Pompe à chaleur géothermique : fonctionnement simplifié
La pompe à chaleur géothermique fait partie des systèmes de chauffage les plus performants, mais son principe peut sembler “technique” au premier abord. En réalité, son fonctionnement est assez simple à comprendre si l’on retient une idée clé : le sol stocke naturellement de la chaleur issue du soleil et, dans une moindre mesure, du flux thermique terrestre. Sa température reste relativement stable toute l’année, surtout à partir de quelques mètres de profondeur.
Une PAC géothermique va donc “déplacer” cette chaleur du sol vers votre bâtiment, à l’inverse d’un réfrigérateur qui déplace la chaleur de l’intérieur vers l’extérieur.
Le principe expliqué
Une pompe à chaleur géothermique:
- capte des calories dans le sol ou dans une nappe d’eau grâce à un réseau de tubes aussi appelé le “captage”
- transfère cette énergie à un fluide frigorigène via un échangeur
- augmente le niveau de température grâce à un compresseur
- chauffe l’eau du circuit de chauffage (radiateurs, plancher chauffant, ballon d’eau chaude sanitaire selon configuration)
Elle ne “crée” pas de chaleur avec de l’électricité, elle utilise l’électricité principalement pour faire fonctionner le compresseur et les circulateurs. C’est ce qui explique ses bons rendements.
Les 4 organes qui expliquent tout le cycle frigorifique
On retrouve, comme sur la plupart des pompes à chaleur, le cycle thermodynamique classique.
1) L’évaporateur
C’est l’échangeur côté “source” (sol ou eau). Le fluide qui revient du captage arrive à une température modérée. Il cède ses calories au fluide frigorigène, qui s’évapore à basse température.
2) Le compresseur
Le compresseur “concentre” l’énergie: il augmente la pression du gaz, ce qui augmente fortement sa température. C’est le cœur de la PAC, et la principale source de consommation électrique.
3) Le condenseur
Le fluide frigorigène, désormais chaud, transmet sa chaleur au circuit de chauffage (souvent de l’eau). En se refroidissant, il condense et redevient liquide.
4) Le détendeur
Le détendeur fait chuter la pression du fluide frigorigène, ce qui baisse sa température. Le fluide est prêt à repartir vers l’évaporateur, et le cycle recommence.
Captage géothermique: où la PAC “prend” la chaleur
Le fonctionnement global reste le même, mais la façon de capter les calories change selon le terrain, la place disponible et les contraintes administratives.
Géothermie sur capteurs horizontaux
Des tubes sont enterrés à faible profondeur, sur une surface assez importante.
- Points forts: travaux souvent plus simples que le forage profond, solution intéressante quand on a du terrain.
- Points de vigilance: emprise au sol, attention aux zones arborées, racines et aux aménagements futurs.
Géothermie sur sondes verticales (forage)
On fore une ou plusieurs sondes verticales, plus profondes, pour aller chercher une température plus stable.
- Points forts: faible emprise au sol, très bon fonctionnement annuel si l’étude est bien faite.
- Points de vigilance: coût et logistique de forage, contraintes géologiques, démarches selon les cas.
Géothermie sur nappe phréatique (eau/eau)
On prélève et réinjecte de l’eau de nappe via des forages via deux puits. L’eau de nappe est une excellente source de chaleur.
- Points forts: très bonnes performances possibles.
- Points de vigilance: réglementation “loi sur l’eau”, qualité de l’eau, colmatage, maintenance, autorisations.
Pour un premier cadrage, les ressources publiques sont utiles, par exemple la page de l’ADEME sur les pompes à chaleur et, côté sous-sol et forages, les informations du BRGM (référent français sur le sous-sol).
Les principaux types de PAC géothermiques
Le vocabulaire peut prêter à confusion. Voici une lecture simple:
- Sol/eau: la PAC capte dans le sol, et chauffe de l’eau (plancher chauffant, radiateurs basse température, ballon).
- Eau/eau: la PAC capte dans l’eau (nappe), et chauffe de l’eau.
- Sol/sol (plus rare dans le résidentiel actuel): la PAC chauffe directement un circuit distribuant la chaleur.
En pratique, pour une maison individuelle, on rencontre très souvent du sol/eau, car cette méthode est compatible avec les émetteurs hydrauliques performants.
Tableau comparatif rapide des solutions de captage
| Solution de captage | Principe | Condition d'utilisation | Points de vigilance |
|---|---|---|---|
| Horizontal (sol) | Tubes enterrés sur surface | Terrain disponible, accès facile | Emprise au sol, impact aménagements |
| Vertical (sondes) | Forage(s) et sondes profondes | Peu de terrain, besoin de stabilité | Coût forage, contraintes géologiques |
| Nappe (eau/eau) | Prélèvement et réinjection d'eau | Nappe accessible, bon débit | Autorisations, qualité eau, maintenance |
Les erreurs fréquentes et comment les éviter
Confondre performance “catalogue” et performance réelle
Un COP annoncé dans des conditions normalisées ne garantit pas le résultat sur site. Il faut raisonner en performance saisonnière et en température de départ chauffage.
Négliger l’émetteur
Une PAC géothermique est très performante quand elle travaille à basse température. Si le projet impose des températures élevées (certains radiateurs, réseaux vieillissants), il faut vérifier la cohérence technique.
Sous-estimer le captage
Le captage est la “source d’énergie” du système. Un captage insuffisant se traduit par des températures trop basses côté source, donc une performance en baisse et un risque de dérive à long terme.
Oublier l’intégration globale du logement
En 2026, beaucoup de projets combinent chauffage performant, pilotage, autoconsommation solaire, parfois batterie, borne de recharge. La PAC ne se dimensionne pas seule, elle se dimensionne dans un système énergétique.
PAC géothermique et photovoltaïque: une synergie simple à expliquer
Associer une PAC (géothermique ou non) à une installation photovoltaïque est souvent pertinent, car:
- la PAC consomme de l’électricité, une partie peut être couverte par la production solaire
- le pilotage (si disponible) peut aider à décaler certains usages en journée
- le discours client devient plus concret (confort, facture, autonomie)
Côté professionnels, l’enjeu est de présenter un scénario cohérent et chiffré, sans complexifier l’expérience client. Cela passe par une bonne modélisation, un choix d’équipements adapté, et une proposition commerciale claire.
FAQ
Concevoir des offres PAC + PV plus vite, sans sacrifier la qualité
Si vous proposez des projets photovoltaïques (et de plus en plus souvent des bouquets incluant une PAC), la difficulté n’est pas seulement technique: c’est de standardiser une étude fiable, d’illustrer le projet, et de produire des documents commerciaux et administratifs propres.
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