Géothermie forage: forer à angle réduit les coûts et augmente l'efficacité

Toutes les entreprises de chauffage et climatisation par géothermie du Québec peuvent maintenant réduire leurs coûts de forage, de tuyauterie et de sable de silice en creusant des puits de seulement 2,75 pouces (70mm) de diamètre plutôt que des puits traditionnels de 6 pouces (150mm) tout en augmentant les performances de l’échangeur thermique souterrain.

Il s'agit d'une évolution importante dans le monde de la géothermie car en plus de réduire les coûts du système cette technique rend la géothermie plus accessible dans les endroits restreints.

Les avantages du forage à angle

La technique de forage à angle (à sec et à très faible pression d’air) développée pour le dynamitage peut maintenant s'appliquer aux systèmes de géothermie à antigel.

Pour les systèmes de géothermie résidentiels, cette approche à de nombreux avantages:
1- Elle réduit les coûts associés au forage des puits ainsi qu'à l’excavation requise pour le raccordement à la thermopompe
2- Les tuyaux utilisés sont plus petits et plus économiques
3- Elle augmente la performance de l'échange thermique avec le sol
4- Elle permet de réduire la superficie de terrain nécessaire pour le forage

Diamètre de forage réduit
Le forage à angle perce des puits de 2,75 pouces (70mm) de diamètre. Ces forages font beaucoup moins de débris en volume et de plus le matériel étant sec il peut être aspiré directement dans des sacs libérant rapidement les chantiers. Cette approche est très avantageuse comparativement aux imposants dispositifs de récupération et de disposition des boues de forage associés à la technique de forage de puits traditionnel à eau.
Ceci réduit les coûts de nettoyage et de récupération du matériel extrait qui est de moins en moins accepté dans les sites de récupération.

Conduits plus petits
Les puits forés à angle sont moins profonds que les puits verticaux. Ils sont de 120 à 200 pieds (36 à 60m) de longueur comparativement à 500 ou 600 pieds (150 ou 180m) pour les puits verticaux. Cette longueur moindre permet l'utilisation de conduits plus économique de 0,75 po. (19mm) de diamètre plutôt que les conduits standard de 1,25 po. (31mm)
De plus, les tuyaux moins longs et de plus petit diamètre sont beaucoup plus faciles à manipuler sans gros équipement.

Moins de remblais, plus d'efficacité thermique

Les puits plus minces nécessitent 80% de moins de matériel de remblai (sable de silice ou autre) qui est nécessaire pour assurer un bon transfert thermique entre la tuyauterie et le roc.

La réduction du volume permet d’utiliser des coulis de très haute conductivité thermique allant jusqu’à 1,6 btu/hr/pied. Pour un forage de 6 pouces (150mm), l'usage de ce coulis serait beaucoup trop coûteux.

Par exemple: pour un puits de 450 pieds de profondeur et de 6 po de diamètre, il faut 560 gallons de coulis avec des tuyaux de 1,25 pouces comparativement à seulement 98 gallons de coulis pour un forage équivalent de 3 puits de 150 pieds de 2,75 pouces avec des tuyaux de 0,75 pouce.

Des distances à respecter

Les forages peuvent être réalisés à environ 5 pieds de la maison. Généralement, on essaie de forer à proximité de la salle mécanique (où est située la thermopompe géothermique) afin de limiter l’excavation au minimum et les frais de restauration du terrain.
Lors du forage il est recommandé de rester sous le sol dans les limites du terrain pour éviter tout dommage à un système géothermique d'une propriété voisine.

Capacité thermique et surface de terrain

Les propriétés thermiques du sol, les caractéristiques techniques de la thermopompe employée et la conductivité thermique du coulis définiront les longueurs nécessaires pour satisfaire une tonne de chauffage et de climatisation. À partir d'une surface de terrain de 8 pieds (2,4m) de diamètre on peut fournir jusqu’à 15 tonnes de capacité de chauffage et climatisation.
Un forage verticale nécessiterait plusieurs puits de 600 pieds (minimum 5), distancés de 15 à 20 pieds (4,5 à 6m). Dans certains cas, ceci éliminerait le choix de la géothermie ou détruirait complètement un aménagement paysager.

Les bénéfices du forage à angle sont particulièrement intéressants lorsque le roc est près de la surface.

Une pratique bien connue et expérimentée

Le forage à angle pour la géothermie se fait depuis plus de dix ans au Québec. Cette expertise est issue du génie minier et a d'abord été appliquée aux systèmes de géothermie à détente directe.

Comme la tuyauterie de plastique est moins coûteuse que la tuyauterie de cuivre des systèmes à détente directe, le système à antigel devrait maintenant être moins coûteux, plus performant et rendre la géothermie plus abordable pour les résidences et petits commerces.

Plusieurs systèmes à antigel ont été réalisés depuis deux ans dont un avec 12 puits forés et les performances sont impressionnantes quelques soient les marques de thermopompes géothermiques utilisées.
Une restriction importante. Ce type de forage ne peut pas être réalisé dans un sol dont la nappe phréatique est très élevée. Dans ce cas, la pression d'eau est trop forte pour l'équipement utilisé.

Formation professionnelle, informations, demandes de soumissions

Les entrepreneurs en géothermie à antigel devraient saisir l'opportunité d'utiliser cette technologie pour réduire leurs coûts et augmenter la performance de leurs systèmes. L'installation demeure essentiellement la même sauf pour le forage.

Pour plus d'informations sur le chauffage par géothermie voir Groupe Master ou Geothermie forage

On peut rejoindre M. Marc Bélanger du Groupe Master au 514.787.1529

Par Yves Perrier
2011-08-04