et la qualité des sol pour la geo

[pat31]

bonjour,
j'ai pu lire ici et la que la qualité du sol pouvait jouer sur le rendement de la pac
ainsi un sol argileux imperméable et retractable serait moins bon qu'un sol sableux...
si l'nrj est renouvelée par l'humidité, un sol argileux est bien plus humide qu'un sol sableux qui se ressuit tres vite. enfin je pense, auriez vous des infos la dessus


merci

[pat31]

bonjour
pas de succés avec ma question
je la reformule :
avez vous connaissance d'études techniques ou de publications sur la qualité des sols par rapport aux pac?

je trouve plein de données techniques sur les pac, mais rien sur le sol et son impact sur le fonctionnement du systéme.... ou alors il n'a enfin de compte que peu d'importance.

merci

[DFRILEUX]

Bonjour,
j'ai également entendu parlé de l'appauvrissement du sol pour les système enterré. J'ai déjà posé cete question sur d'autres forum, mais sans réponses. Peut être problème gênant.
@+

[Chanbon]

Je pense que Claude pourra te répondre.
Mais en limitant la puissance pompée au sol, il se régénère une fois la saison de chauffe passée.

[pat31]

Effectivement, bizarement c'est difficile d'avoir des réponses sur le sujet
encore plus lorsque l'on parle des rendements en fonction des types de sol
Je n'ai pas pu trouver d'étude concernant l'inpact de tel ou tel sol
Alors que sur les forums bcp disent que les sols argileux ne conviennent pas sans que rien ne vienne le confirmer ou l'infirmer.

Donc si certains d'entre vous ont une longue expérience avec une pac et un sol argileux je suis preneur

Et en apparté, si les sols argileux ne conviennent pas et les sols caillouteux non plus, il ne reste plus grand chose

[pat31]

enfin une réponse qui semble plus concréte postée sur un autre forum :

copier/coller de la réponse de cdelmas

Bonjour

J'apporte un grain de sable dans vos raisonnements.

Voici les puissance d'extraction par mètre de tuyau en contact par type de sol:
Sol Coeff de sol
Sable sec 0.010 kW/m
Argile seche 0.020 kW/m
Argile humide 0.025 kW/m
Argile saturée d'eau 0.035 kW/m

L'argile humide a une puissance d'extraction de chaleur 2.5 supérieure au sable. Ces données proviennent du BRGM (Bureau de Recherche Géologique et Minière).
Ce coefficient intervient dans le calcul du dimensionnement des capteurs entérrés selon une formule du type:
longueur des capteur = X / coefficient de sol

Donc plus le coeff de sol est important, moins la longueur de capteurs sera nécessaire.

Enfin, les risques avec les sols argileux sont:
- la sècheresse qui fait rétracter le sol
- le gel qui diminue la performance de captage des calories

Mais bon, en France pour que le sol argileux se rétracte à 60cm de profondeur, il faut qu'il fasse TRES chaud.

Pour info, en région Toulousaine tous les sols sont argilo-quelque chose et des pompes à chaleur fluide/eau ou fluide/fluide sont installées depuis des années sans baisse de performances.

Il faut surtout bien dimensionner son installation complète!! Les problèmes rencontrés sont en général des machines sous dimensionnées qui n'ont pas été calculées par un bureau d'étude sérieux.
Donc quand Sofath dis de mettre du sable... et bien ils ne savent pas de quoi ils parlent!

bon maintenant faut vérifier les chiffres sur le site du BRGM mais voila une info qui va à l'encontre de bcp de on dit
salut

[pat31]

une autre réponse :
de pulliny

Bonsoir,

Je suis chercheur en geologie/geophysique et je travaille pas mal sur les argiles (mais pas spécifiquement sur la geothermie, on ne peut pas tout faire). Je peux essayer de donner quelques eclairages sur le probleme de la recharge thermique du sol. Pour que la PAC fonctionne bien il faut que le sol reste le plus possible à temperature constante. C'est pour ça qu'on met les capteurs assez profondement pour eviter les variations saisonnières (Les variations journalières ne penêtrent que d'une dizaine de centimetres et les variations saisonières penêtrent d'environ 1 m, ça peut varier avec la nature du sol).
En l'absence d'eau, le sol recupère la chaleur qu'il a fourni à la PAC par conduction thermique, la chaleur provient du voisinage. La vitesse à laquelle il va se recharger va dependre du couple conduction/inertie thermique du sol. Si le temps est trop long (plus qu'une année), le sol va se refroidir d'année en année à chaque saison de chauffe. L'eau si elle circule dans le sol (bien dans le sable et moins bien dans l'argile), va faciliter la recharge du sol en chaleur en transportant la chaleur elle-meme.
Pour info, la temperature n'augmente pas si vite que ça avec la profondeur (il fait environ 20°C à 500 m de profondeur) et donc il vaut mieux compter sur les eaux d'ecoulement proche de la surface pour assurer le transfert de chaleur.

Voila, j'espere que cela vous aidera.

[pat31]

et encore une autre precision de pulliny

Ok pat31,

Les chiffres du brgm me paraissent corrects. mais je pense qu'il ne s'agit que de la capacité du sol à transmettre sa chaleur aux tuyaux et vu que l'eau est un tres bon conducteur, plus l'argile contient d'eau (ça peut aller jusqu'à 40%, pour info) mieux l'échange se fait. Par contre cela suppose que le contact est bon et le reste dans le temps (pas de dilatation des tuyaux etc) car sinon l'echange thermique se degradera aussi.

Par contre ces chiffres ne disent rien sur la capacité du sol à se recharger en chaleur, et dans ce cas la faible permeabilité de l'argile est un desavantage.
Il serait interessant d'avoir les chiffres du sable saturé, car ils devraient être pratiquement aussi bons.
Pour un sable sec, le contact est rugueux et donc l'echange thermique n'est pas tres bon.

Pour finir, les sols purement argileux (phyllosilicates purs, je m'excuse du terme un peu barbare), sont assez rares, surtout à proximité de la surface. La plupart du temps on trouve de l'argile en proportions moindres, mélangé avec du calcaire ou du sable.
Tout est question de proportion

[fanfan]

Voila ce qu'on peut lire sur le site http://perso.wanadoo.fr/herve.silve/

Sol sableux sec : 10 -15 W/m²
Sol sableux humide : 15 - 20 W/m²
Sol argileux sec : 20 - 25 W/m²
Sol argileux humide : 25 - 30 W/m²
Sol aquifère : 30 - 35 W/m²

[pat31]

trouvé sur le site indiqué par fanfan

ceci aura pour effet de mieux dimensionner les capteurs si à la mise en place des conduites on rencontre des zones de sol de moins bonne qualité (sol sableux sec ou rocailleux) ou de surdimensionner les capteurs si la qualité du sol est bonne voir très bonne (sol argileux humide ou sol aquifère) ceci augmentera les performances de la PAC puisque la température d'arrivée de la source froide sera plus élevée ce qui réduira l'écart de température source froide source chaude et augmentera par la même le COP.

Donc contrairement à beaucoup d'idées préconçues, un sol argileux ne serait pas à proscrire et le fait de mettre du sable autour des capteurs ne servirait pas forcement à grand-chose ;

En effet ce serait l?humidité qui permettrait les meilleures performances, or l?argile agit comme une éponge et le sable s?assèche très vite.
Par contre certains sol argileux ont un c?fficient de rétractation très important ce qui peut réduire la surface de contacte avec les capteurs, mais à 60 ou 80 cm il faut une belle sécheresse pour que l?argile se rétracte (en hivers !!!!!)

Reste la capacité de régénération, si un sol argileux n?est imperméable que lorsqu?il est gorgé d?eau cela peut néanmoins réduire cette capacité et cela doit donc être pris en compte lors du calcul de la surface de captage.
Donc apparemment pas de gros travaux de terrassement pour tout remplacer par de la terre végétal comme j?ai pu le lire

[Cricri]

Donc contrairement à beaucoup d'idées préconçues, un sol argileux ne serait pas à proscrire et le fait de mettre du sable autour des capteurs ne serviraient pas forcement à grand-chose ;

En effet ce serait l?humidité qui permettrait les meilleures performances, or l?argile agit comme une éponge et le sable s?assèche très vite.
Par contre certains sol argileux ont un c?fficient de rétractation très important ce qui peut réduire la surface de contacte avec les capteurs, mais à 60 ou 80 cm il faut une belle sécheresse pour que l?argile se rétracte (en hivers !!!!!)

Effectivement les réponses ne sont pas simples et claires parce que le problème semble beaucoup plus complexe qu'il n'y parait.

A mon humble avis la rétractation peut avoir d'autres causes :
les capteurs horizontaux à eau glycolée permettent de pomper des calories à des températures inférieures à 0°C ce qui peut entrainer le gel de l'eau contenue dans le sol autours des tuyaux. Chacun sait que la glace occupe plus de place que l'eau liquide. On risque donc lors de la fonte de cette glace de se retrouver avec un espace de retrait autour des tuyaux n'assurant plus un bon contact thermique (l'air est isolant).
L'usage du sable, même si ses caractéristiques sont moins bonnes a priori, permettrait de recombler ce vide et de mieux assurer dans le temps le contact sol / tuyau (le sable n'est pas un matériaux cohérent).

[pat31]

Effectivement, je n'avais pas pensé à la glace. Mais n'apparait elle pas quant les capteurs sont sous dimensionnés ?

De plus imaginons la formation de glace, elle prend du volume et repousse le sable qui va lui même repousser la terre, la glace fond le sable reprend plus ou moins sa place mais le manchonnage devrait rester présent dans la terre jusqu'a la prochaine grosse pluie qui peut remettre tout en place.... et cela ne concernerait pas que les sols argileux.
Mais bon il est plus probable effectivement que le sable ait un rôle de tampon et qu'il absorbe une partie de cette augmentation de volume

d'ou l'interet de la surface de captage

[Cricri]

Toujours à mon avis, le gel ne doit pas être si rare dans le cas du capteur horizontal à eau glycolée.

- Déjà si on met de l'antigel c'est sûrement pas par hasard !
- Sur son site http://perso.wanadoo.fr/herve.silve/geothermie.htm recommande de protéger jusqu'à -15°C ...
- Pour info la mesure du COP sur ce genre d'installation est fixée habituellement (Viessmann, Multibeton,...) pour une température du circuit primaire à 0°C.

Ceci me conforte dans l'impression de médiocrité technique de cette solution qui se retrouve dans le rendement global de l'installation. Il y a certes des considérations de prix de revient à prendre en compte. Mais il semble préférable de privilégier dans la mesure du possible une solution sur eau de puit, de forage, de rivière, de lac, ou même de bassin !
L'idée n'est pas de moi, je l'avais lue il y a longtemps dans l'ouvrage d'un autodidacte Marcel Soulas "le chauffage thermodynamique à eau froide" ed ETSF paru en 1980... et je trouve dommage qu'elle ait été oubliée...

La dépense afférent au circuit primaire n'est rentabilisée que par l'unique usage du chauffage l'hiver (hors ECS). Imaginons qu'une piscine ou un bassin pluvial enterré, qui sont essentiellement utilisés l'été, puisse servir à la mauvaise saison de source froide, et ainsi (peut-être) diviser les coûts globaux d'installation au lieu de les multiplier, tout en offrant une température de départ plus élevée dûe à un volant d'inertie (le volume d'eau) plus grand...

Bon je me prend à rêver, il est vrai que mon projet est encore très virtuel

[pat31]

bonjour cricri
une pac sur un captage donne les meilleurs rendements mais si son installation est plus honéreuse, c'est aussi et surtout que je ne dispose pas d'une riviere, d'un lac et meme d'un puit ayant un débit suffisant. quant à utiliser une piscine ou un reservoir je suis septique sur la capacité d'un si petit volume à fournir suffisament d'nrj

@ +

[Invité]

Bonsoir Pat !

Un si petit volume ? Pas si sûr !

Prenons l'exemple d'un besoin de 7500 w thermiques: capteur horizontal 500 m linéaires en tube 19x25, débit 1,5 m3/h.

On trouve un volume d'eau dans le capteur d'environ 140 litres pour une surface d'échange de 30 m2.

Pour une surface d'échange équivalente un bassin cubique (qui n'est pas le meilleur facteur de forme) enterré de 2,50 m de côté contient 15 m3 d'eau.

La différence apparait donc dans l'inertie du système:
dans le cas du capteur le cycle de circulation d'eau est court (et sollicite beaucoup), environ 5 minutes 30"
pour le bassin l'eau dispose de 10 heures de repos pour se recharger en calories.
Dans le cas d'une piscine de 50 m3 ce délai est de plus de 30 heures.

L'inconvénient de la piscine c'est qu'elle possède par nécessité une surface supérieure ouverte (contrairement à la citerne qui est enterrée), source de déperditions quand il fait froid. Mais cet inconvénient peut devenir un avantage si on recouvre sa surface d'un film (destiné à l'origine à éviter la photosynthèse) la transformant en capteur solaire les jours d'hiver ensoleillés.


Il me semble que (mais mon impression peut être fausse) si la géothermie se caractérise par une forte énergie disponible mais présente l'inconvénient d'une très faible diffusivité, alors le problème n'est pas tant d'augmenter la surface totale du capteur que de laisser du temps à cette énergie pour se diffuser.