

Une isolation étanche à la vapeur d'eau pour empêcher la formation de condensats doit être prévue sur tout le parcours des parties apparentes des canalisations ainsi que sur les accessoires.

9.1.6.10 Dimensionnement des tubes

9.1.6.11 Supportage

Des supports sont prévus pour fixer les canalisations apparentes et leurs accessoires. Il peut s'agir de supports continus tels que chemins de câbles, goulottes, conduits en PVC ou systèmes équivalents, ou discontinus tels que colliers, équerres, corbeaux, crochets, rails, etc.

Le choix doit se porter sur des supports :

évitant toute transmission vibratoire ;
permettant la dilation des tubes ;
empêchant toute détérioration du calorifuge des canalisations ;
démontables.

9.2 Mise en oeuvre

9.2.1 Positionnement de la PAC

9.2.1.1 Dégagements minimaux autour de la PAC

Se reporter aux exigences du 7.2.2.1

9.2.1.2 Mise en place de la PAC

Se reporter aux exigences du 7.2.2.2

9.2.2 Travaux de décapage

L'entreprise chargée de l'installation de la pompe à chaleur s'assure que :

La profondeur du décapage permet un enfouissement des tubes aux profondeurs définies conformément aux règles précédentes.
Le sol décapé est plan, dégagé de tout accident et débarrassé des pierres susceptibles d'endommager les tubes.

Une légère pente est admissible. Toutefois, elle ne doit pas dépasser 10 %.

9.2.3 Réalisation des tranchées

La profondeur des tranchées permet un enfouissement des tubes aux profondeurs définies conformément aux règles précédentes (voir 9.1.4.8.1).

La largeur des tranchées ainsi que les espaces entre les tranchées permettent de positionner les tubes selon les distances définies conformément aux règles précédentes.

Le sol des tranchées est plan, dégagé de tout accident et débarrassé des pierres susceptibles d'endommager les tubes.

Une légère pente est admissible. Toutefois, elle ne doit pas dépasser 10 %.

9.2.4 Regards

Les regards sont construits ou positionnés de façon stable aux emplacements prévus en point haut par rapport au capteur.

Leurs bords supérieurs se situent a minima au niveau du sol après remblaiement. Une garde d'eau minimale de 10 cm est requise dans le cas de regards munis d'un couvercle non étanche aux eaux de ruissellement.

Dans le cas où le passage de l'ensemble des tubes s'effectue au travers d'une ouverture commune, cette dernière à une largeur minimale correspondant à la largeur des distributeurs et collecteurs auxquels les tubes sont raccordés.

Dans le cas où le passage se fait au travers de percements dédiés à chacun des tubes, ces derniers ont un diamètre correspondant au diamètre extérieur des fourreaux utilisés pour éviter tout risque de blessure des tubes. Les fourreaux dépassent de part et d'autre de la paroi du regard de 100 mm environ.

Afin d'éviter tout tassement différentiel de terrain endommageant les collecteurs et distributeurs, une pente en terre est réalisée depuis le fond de la zone décapée jusqu'au bord inférieur des ouvertures et percements dédiés au passage des tubes. La terre est tassée.

NOTE

Lors du remblaiement de la zone décapée, le poids de la terre peut provoquer un arrachement des tubes au niveau des raccords avec les distributeurs et collecteurs lorsque les bords inférieurs des ouvertures et percements se situent au-delà du fond de la partie à remblayer.

9.2.5 Capteur horizontal

9.2.5.1 Pose du distributeur et du collecteur

Lors de la mise en oeuvre des distributeurs et collecteurs, toutes les précautions sont prises pour éviter toute pénétration de corps étrangers (salissures diverses, terres, petits cailloux,...). Notamment, ils ne sont pas posés à même le sol et sont bouchonnés.

Les distributeurs et les collecteurs sont fixés solidement à l'aide d'un étrier de fixation ou un système équivalent.

Afin d'assurer une purge correcte du capteur, les distributeurs et les collecteurs sont installés horizontalement à un niveau supérieur au capteur. Les purgeurs d'air sont en position verticale.

Les départs et retours des boucles du capteur peuvent être positionnés indifféremment horizontalement, verticalement ou obliquement.

Le positionnement des distributeurs et des collecteurs permet un accès aisé à tous leurs composants et le raccordement sans encombre des tubes.

9.2.5.2 Manutention, stockage des tubes

Les couronnes de tubes sont transportées, déplacées et manipulées de façon à éviter toute détérioration. Elles ne doivent pas être traînées au sol.

Les liens de maintien ne doivent être enlevés qu'au moment de la mise en oeuvre.

Elles sont bouchonnées pour éviter toute pénétration de corps étrangers (salissures diverses, terres, pierres,...)

En cas de stockage préalablement à leur pose, le lieu choisi à cet effet permet de les maintenir à l'abri de l'eau et dans un endroit sec, de les protéger de toute action susceptible de les détériorer, du rayonnement solaire direct (notamment pour les matériaux de synthèse). Elles sont stockées de préférence à plat. La surface de stockage doit être exempte de pierre ou caillou. Auquel cas, le stockage à même le sol est évité.

9.2.5.3 Pose du lit de sable

Lorsqu'un lit de sable est prévu (voir 9.1.4.4), ce dernier est réalisé préalablement à la pose de tubes. Son épaisseur est au minimum de 150 mm. Il est étalé de façon homogène sur tout ou partie de la surface décapée.

9.2.5.4 Mise en place des tuyauteries composant le capteur

Les couronnes sont déroulées par l'extérieur et positionnées à même le sol décapé avec les embouts toujours bouchonnés. Elles sont déployées depuis le distributeur jusqu'au collecteur en une seule boucle. Les tubes sont maintenus au sol au fur et à mesure de leur pose. Les moyens utilisés pour le maintien au sol peuvent être des cavaliers de fixation ou des systèmes équivalents, du sable ou de la terre exempte de pierre ou caillou.

L'emplacement du capteur, le cheminement des tuyauteries sont conformes aux règles définies précédemment.

Les espaces entre les tubes sont respectés. Les rayons de courbure ne doivent pas être inférieurs à 20 DN pour éviter toute déformation ou pliage.

Tout tube blessé, écrasé ou pincé est remplacé.

Les couronnes sont raccordées au niveau des collecteurs. Les raccordements sont réalisés soit au moyen de raccords mécaniques à compression, à douille à sertir ou à bague à glisser, soit par des raccords sertis (sertissage mécanique).

Dans les zones à forte concentration à proximité des distributeurs et collecteurs, les tubes sont isolés.

9.2.6 Conduites de liaison entre le capteur et l'intérieur du bâtiment

9.2.6.1 Pose des tubes

Les tubes sont posés dans la tranchée prévue à cet effet à même le sol décapé avec les embouts toujours bouchonnés.

Une distance minimum de 50 cm entre le(s) tube(s) aller et le(s) tube(s) retour est respectée. À défaut, les tubes sont placés sous fourreaux indépendants ou sont isolés.

Figure 36 Positionnement des tubes aller et retour entre PAC et le(s) capteur(s)

Les tubes sont maintenus au sol au fur et à mesure de leur pose. Les moyens utilisés pour le maintien au sol peuvent être des cavaliers de fixation ou des systèmes équivalents, du sable ou de la terre exempte de pierre ou caillou.

Pour éviter le risque de blesser les tubes, il convient de faire attention à tout point dur de roches ou de cailloux. Un lit de sable d'une épaisseur minimale de 150 mm est étalé de façon homogène sur ces points durs.

Dans le cas d'un croisement avec une canalisation hydraulique (alimentation en eau potable par exemple), les conduits de raccordement entre la PAC et les capteurs sont calorifugés de part et d'autre du croisement sur une distance minimale de 1 m.

Tout tube blessé ou plié doit être mis au rebut et remplacé.

9.2.6.2 Pénétration dans le bâtiment

Les règles suivantes doivent être respectées :

Des manchons sont posés dans les trous circulaires réalisés dans le mur et dépassent de part et d'autre du mur de 200 mm ;
Le diamètre des manchons permet la libre dilatation des tuyauteries ;
Les manchons sont scellés avec du mortier de part et d'autre du mur ;
L'isolation thermique ainsi que l'étanchéité extérieure sont rétablies avec des matériaux adaptés ;
Pour éviter que les collecteurs puissent s'endommager en cas de tassement différentiel de terrain, une pente est prévue du fond de la tranchée jusqu'aux points bas des pénétrations au niveau des fondations ;
Les tubes sont isolés jusqu'à 1 mètre du mur du bâtiment.

Figure 37 Exemple de mise en oeuvre de traversée du bâtiment

9.2.7 Raccordement de la PAC au capteur

9.2.7.1 Soupape de sécurité

La soupape est positionnée à proximité immédiate sur le départ de la pompe à chaleur vers le capteur. Elle ne peut en aucun cas être isolée de la PAC. Aucun organe d'isolement n'est intercalé entre elle et la PAC. Elle est facilement accessible.

La tuyauterie de raccordement de la soupape au circuit doit être la plus courte possible. Le raccordement sur le circuit s'effectue avec des accessoires facilitant l'écoulement. Tout piquage est évité.

Lors de son montage, le sens d'écoulement matérialisé par une flèche sur le corps de la soupape doit être respecté.

Aucun obstacle ne doit gêner tout échappement en cas de surpression.

Dans le cas où l'échappement de la soupape est canalisé, la tuyauterie de refoulement de la soupape est réalisée en matériau rigide résistant aux températures pouvant être atteintes par le liquide caloporteur. Son diamètre est a minima celui de la sortie de la soupape. Aucune réduction n'est effectuée sur son parcours. Le nombre de coude est limité. Sa longueur est réduite au maximum.

Elle est solidement fixée sur toute la longueur de son parcours aux parois situées à proximité et doit résister à la force de réaction horizontale générée à l'ouverture de la soupape.

La tuyauterie d'échappement est réalisée de façon à favoriser l'écoulement et éviter toute accumulation de fluide liquide échappé de la soupape. Aucune contre-pente ne doit être observée sur tout le parcours de la tuyauterie d'échappement.

La tuyauterie d'échappement doit être protégée contre tout risque de dommage mécanique.

La canalisation débouche vers un récipient prévu pour récolter le liquide caloporteur échappé ou vers les égouts. Une rupture de charge est réalisée selon les dispositions énoncées à la Figure 9 du 6.2.2.5.

9.2.7.2 Vase d'expansion

Le vase d'expansion est positionné sur le retour du circuit de captage en amont du circulateur. Il est positionné dans un endroit accessible. Un encombrement suffisant est laissé pour un démontage aisé et pour les opérations d'entretien et de maintenance.

Le gonflage du vase est effectué avant la mise en eau.

9.2.7.3 Pompe de circulation

La pompe de circulation est positionnée de préférence sur le retour du circuit de captage depuis le capteur. Son installation respecte le sens de circulation indiqué sur le corps du circulateur.

NOTE

La viscosité du glycol diminue avec la température.

9.2.7.4 Raccordement hydraulique du circuit de captage

Préalablement au montage du dispositif de désolidarisation, un point fixe a été réalisé sur la tuyauterie à proximité du raccord en attente.

Au montage, les dispositifs ne doivent être ni tendus, ni compressés, ni pliés.

Dans le cas d'utilisation de flexibles, les rayons de courbure spécifiés par le fabricant sont respectés. Toute difficulté à respecter le rayon de courbure doit entraîner une modification des conditions de montage.

Lors du montage, le serrage ne doit pas entraîner de torsion du flexible. Pendant l'opération de serrage, le flexible est maintenu dans l'axe.

Dans le cas d'utilisation de manchons antivibratiles, les limites concernant la compression et l'élongation axiale, les déformations latérales et angulaires préconisées par le fabricant sont respectées. Lors du raccordement, aucun couple de torsion ne doit être imposé au manchon.

Figure 38 Exemple de mise en oeuvre des flexibles

9.2.7.5 Supportage des canalisations apparentes dans le local

Des points fixes sont réalisés à chaque coude et de part et d'autre des accessoires.

Dans le cas d'un supportage discontinu, l'écartement maximal des supports à respecter pour les tuyauteries en matériau de synthèse est le suivant :

1,25 m pour un diamètre nominal inférieur ou égal à 20 mm ;
1,80 m pour un diamètre nominal supérieur ou égal à 25 mm et inférieur ou égal à 50 mm ;
2,50 m pour un diamètre nominal supérieur ou égal à 63 mm ;
Dans le cas d'un supportage continu, l'espacement des supports ne doit pas excéder 2 m.

9.2.7.6 Calorifugeage

L'isolation des canalisations apparentes est réalisée de façon à ce que le démontage de toutes les parties amovibles puisse être facilement effectué.

Les tuyauteries sont calorifugées sur tout leur parcours.

Les jonctions entre les parties sont soignées.

Tout calorifuge endommagé lors de sa mise en oeuvre est retiré et remplacé.

9.2.8 Remblaiement

IMPORTANT : Aucun remblaiement n'est effectué tant qu'aucun essai de pression pour contrôler l'étanchéité du capteur n'a été réalisé sur le capteur conformément au 14.2.

Pendant la phase de remblaiement, les tuyauteries sont maintenues à une pression d'eau égale a minima à 1,5 fois la pression de service. Le maintien de la pression est contrôlé tout au long de la phase de remblaiement.

NOTE 1

Lors de cette phase, une attention particulière est portée sur les points suivants :

ne pas passer sur les tubes nus avec l'engin de remblaiement ;
ne pas déloger les tubes de leur position ;
ne pas déposer de pierres importantes directement sur les tubes.

NOTE 2

Si un tube venait à être endommagé pendant la phase de remblaiement, la boucle entière est remplacée.

9.2.9 Mise en oeuvre du dispositif de signalisation du capteur

Le grillage avertisseur est placé au minimum à 30 cm au-dessus des tubes et doit déborder d'au moins 40 cm sur la périphérie de la surface de captage.

Un plan de recollement établi à partir de points ou structures fixes indique la position du capteur.

Figure 39 Mise en oeuvre d'un grillage avertisseur sur un capteur horizontal

9.2.10 Sondes géothermiques

Leur mise en oeuvre est effectuée selon la NF X 10-970.