Géothermie sur un sol argileux : est-ce possible ?

La nature du sol a un impact direct sur le rendement d’une installation géothermique. Mais quels sont les sols les plus favorables au transfert d’énergie ? La géothermie sur sol argileux a mauvaise réputation, qu’en est-il vraiment ?

Pourquoi la nature du sol impact le rendement d’une géothermie ?

La géothermie utilisée pour chauffer ou refroidir un bâtiment est une géothermie de surface ou géothermie de minime importance (GMI). Des capteurs (tuyaux en polyéthylène dans lesquels circule de l’eau glycolée) sont enfouis dans le sol. L’énergie thermique ainsi récupérée est transmise au circuit de chauffage par le biais d’une pompe à chaleur (PAC).
Selon leur nature, les sols sont plus ou moins favorables au transfert d’énergie.

Rendement de la PAC géothermique et profondeur des capteurs

Outre le type de sol plus ou moins favorable au transfert thermique, la profondeur d’enfouissement des capteurs est également un facteur important : plus la profondeur est grande moins les variations de température du sol sont importantes, meilleur est le rendement. A partir d’une dizaine de mètres et jusqu’à une centaine de mètres, le sous-sol garde une température constante comprise entre 10 et 12°.

Selon le type de géothermie, les capteurs sont enfouis plus ou moins profondément :

• Géothermie horizontale : le réseau de capteurs est enterré entre 60 cm et 1.20 m de profondeur sur une grande surface de terrain ;
• Géothermie sur corbeille : plusieurs corbeilles sont enterrées à moins de 5 m de profondeur ;
• Géothermie verticale : la sonde géothermique descend entre 80 et 120 m de profondeur.

Ce sont donc les géothermies horizontales et sur corbeille qui sont les plus impactées par la nature du sol et par les variations saisonnières de températures.

Quels sont les sols les plus favorables pour une PAC géothermique ?

Chaque type de sol permet une puissance moyenne d’extraction de chaleur :

 Un sol humide ou mouillé possède une meilleure conductivité thermique. Une géothermie sur sol sableux a moins de rendement qu’une géothermie sur sol argileux.
Le dimensionnement d’une PAC géothermique tient compte de la nature du sol et un niveau de prélèvement maximal journalier d’énergie thermique doit être calculé et respecté.

Capteurs géothermiques horizontaux et régénération du sol

En puisant l’énergie dans le sol, la géothermie peut l’épuiser… Mais le rayonnement solaire et les infiltrations de l’eau de pluie sont sources de régénération. Pour que le système fonctionne, les capteurs doivent avoir été posés dans les règles de l’art :

• Un bon dimensionnement du réseau de capteurs. Les tubes d’un capteur géothermique horizontal dépassent plusieurs centaines de mètres. Le nombre de corbeille géothermique doit également être adapté à la surface à chauffer.
• Une distance minimale entre les boucles ou les corbeilles. Chaque boucle du réseau horizontal doit être distante d’au moins 40 cm. Chaque corbeille doit être éloignée d’au moins 4 m les unes des autres.
• Une bonne profondeur d’enfouissement en fonction du climat. Le sol ne doit geler en profondeur sur une longue période.
• Le sol ne doit pas être imperméabilisé. Le sol doit rester en herbe (pelouse, massifs de fleurs) pour que le rayonnement solaire et la pluie puissent le régénérer.
• Le sol ne doit pas être traversé par des réseaux d’eau pour éviter le risque de prise en glace des canalisations.

Si toutes ses conditions ne sont pas réunies, le sol ne pourra pas se régénérer et le rendement de la géothermie va baisser.

Géothermie sur terrain argileux : les risques

En terrain argileux, si la terre gèle en hiver ou si elle est trop sèche en été, elle ne va plus être en contact avec les capteurs enfouis dans le sol. Le transfert d’énergie se fera mal ou ne se fera plus. Néanmoins, si le réseau de capteurs a été bien dimensionné et bien posé, les pluies et l’ensoleillement vont régénérer le sol.

Pour une géothermie en sol argileux, il est parfois conseillé de placer les capteurs sur un lit de sable : 10 cm en dessous et 10 cm au-dessus. Mais au fil des saisons, sable et argile vont se mélanger au gré des mouvements naturels du terrain.

Il est à noter que si l’argile pose un problème pour la stabilité des bâtiments, elle ne pose pas de problème spécifique pour la stabilité du sol pour une géothermie.

Bon à savoir : Les capteurs pour une géothermie horizontale ou sur corbeille doivent être placés à plus de 2 m des arbres. En poussant, leurs racines endommagent les capteurs.