Exploitation de la chaleur tirée du sol et du sous-sol

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> Exploitation de la chaleur tirée du sol et du sous-sol Aide à l’exécution destinée aux autorités d’éxecution et aux spécialistes de géothermie

Publié par l’Office fédéral de l’environnement OFEV Berne, 2009

Valeur juridique de cette publication Impressum La présente publication est une aide à l’exécution élaborée par l’OFEV en tant qu’autorité de surveillance. Destinée en premier lieu Editeur aux autorités d’exécution, elle concrétise des notions juridiques Office fédéral de l’environnement (OFEV) indéterminées provenant de lois et d’ordonnances et favorise ainsi L’OFEV est un office du Département fédéral de l’environnement, une application uniforme de la législation. Si les autorités d’exécution des transports, de l’énergie et de la communication (DETEC). en tiennent compte, elles peuvent partir du principe que leurs décisions seront conformes au droit fédéral. D’autres solutions sont Auteur aussi licites dans la mesure où elles sont conformes au droit en Walter J. Eugster*, Polydynamics Engineering, Zurich, représentant du vigueur. Les aides à l’exécution de l’OFEV (appelées jusqu’à présent Groupement promotionnel suisse pour les pompes à chaleur (GSP) aussi directives, instructions, recommandations, manuels, aides pratiques) paraissent dans la collection «L’environnement pratique». Groupe d’accompagnement Riccardo Bernasconi, Büro Dr. R. Bernasconi, Sargans; Daniele Biaggi, Geotechnisches Institut, Berne; Hanspeter Gehring, Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft (AWEL), Zurich; Steve Hofer, Frutiger AG Tiefbohrungen, Uetendorf*; Eduard Jakob, Abteilung für Umwelt, Aarau; Paul-Otto Lutz, Amt für Umwelt, Herisau; Andreas Märki, Eberhard & Partner AG, Aarau°; Michel Marrel, Service des Eaux, Sols, et Assainissement (SESA), Lausanne; Fabrice Rognon, Office fédéral de l’énergie (OFEN), Berne; Marc Schürch, Office fédéral de l’environnement (OFEV), Berne; Marc Wenger, B-I-G, Gümligen*; Frédéric Zuber, Service de la protection de l’environnement (SPE), Sion (* représentant du Groupement promotionnel suisse pour les pompes à chaleur (GSP),° représentant de la Société Suisse pour la Géothermie (SSG)).

Conseiller OFEV Section Protection des eaux souterraines

Référence bibliographique OFEV 2009: Exploitation de la chaleur tirée du sol et du sous-sol. Aide à l’exécution destinée aux autorités d'éxecution et aux spécialistes de géothermie. L’environnement pratique n° 0910. Office fédéral de l’environnement, Berne, 51 p.

Traduction Christian Marro, Haute-Nendaz

Graphisme, mise en page Ursula Nöthiger, Uerkheim

Photo couverture Benjamin Meylan, BAFU

Commande OFEV Centrale d’expédition CH-3003 Berne Fax +41 (0) 31 324 02 16 docu@bafu.admin.ch www.environnement-suisse.ch/uv-0910-f Numéro de commande: UV-0910-F Cette publication est également disponible en allemand (UV-0910-D). © OFEV 2009

> Table des matières 3

> Table des matières Abstracts 5 5 Exploitation de la chaleur des eaux Avant-propos 7 souterraines 20 Introduction 8 5.1 Problèmes posés à la protection des eaux par l’exploitation de la chaleur des eaux souterraines 20

5.2 Evaluation du site 20

1 Réglementations et bases légales 9 5.2.1 Périmètres dans lesquels l’exploitation de la

1.1 Réglementations 9 chaleur des eaux souterraines est en principe

1.2 Bases légales 9 admise (autorisation assortie d’obligations

standard) 20

5.2.2 Périmètres dans lesquels l’exploitation de la

2 Admissibilité et recommandations 11 chaleur des eaux souterraines peut être admise

2.1 Admissibilité 11 moyennant certaines obligations spécifiques 21

2.2 Recommandations 12 5.2.3 Périmètres dans lesquels l’exploitation de la

chaleur des eaux souterraines n’est pas admise 21

5.3 Obligations générales concernant l’exploitation

3 Sondes géothermiques 13 de la chaleur des eaux souterraines (obligations

3.1 Problèmes posés à la protection des eaux par les standard) 21

sondes géothermiques 13 5.4 Obligations spécifiques 23

3.2 Evaluation du site 13

3.2.1 Périmètres dans lesquels les sondes

géothermiques sont en principe admises Annexes 24 (autorisation assortie d’obligations standard) 13 A1 Description du système 24

3.2.2 Périmètres dans lesquels des sondes A2 Schémas 31

géothermiques peuvent être admises moyennant A3 Formulaires de demande d’autorisation 33 certaines obligations spécifiques 13 A4 Protocoles 41

3.2.3 Périmètres dans lesquels les sondes A5 Indications à l’intention des maîtres d’ouvrages 45

géothermiques ne sont pas admises 14 A6 Liste des agents caloporteurs 46

3.3 Obligations générales posées aux sondes A7 Exigences posées au remplissage des sondes

géothermiques (obligations standard) 15 géothermiques 47

3.4 Obligations spécifiques 17 A8 Recommandations concernant la procédure

d’autorisation 48

4 Circuits enterrés, corbeilles géothermiques, pieux énergétiques 18 Index 50

4.1 Problèmes posés à la protection des eaux par les Glossaire 50

circuits enterrés et les corbeilles géothermiques Figures 50 ainsi que les pieux énergétiques et les autres Tableaux 50 éléments thermoactifs 18 Bibliographie 51

4.2 Evaluation du site 18

4.3 Exigences 19

> Abstracts 5

> Abstracts The Federal Government’s implementation tool «Use of heat from soil and subsoil» is Keywords: intended to ensure harmonisation of the approval practice for geothermal heat probes, borehole heat exchangers groundwater heat pumps, soil recorders and geothermal energy cages and piles in groundwater heat pumps Switzerland. It also defines the necessary conservation measures on the basis of ambi- horizontal loops ent water protection legislation. This implementation tool does not cover deep geo- spiral ground heat exchangers thermal bores because their approval must be considered on an individual basis. This energy piles implementation tool is primarily intended for the implementation authorities and specialists in geothermal energy use, but also for potential constructors.

Die Vollzugshilfe des Bundes «Wärmenutzung aus Boden und Untergrund» soll die Stichwörter: Harmonisierung der Bewilligungspraxis für Erdwärmesonden, Grundwasserwärme- Erdwärmesonde pumpen, Erdregister, Erdwärmekörbe und Energiepfähle in der Schweiz sicherstellen. Grundwasserwärmenutzung Zudem legt sie, gestützt auf die Gewässerschutzgesetzgebung, die erforderlichen Erdregister Schutzmassnahmen fest. Nicht Gegenstand dieser Vollzugshilfe sind die tiefen Geo- Wärmekörbe thermiebohrungen, da deren Bewilligung individuell geprüft werden muss. Die Voll- Energiepfähle zugshilfe richtet sich primär an die Vollzugsbehörde und an Fachleute im Bereich Erdwärmenutzung aber auch an potenzielle Bauherrschaften.

L’aide à l’exécution «Exploitation de la chaleur tirée du sol et du sous-sol» vise à Mots-clés: harmoniser l’octroi d’autorisations en faveur de sondes géothermiques, pompes à sonde géothermique chaleur eau-eau, circuits enterrés, corbeilles géothermiques et pieux énergétiques en pompe à chaleur eau-eau Suisse. Elle fixe également les mesures de protection à mettre en œuvre en vertu de la circuits enterrés législation sur la protection des eaux. Mais elle ne porte pas sur la géothermie à grande corbeilles géothermiques profondeur, dont l’autorisation requiert un examen au cas par cas. Cette aide à pieux énergétiques l’exécution est destinée en premier lieu aux autorités d’exécution et aux spécialistes de l’énergie géothermique, ainsi qu’aux maîtres d’ouvrages intéressés.

L’obiettivo dell’aiuto all’esecuzione «Utilizzo del calore del suolo e del sottosuolo», Parole chiave: pubblicato dalla Confederazione, è l’armonizzazione della procedura di autorizzazione sonda geotermica, per sonde geotermiche, pompe di calore geotermiche, circuiti interrati, canestri geoter- pompa di calore mici e pali energetici in Svizzera. Definisce inoltre le misure di protezione necessarie geotermica, secondo la legge sulla protezione delle acque. Non sono oggetto di questo aiuto le circuito interrato, perforazioni geotermiche di profondità, in quanto la relativa autorizzazione deve essere canestro geotermico, esaminata caso per caso. L’aiuto all’esecuzione è destinato in primo luogo alle autorità palo energetico esecutive e agli specialisti del settore dell’energia geotermica nonché a potenziali committenti.

> Avant-propos 7

> Avant-propos La production d’énergie à partir de ressources renouvelables, c’est le cas de l’énergie géothermique, revêt une grande importance pour la protection de notre environnement. L’utilisation de telles ressources contribue à limiter la consommation d’agents énergétiques fossiles, donc non renouvelables, tels le pétrole et le gaz naturel. Il en résulte aussi une diminution des émissions de CO2.

Si l’importance de l’énergie géothermique n’est pas contestée par les milieux politiques, la construction et l’exploitation de telles installations doivent également tenir compte d’autres intérêts publics. L’exploitation de la chaleur terrestre peut représenter un certain danger pour l’environnement en général et pour les eaux souterraines en particulier. Il faut donc accorder une attention spéciale aux impératifs de la protection des eaux souterraines, notamment à l’alimentation en eau potable. La présente aide à l’exécution montre comment procéder – en appliquant les dispositions pertinentes de la législation sur la protection des eaux – pour respecter les exigences relatives aux eaux souterraines. Elle s’adresse en premier lieu aux autorités cantonales qui délivrent les autorisations portant sur l’extraction de chaleur dans le sol et le sous-sol, soit d’une manière générale aux services responsables de la protection des eaux. Elle est également destinée aux autorités communales s’occupant de l’utilisation de la chaleur tirée du sol et du sous-sol, aux entreprises et aux spécialistes actifs dans le domaine de la géothermie (concepteurs, géologues, hydrogéologues, foreurs, installateurs, fabricants) et aux maîtres d’ouvrages intéressés.

Willy Geiger Sous-directeur Office fédéral de l’environnement (OFEV)

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> Introduction La préservation des ressources en eau, soit la protection de leur qualité et de leur quantité, revêt une importance cruciale pour les générations à venir. L’exploitation de la chaleur terrestre peut menacer la qualité des eaux souterraines si les équipements géothermiques ne sont pas installés et exploités dans les règles de l’art. Aussi est-il impératif de les concevoir et de les réaliser avec grand soin.

La présente aide à l’exécution porte sur les exigences relatives à la protection des eaux devant être satisfaites par les installations qui exploitent la chaleur tirée du sol et du sous-sol. Les aspects purement techniques des sondes géothermiques et les critères d’assurance-qualité applicables aux sondes géothermiques sont traités dans la norme SIA 384/6 sondes géothermiques, élaborée parallèlement à la présente aide à l’exécution.

Le nombre d’installations extrayant la chaleur du sol, en particulier de sondes géothermiques, a considérablement augmenté depuis 1995. Dans ce contexte, il est très important de trouver des solutions durables, qui tiennent compte de l’évolution technique présente et future ainsi que des bases légales et des principes régissant actuellement la protection de l’environnement. Des solutions qui garantissent notamment une mise en œuvre aussi homogène que possible, à l’échelle de la Suisse, des modes d’exploitation les plus répandus. La présente aide à l’exécution a été élaborée dans ce but.

Elle remplace les Directives pour l’exploitation de la chaleur au moyen de sondes géothermiques fermées de 1994.

Cette aide à l’exécution a bénéficié d’une collaboration étroite entre l’Office fédéral de l’environnement (OFEV), l’Office fédéral de l’énergie (OFEN), plusieurs services cantonaux, le Groupement promotionnel suisse pour les pompes à chaleur (GSP), la Société suisse de géothermie (SSG), des experts et des entreprises spécialisées.

Elle porte sur la partie enterrée de l’installation (à la source de chaleur). Les pompes à chaleur elles-mêmes et la répartition de la chaleur dans le bâtiment (circuit de chauffage) ne sont pas concernées par ce document.

1 > Réglementations et bases légales 9

1 > Réglementations et bases légales

1.1 Réglementations

La présente aide à l’exécution expose les exigences de la protection des eaux lorsque de la chaleur est prélevée dans le sol, le sous-sol et les eaux souterraines. Elle indique des solutions applicables aux cas usuels qui tiennent compte des impératifs de la protection des eaux et de l’exploitation des énergies renouvelables. Elle s’applique également par analogie à l’apport de chaleur. Les critères d’octroi d’autorisations et les aides à la décision présentés ici contribueront à harmoniser le traitement des demandes d’exploitation de la chaleur terrestre.

Les applications de la géothermie à grande profondeur ne sont pas concernées par cette aide à l’exécution. Elles sont peu courantes, si bien que chaque cas doit faire l’objet d’un examen détaillé, visant à déterminer sa faisabilité et à fixer les obligations et les conditions à respecter.

1.2 Bases légales

Au niveau fédéral, l’exploitation de la chaleur tirée du sol et du sous-sol est régie uniquement par les lois et ordonnances sur la protection des eaux. Sur le plan cantonal, les lois sur l’exploitation et sur la gestion des eaux sont applicables en sus du droit de la protection des eaux, notamment en ce qui concerne l’exploitation des eaux souterraines.

Les bases légales suivantes sont déterminantes:

Constitution fédérale de la Confédération suisse du 18 avril 1999 (Cst., RS 101)

En vertu de l’art. 76 Cst., la Confédération fixe les principes applicables à la conservation et à la mise en valeur des ressources en eau, à l’utilisation de l’eau pour la production d’énergie et le refroidissement, et à d’autres interventions dans le cycle hydrologique; en outre, elle légifère notamment sur la protection des eaux.

En vertu de l’art. 76, al. 4, ce sont les cantons qui disposent des ressources en eau. Il leur incombe donc d’autoriser l’exploitation de celles-ci en concédant des droits d’utilisation.

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Loi fédérale du 24 janvier 1991 sur la protection des eaux (LEaux, RS 814.20)

La loi fédérale du 24 janvier 1991 sur la protection des eaux comprend un devoir général de diligence dans son art. 3: chacun doit s’employer à empêcher toute atteinte nuisible aux eaux en y mettant la diligence qu’exigent les circonstances.

> L’art. 4, al. d, LEaux définit la notion de «pollution» comme étant notamment une altération nuisible des propriétés physiques de l’eau. > L’art. 6 LEaux interdit de polluer des eaux. > L’art. 19, al. 2, LEaux exige une autorisation cantonale pour les constructions, installations, fouilles, terrassements et autres travaux exécutés dans des secteurs particulièrement menacés, lorsqu’ils sont de nature à menacer les eaux. > L’art. 43, al. 3, LEaux interdit la création de communications permanentes entre des nappes souterraines si une telle intervention peut diminuer les réserves en eaux souterraines ou altérer leur qualité.

Les art. 19 (secteurs de protection des eaux), 20 (zones de protection des eaux souterraines), 21 (périmètres de protection des eaux souterraines) et 45 (exécution par les cantons) de la LEaux doivent également être pris en compte.

Ordonnance du 28 octobre 1998 sur la protection des eaux (OEaux, RS 814.201)

L’art. 32 OEaux concrétise l’obligation, stipulée à l’art. 19, al. 2, LEaux, de disposer d’une autorisation pour les installations situées dans des secteurs particulièrement menacés qui présentent un danger pour les eaux. S'agissant en particulier des forages implantés dans des secteurs comprenant des nappes souterraines exploitables, l’art. 32 OEaux mentionne explicitement l’obligation de disposer d’une autorisation. Le requérant est tenu de prouver que les exigences de protection des eaux sont respectées. Le service cantonal concerné pose des obligations et des conditions; il fixe en outre les exigences relatives à la mise hors service des installations. Il refuse la demande, lorsque aucune protection suffisante des eaux ne peut être garantie.

L’art. 31 OEaux soumet la construction d’installations dans des secteurs comprenant des nappes souterraines exploitables à la prise de mesures de protection particulières. Il mentionne comme telles les mesures figurant à l’annexe 4, ch. 2, OEaux, ainsi que les dispositifs de surveillance, d’alarme et de piquet.

L’annexe 2, ch. 21, OEaux pose les exigences générales concernant la qualité des eaux souterraines. Selon l’al. 3, l’apport ou le prélèvement de chaleur ne doit pas modifier la température des eaux souterraines de plus de 3 °C par rapport à l’état naturel; les fluctuations de température localement très limitées sont réservées. L’al. 4 expose les exigences à respecter lors d’infiltration d’eaux à évacuer et l’al. 5 prescrit que les installations d’infiltration et le prélèvement d’eau doivent autant que possible ne pas endommager les couches de couverture protectrices ni modifier l’hydrodynamique au point d’entraîner des effets nuisibles sur la qualité de l’eau.

L’art. 29 (détermination des secteurs de protection des eaux et délimitation des zones de protection des eaux souterraines) et l’annexe 4 (mesures d’organisation du territoire relatives aux eaux) de l’OEaux doivent également être pris en compte.

2 > Admissibilité et recommandations 11

2 > Admissibilité et recommandations

2.1 Admissibilité

Tab. 1 > Tableau de référence pour l’exploitation de la chaleur tirée du sol et du sous-sol

Sondes géothermiques + b - - - - Circuits enterrés et corbeilles géothermiques 4 + + 4 - 2/4 - b/5/4/7 - - Pieux énergétiques et autres éléments thermoactifs + b -2/4 -b - - Puits de prélèvement et ouvrages de restitution pour l’utilisation des + b - - - - eaux souterraines à des fins de chauffage ou de refroidissement Puits coaxiaux -6 -6 - - - -

Signification des signes et des indices + Sans problème du point de vue hydrogéologique; ne nécessite pas une autorisation au sens de l’art. 32 OEaux; le respect d’autres prescriptions légales reste réservé. b Admis de cas en cas par l’autorité compétente; nécessite une autorisation au sens de l’art. 32 OEaux. +b En principe sans problème; nécessite une autorisation en vertu de l’art. 32 OEaux. + n Sans problème du point de vue hydrogéologique, moyennant les restrictions figurant en remarque; nécessite une autorisation en vertu de l’art. 32 OEaux. - Interdit. -b Interdit; l’autorité compétente peut accorder une dérogation après examen du cas particulier. -n Interdit; l’autorité compétente peut octroyer des autorisations exceptionnelles après examen du cas particulier, en tenant compte de la remarque. 1 Les cantons prescrivent les mesures à prendre dans les aires d’alimentation Zu. S'appliquent également les dispositions et restrictions relatives aux secteurs de protection des eaux et aux zones de protection des eaux souterraines auxquelles elles se superposent. Lorsqu’une aire d’alimentation est déterminée dans le karst ou dans des roches fissurées en lieu et place d’une zone S3, les dispositions prévues pour cette dernière s’appliquent, à l’exception de celles qui concernent l’extraction de matériaux et l’exploitation de chaleur tirée du sous-sol.

2 Exceptionnellement, l’autorité compétente peut autoriser la construction d’un bâtiment ou d’une installation sur un

bien-fonds correspondant à une future zone S3, si les études hydrogéologiques réalisées permettent déjà de fixer les limites des futures zones de protection des eaux souterraines. Les ouvrages ou installations autorisés à titre exceptionnel sont soumis aux restrictions prescrites dans les zones prévues (annexe 4, ch. 23, al. 2, OEaux). 3 Il est recommandé aux cantons d’étendre au secteur üB l’obligation de bénéficier d’une autorisation.

4 Les installations doivent être aménagées à 2 m au moins au-dessus du niveau piézométrique maximum des eaux

souterraines. 5 Pas de pompe à chaleur à expansion directe. Les pertes de liquides doivent être faciles à détecter.

6 Les puits coaxiaux (systèmes semi-ouverts) peuvent s’avérer très dangereux pour les eaux souterraines. A la

menace pesant directement sur l’exploitation des aquifères vient s’ajouter la formation de nouveaux cheminements d’eau verticaux, dont le tracé est incontrôlable, par défaut d’étanchéité le long des forages. Lorsque des puits coaxiaux sont mis en œuvre, des essais géophysiques et hydrologiques doivent fournir la preuve qu’il ne peut y avoir aucun transfert d’eau entre le terrain et le trou de forage, ni dans un sens, ni dans l’autre. Sinon, ils ne sont pas autorisés.

7 En zone S3, lorsque les circuits enterrés et les corbeilles géothermiques se trouvent dans le sol et non dans le

sous-sol, une autorisation peut en principe être accordée.

Exploitation de la chaleur tirée du sol et du sous-sol OFEV 2009 12

Lorsque des sondes géothermiques, des circuits enterrés, des corbeilles géothermiques, des pieux énergétiques et d’autres éléments thermoactifs retirent de la chaleur d’un aquifère ou lui en apportent, le canton peut soumettre ces installations à une concession.

L’exploitation de la chaleur des eaux souterraines nécessite une concession inhérente à l’économie des eaux, en plus de l’autorisation au sens de la loi sur la protection des eaux. Un permis de construire délivré par la commune peut aussi être exigé.

2.2 Recommandations

Il est recommandé aux cantons d’établir des cartes synoptiques de l’exploitation de la chaleur tirée du sol et du sous-sol. Les systèmes d’extraction de chaleur (sondes géothermiques, pompes à chaleur eau-eau, circuits enterrés, etc.) admis dans les différents périmètres y seront précisés. Les périmètres requérant des études supplémentaires seront également désignés.

Les données géologiques et hydrogéologiques désormais accessibles aux offices concernés seront régulièrement interprétées et les périmètres adaptés en conséquence. Il est en outre recommandé aux cantons de veiller au respect des dispositions sur la protection des eaux et des obligations énoncées en procédant à des contrôles rapprochés durant les travaux.

Il est également recommandé aux cantons d’élaborer les principes d’une gestion régionale des eaux souterraines, qui régiront par exemple la détermination et la création d’installations centralisées de prélèvement et de restitution d’eaux souterraines dans les plans de zones communaux.

Les cantons tiennent un cadastre des forages autorisés.

3 > Sondes géothermiques 13

3 > Sondes géothermiques

3.1 Problèmes posés à la protection des eaux par les sondes géothermiques

Les sondes géothermiques peuvent créer des cheminements de la surface au sous-sol ou inversement du sous-sol à la biosphère et provoquer ainsi des liaisons indésirables entre des niveaux aquifères revêtant des propriétés différentes. La mise en œuvre de sondes géothermiques présente également un danger pour les eaux souterraines par le forage et durant le remplissage du trou.

3.2 Evaluation du site

3.2.1 Périmètres dans lesquels les sondes géothermiques sont en principe admises

(autorisation assortie d’obligations standard)

Périmètres peu ou pas propices à l’exploitation d’eau potable, dans lesquels tout danger pour les eaux peut être exclu selon toute vraisemblance (aucun site pollué ni danger de nature géogène occasionné par du gaz naturel, des schistes bitumineux, des formations fluantes, des glissements de terrain, etc.):

1. secteurs üB 2. périmètres sans eaux souterraines attenants au secteur AU de protection des eaux

Les obligations standard applicables à ces périmètres sont exposées au chapitre 3.3.

3.2.2 Périmètres dans lesquels des sondes géothermiques peuvent être admises moyennant certaines

obligations spécifiques

Périmètres, dans lesquels on peut selon toute vraisemblance exclure un danger pour les eaux en énonçant des obligations spécifiques:

1. périmètres comprenant des aquifères peu épais (techniquement inexploitables pour l’alimentation en eau potable) situés dans un secteur AU de protection des eaux. 2. périmètres urbains situés à l’intérieur de la partie exploitable d’un secteur AU de protection des eaux qui ne peuvent pas être exploités pour l’alimentation en eau potable.

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3. périmètres comprenant des aquifères superposés Æ Dans les périmètres comprenant plusieurs aquifères superposés, l’implantation de sondes géothermiques n’est généralement pas indiquée. 4. périmètres comprenant des eaux souterraines artésiennes Æ Dans les périmètres comprenant des eaux souterraines artésiennes, l’implantation de sondes géothermiques n’est généralement pas indiquée. 5. périmètres comprenant des nappes souterraines très minéralisées Æ Dans les périmètres comprenant des nappes souterraines très minéralisées, l’implantation de sondes géothermiques n’est généralement pas indiquée. 6. périmètres dans lesquels la constitution géologique ou hydrogéologique du sous-sol est insuffisamment connue et périmètres localement karstifiés ou fissurés. 7. périmètres équipés d’installations souterraines. 8. périmètres posant vraisemblablement des problèmes géogènes importants (p. ex. gaz naturel, schistes bitumineux, formations fluantes). 9. sites pollués, pour autant que les conditions figurant à l’art. 3 de l’ordonnance sur les sites contaminés soient satisfaites.

Les obligations spécifiques à ces périmètres figurent au chapitre 3.4.

3.2.3 Périmètres dans lesquels les sondes géothermiques ne sont pas admises

1. ressources en eau servant ou pouvant servir à l’alimentation en eau potable, à l’exception des périmètres mentionnés aux chiffres 3.2.1 et 3.2.2; 2. zones de protection des eaux souterraines; 3. périmètres de protection des eaux souterraines; 4. périmètres présentant une perméabilité très élevée (p. ex. cavités karstiques ou fissures fréquentes); 5. zones en glissement.

3 > Sondes géothermiques 15

3.3 Obligations générales posées aux sondes géothermiques

(obligations standard)

1 Les sondes géothermiques seront conçues et installées conformément à la norme Phases de conception

SIA 384/6. et de construction

2 La profondeur des forages doit être choisie de manière à respecter les limites

d’application des matériaux introduits dans les trous de forages et garantir un remplissage parfait de ceux-ci.

3 La date d’exécution des forages sera communiquée à l’autorité qui a délivré

l’autorisation et au géologue compétent avant le début des travaux de forage. 4. Seuls des engins et des procédés de forage adaptés au sous-sol local sont autorisés. On s’assurera que l’engin de forage et le personnel affecté au forage répondent aux obligations particulières et soient équipés pour faire face aux situations exceptionnelles. Seules sont autorisées les entreprises de forage appliquant les techniques les plus récentes (p. ex. entreprises bénéficiant du certificat de qualité GSP pour entreprises de forages de sondes géothermiques verticales). Il faut comprendre par là des foreurs bien formés, attentifs aux dispositions légales et instruits des difficultés qu’ils risquent de rencontrer et des mesures à prendre en cas d’urgence, des équipements et des moyens pour prévenir les accidents et pour y remédier, des installations adéquates pour l’entreposage des substances utilisées et pour l’évacuation des déchets produits sur le chantier.

5 L’engin de forage doit être équipé de tout le matériel nécessaire pour intervenir en

cas de situation exceptionnelle. On accordera une attention particulière aux aquifères captifs et aux intrusions de gaz. Les matériaux utilisés doivent être adaptés à l’engin et au procédé de forage. Le déroulement chronologique des forages sera consigné par écrit par le chef d’équipe. 6. Si des eaux souterraines sont atteintes, l’entreprise de forage en informe immédiatement le géologue compétent et le service cantonal en charge de la protection des eaux, avant d’installer la sonde géothermique. Il en va de même dans toutes les autres circonstances susceptibles d’exercer un impact sur l’environnement, telles qu’intrusions de gaz, rencontre de cavités, de sites pollués ou de schistes bitumineux.

7 Dans le cas de forage à la boue, seuls des additifs sans danger pour l’environnement

sont admis.

8 Lors des travaux d’excavation et de forage, il faut veiller à ce que les machines de

chantier soient équipées de manière à éviter tout égouttage ou perte de carburant ou de lubrifiant. Les accidents concernant des substances susceptibles de polluer les eaux seront annoncées immédiatement à l’autorité en charge de la protection des eaux ou à la police si les substances écoulées ne peuvent pas être retenues par des moyens simples.

9 L’eau et la boue de forage récupérées doivent être éliminées conformément aux

principes de la protection des eaux et de l’environnement, selon les instructions de la commune (d’après la norme SIA 431 et l’OTD). L’évacuation de l’eau usée doit

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faire l’objet d’une autorisation communale. Elle transitera par un bassin de décantation suffisamment grand avant d’être déversée. La qualité des eaux à évacuer doit satisfaire aux dispositions de l’ordonnance sur la protection des eaux (annexe 3.3, ch. 23, OEaux).

10 Des échantillons du sous-sol seront prélevés selon les instructions de l’autorité

cantonale qui a délivré l’autorisation pour permettre de lever le profil du forage. Il y a lieu de consigner ses caractéristiques hydrogéologiques. A l’issue des travaux, le chef d’équipe établira un protocole de forage complet conformément à la norme SIA 384/6 (annexe A4-1). Ce protocole sera remis au mandant pour qu’il le transmette à l’autorité compétente.

11 Les réseaux de tuyaux enterrés doivent être durables et résistants à la corrosion. Ils

sont généralement constitués de matériaux plastiques. Tous les raccords enterrés, y compris le raccordement aux conduites de distribution, seront inséparables et résistants à la corrosion. La partie enterrée doit être homologuée pour les pressions qu’elle subira et soumise à une épreuve de pression. Les résultats de l’essai seront consignés dans un protocole d’essai et de réception conforme à la norme SIA 384/6 (annexe A4-2). Ce protocole sera remis au mandant pour qu’il le transmette à l’autorité compétente. 12. Aussitôt que la sonde géothermique est en place, le trou de forage est rempli complètement et sans discontinuité, du fond jusqu’à la surface, en injectant une suspension durcissante et non gélive. Pour ce faire, on utilisera un tuyau distinct, fixé au pied de la sonde, qui restera dans le trou de forage. Les valeurs indicatives figurant à l’annexe A7 sont applicables pour obtenir une suspension appropriée. La quantité de suspension injectée doit être notée. Si elle dépasse le double du volume du trou de forage, il faut interrompre le remplissage et informer l’autorité compétente.

13 Lorsqu’un forage échoue avant la mise en place de la sonde, il faut remplir le trou

de forage jusqu’au niveau du terrain en y injectant un matériau durablement étanche. Si la sonde est déjà en place, elle sera aussi entièrement noyée dans un matériau durcissant.

14 Seuls des liquides caloporteurs sans danger pour les eaux sont admis (voir an- Phase d’exploitation

15 Tous les systèmes fermés enterrés doivent être munis de dispositifs automatiques de

surveillance des fuites. En cas de fuite, la pompe de circulation se déclenche immédiatement et un signal de dysfonctionnement est émis. L’exploitant de l’installation est tenu de contrôler régulièrement si du liquide caloporteur s’en échappe. Dans ce cas, l’installation sera immédiatement mise hors service. Les défauts seront corrigés.

16 Lorsque de tels systèmes sont mis hors service, il faut vidanger le liquide calopor- Mise hors service

teur et l’éliminer de manière appropriée. Puis la sonde est entièrement noyée dans un matériau durcissant non gélif. L’autorité cantonale qui délivre les autorisations précisera les exigences applicables à la mise hors service.

3 > Sondes géothermiques 17

3.4 Obligations spécifiques

A l’intérieur des périmètres dans lesquels les obligations standard de protection des eaux souterraines sont insuffisantes, le canton peut définir des obligations supplémentaires (chapitre 3.2.2): 1. périmètres comprenant des aquifères peu épais situés dans un secteur AU de protection des eaux – insertion d’un tubage permanent ou d’obturateurs, ou cimentation sous pression, selon les instructions de l’autorité ou du géologue mandaté; 2. périmètres urbains situés à l’intérieur de la partie exploitable d’un secteur AU de protection des eaux, qui ne peuvent pas être exploités pour l’alimentation en eau potable. – limitation du nombre de sondes et/ou de leur profondeur et/ou du prélèvement de chaleur pour restreindre au maximum leur influence sur les nappes souterraines; – insertion d’un tubage permanent ou d’obturateurs, ou cimentation sous pression, selon les instructions de l’autorité ou du géologue mandaté; – utilisation d’eau comme liquide caloporteur (sans ajout d’antigel)

1. périmètres comprenant des aquifères superposés – limitation de la profondeur des sondes pour garantir que le forage se limite au niveau souterrain faisant l’objet de l’autorisation d’exploiter; 4. périmètres comprenant des eaux souterraines artésiennes: – limitation de la profondeur des sondes pour éviter que l’aquifère concerné ne soit perforé; – prévention de tout court-circuit hydraulique en appliquant un tubage permanent ou des obturateurs, ou en procédant à une cimentation sous pression, selon les instructions de l’autorité ou du géologue mandaté; 5. périmètres comprenant des nappes souterraines très minéralisées – limitation de la profondeur des sondes pour éviter que l’aquifère concerné ne soit perforé; – protection anticorrosion, adaptation de la composition des matériaux de remplissage aux eaux agressives. 6. périmètres dans lesquels la constitution géologique ou hydrogéologique du sous-sol est insuffisamment connue et périmètres localement karstifiés ou fissurés: – investigations hydrogéologiques supplémentaires.

2. périmètres déjà équipés d’installations souterraines – limitation de la profondeur des sondes pour éviter que ces installations ne soient menacées 8. périmètres posant vraisemblablement des problèmes géogènes importants (p. ex. gaz naturel, schistes bitumineux, formations fluantes) – limitation de la profondeur des sondes pour éviter de perforer ces formations

3. sites pollués – mesures empêchant que des polluants ne pénètrent dans les eaux souterraines (p. ex. insertion d’un tubage permanent)

Exploitation de la chaleur tirée du sol et du sous-sol OFEV 2009 18

4 > Circuits enterrés, corbeilles géothermiques, pieux énergétiques

4.1 Problèmes posés à la protection des eaux par les circuits enterrés et les

corbeilles géothermiques ainsi que les pieux énergétiques et les autres éléments thermoactifs

En règle générale, les circuits enterrés et les corbeilles géothermiques ainsi que les pieux énergétiques et les autres éléments thermoactifs ne posent pas de problème à la protection des eaux souterraines lorsqu’une distance de 2 m avec le niveau piézométrique le plus élevé que la nappe d’eau souterraine puisse atteindre est respectée. Les pieux énergétiques en contact avec les eaux souterraines sont traités – dans la mesure où ils peuvent être admis – comme des constructions situées dans un aquifère, conformément à la législation sur la protection des eaux.

Les circuits enterrés avec évaporation directe présentent, en raison des huiles lubrifiantes y circulant, plus de risques pour les eaux que les installations à saumure. C’est pourquoi on n’y recourra qu’en dernier lieu.

4.2 Evaluation du site

Pour autant qu’il y ait une distance d’au moins 2 m jusqu’au niveau piézométrique le plus élevé que la nappe puisse atteindre, l’installation de circuits enterrés et de corbeilles géothermiques ne nécessite pas d’autorisation au sens de la loi sur la protection des eaux, ni dans les secteurs AU de protection des eaux, ni dans les secteurs üB, à moins que les cantons n’en disposent autrement. En zone S3, une autorisation est en revanche requise en vertu de l’art. 32 OEaux. Lorsque les circuits enterrés et les corbeilles géothermiques se trouvent dans le sol et non dans le sous-sol, une autorisation peut en principe être accordée en zone S3.

Les pieux énergétiques et les autres éléments thermoactifs sont généralement traités dans le cadre de la procédure ordinaire d’octroi de permis de construire applicable aux pieux de fondation. L’installation et l’exploitation de pieux énergétiques dans un secteur AU de protection des eaux nécessite une autorisation au sens de l’art. 32 OEaux. En zone S3, ils peuvent être admis de cas en cas par l’autorité compétente si l’on peut garantir que l’eau potable ne subira aucune atteinte.

4 > Circuits enterrés, corbeilles géothermiques, pieux énergétiques 19

4.3 Exigences

Lors des travaux d’excavation, il faut veiller à ce que les machines de chantier soient Phases de conception équipées de manière à éviter tout égouttage ou perte de carburant ou de lubrifiant. Les et de constrution accidents concernant des substances susceptibles de polluer les eaux seront annoncés immédiatement à l’autorité en charge de la protection des eaux ou à la police si les substances écoulées ne peuvent pas être retenues par des moyens simples.

L’eau et la boue de forage récupérées doivent être éliminées conformément aux principes de la protection des eaux et de l’environnement, selon les instructions de la commune (d’après la norme SIA 431 et l’OTD). L’évacuation de l’eau usée doit faire l’objet d’une autorisation communale. Elle transitera par un bassin de décantation suffisamment grand avant d’être déversée. La qualité des eaux à évacuer doit satisfaire aux dispositions de l’ordonnance sur la protection des eaux (annexe 3.3, ch. 23, OEaux).

Les réseaux de tuyaux enterrés doivent être durables et résistants à la corrosion. Ils sont généralement constitués de matériaux plastiques. Tous les raccords enterrés, y compris le raccordement aux conduites de distribution, seront inséparables et résistants à la corrosion. La partie enterrée doit être homologuée pour les pressions qu’elle subira et soumise à une épreuve de pression. Les résultats de l’essai seront consignés dans un protocole d’essai et de réception conforme à la norme SIA 384/6 (annexe A4-2). Ce protocole sera remis au mandant pour qu’il le transmette à l’autorité compétente.

Seuls des liquides caloporteurs sans danger pour les eaux sont admis (voir annexe A6). Phase d’exploitation Cela s’applique par analogie aux installations à évaporation directe, au cas où celles-ci et mise hors service sont admises par les cantons: elles ne devraient fonctionner, dans la mesure du possible, qu’avec des agents réfrigérants naturels; la proportion d’huile lubrifiante sera aussi faible que la technique le permet.

Tous les systèmes fermés enterrés doivent être munis de dispositifs automatiques de surveillance des fuites. En cas de fuite, la pompe de circulation se déclenche immédiatement et un signal de dysfonctionnement est émis. L’exploitant de l’installation est tenu de contrôler régulièrement si du liquide caloporteur s’en échappe. Dans ce cas, l’installation sera immédiatement mise hors service. Les défauts seront corrigés.

Lorsque de tels systèmes sont mis hors service, il faut vidanger le liquide caloporteur et Mise hors service l’éliminer de manière appropriée. L’autorité cantonale qui délivre les autorisations précisera les exigences applicables à la mise hors service.

Exploitation de la chaleur tirée du sol et du sous-sol OFEV 2009 20

5 > Exploitation de la chaleur des eaux souterraines

5.1 Problèmes posés à la protection des eaux par l’exploitation de la chaleur des

eaux souterraines

L’exploitation d’aquifères à des fins de chauffage ou de refroidissement présente un risque pour la qualité des eaux souterraines lorsque la construction et l’exploitation des installations ne sont pas appropriées. Des polluants peuvent emprunter le dispositif de restitution pour atteindre les eaux souterraines sans qu’on le remarque, en cas de défaut dans le système ou d’accident concernant des liquides pouvant polluer les eaux.

Compte tenu de l’intérêt public prépondérant, les différents besoins seront soigneusement évalués (pesée des intérêts). Les installations devront impérativement être construites et entretenues de manière appropriée. On privilégiera les grandes installations centralisées.

5.2 Evaluation du site

5.2.1 Périmètres dans lesquels l’exploitation de la chaleur des eaux souterraines est en principe

admise (autorisation assortie d’obligations standard)

Périmètres peu ou pas propices à l’exploitation d’eau potable, dans lesquels tout danger pour les eaux peut être exclu selon toute vraisemblance (aucun site pollué ni danger dû à des crues):

1. secteurs de protection des eaux üB, tels que périmètres comprenant un aquifère de qualité naturellement insuffisante pour l’alimentation en eau potable; 2. périmètres comprenant des aquifères peu épais (techniquement inexploitables pour l’alimentation en eau potable) situés dans un secteur AU de protection des eaux; 3. périmètres urbains situés à l’intérieur de la partie exploitable d’un secteur AU de protection des eaux qui ne peuvent pas être exploités pour l’alimentation en eau potable.

Les obligations standard applicables à ces périmètres sont exposées au chapitre 5.3.

5 > Exploitation de la chaleur des eaux souterraines 21

5.2.2 Périmètres dans lesquels l’exploitation de la chaleur des eaux souterraines peut être admise

moyennant certaines obligations spécifiques

1. périmètres comprenant des aquifères superposés; 2. périmètres dans lesquels la constitution géologique ou hydrogéologique du sous-sol est insuffisamment connue; 3. périmètres exposés à un danger de crue; 4. périmètres à densité élevée d’exploitation des eaux souterraines; 5. périmètres équipés d’installations souterraines; 6. périmètres comprenant des nappes souterraines très minéralisées; 7. sites pollués

5.2.3 Périmètres dans lesquels l’exploitation de la chaleur des eaux souterraines n’est pas admise

1. zones de protection des eaux souterraines; 2. périmètres de protection des eaux souterraines; 1. périmètres comprenant des eaux souterraines artésiennes.

5.3 Obligations générales concernant l’exploitation de la chaleur des

eaux souterraines (obligations standard)

1 L’eau doit être prélevée au moyen d’une installation comprenant un regard étanche Phases de conception

aux dimensions minimales suivantes (voir annexe A2-1): et de construction – diamètre: 1,0 m – profondeur: 1,5 m – surélévation au-dessus du terrain avoisinant: 0,3 m – ou application d’un couvercle étanche et installation d’un puisard pour la pompe. Le regard doit être muni d’un couvercle verrouillable marqué (mention «Eau souterraine») et d’un sol étanche comprenant un puisard pour la pompe et pour le nettoyage. Le passage des conduites d’entrée et de sortie, à travers le fond du regard, sera équipé d’un manchon étanche. Le puits filtrant doit être constitué de matériau durable et résistant à la corrosion (p. ex. matière plastique telle que PVC).

2 L’eau doit être restituée par une installation distincte (puits d’infiltration, galerie

d’infiltration ou puits d’injection), en respectant l’ordre de priorité suivant: – infiltration diffuse dans la zone non saturée située sous la couche de couverture (galerie d’infiltration); – infiltration ponctuelle dans la zone non saturée située sous la couche de couverture (puits d’infiltration); – infiltration directe dans la zone saturée située sous la couche de couverture (puits d’injection). Le regard sera exécuté, par analogie, en respectant les directives exposées au point 1 (voir annexe A2-2). Le couvercle portera la mention «Infiltration».

Exploitation de la chaleur tirée du sol et du sous-sol OFEV 2009 22

3 L’eau utilisée doit être restituée dans son intégralité, sans avoir été polluée, dans

l’aquifère où elle a été prélevée. Si ce n’est pas possible, l’eau sera restituée dans l’émissaire correspondant. 4. L’installation de restitution ne devra en aucun cas recevoir des eaux météoriques, sous réserve de dispositions autres précisées dans la concession. 5. Les regards doivent toujours être accessibles pour les contrôles périodiques requis. 6. Seules des pompes d’alimentation lubrifiées à l’eau sont admises. 7. L’ensemble du système de prélèvement et de restitution d’eau doit être fermé. L’autorité cantonale précisera les installations qui doivent comprendre un circuit intermédiaire (entre l’eau souterraine et la destination de la chaleur).

8 Les autorisations pour les installations exploitant la chaleur des eaux souterraines

par pompage nécessitent un rapport hydrogéologique préalable. Celui-ci décrira l’extension, l’épaisseur, la perméabilité et la productivité de l’aquifère, ainsi que la courbe de température, la direction d’écoulement, la vitesse d’écoulement et le chimisme des eaux souterraines. Les effets possibles sur des installations voisines seront aussi étudiés (annexe A3-3).

9 L’apport ou le prélèvement de chaleur ne doit pas modifier la température des eaux

souterraines de plus de 3 °C par rapport à l’état naturel. La variation peut être supérieure à 3 °C aux alentours immédiats, soit dans un rayon de 100 m au maximum.

10 Contrôle périodique des puits (au moins tous les quatre ans) Phase d’exploitation

11 La régénération d’un puits exploitant un aquifère doit bénéficier d’une autorisation

au sens de la loi sur la protection des eaux si des produits chimiques sont utilisés.

12 Lorsqu’une installation visant à exploiter la chaleur des eaux souterraines est mise Mise hors service

hors service, le puits de pompage et le puits de restitution (infiltration) doivent être comblés de manière appropriée. L’autorité cantonale qui délivre les autorisations précisera les exigences applicables à la mise hors service.

5 > Exploitation de la chaleur des eaux souterraines 23

5.4 Obligations spécifiques

1 Périmètres comprenant des aquifères superposés

– limitation de la profondeur des forages pour éviter que l’aquifère inférieur ne soit perforé. 2. périmètres dans lesquels la constitution géologique ou hydrogéologique du sous-sol est insuffisamment connue – réalisation des investigations nécessaires.

1. périmètres exposés à un danger de crue – surélévation des regards (puits de pompage et de restitution) adaptée à la situation. 4. périmètres à densité élevée d’exploitation des eaux souterraines – détermination de la chaleur pouvant encore être prélevée sans concurrencer les utilisations existantes. 5. périmètres équipés d’installations souterraines – limitation de la profondeur des forages pour éviter que ces installations ne soient menacées. 6. périmètres comprenant des nappes souterraines très minéralisées – restitution dans la formation dont on a retiré l’eau.

2. sites pollués – mise en œuvre de mesures empêchant la mobilisation des polluants; – restitution de l’eau dans le sous-sol non pollué.

Exploitation de la chaleur tirée du sol et du sous-sol OFEV 2009 24

> Annexes A1 Description du système

A1-1 Qu’est-ce que la chaleur terrestre?

La chaleur terrestre est l’énergie stockée sous forme de chaleur sous la surface solide de la Terre. Elle provient principalement du flux de chaleur dirigé de l’intérieur de la Terre vers sa superficie et de l’énergie calorifique rayonnée par le soleil. Le flux de chaleur terrestre est notamment dû à l’énergie libérée lors de la formation de la Terre et à celle qui est dégagée par la désintégration d’isotopes radioactifs. Au-dessous de la tranche influencée par le rayonnement solaire, soit à plus de 20 m du sol, la température croît en moyenne de 3 °C par 100 m de profondeur.

L’exploitation de l’énergie géothermique vise principalement à transporter de la chaleur des profondeurs à la surface de la Terre en utilisant des technologies appropriées. Dans certaines régions, cela se produit naturellement (p. ex. sources thermales) ou à l’occasion d’un ouvrage construit dans un autre but (p. ex. eaux drainées par des tunnels). Mais dans la grande majorité des cas, la chaleur terrestre doit être extraite au moyen d’installations techniques (p. ex. forages) et transportée à la surface par un fluide (p. ex. système de circulation d’eau).

En règle générale, plus la température qu’on veut atteindre est élevée, plus il faut forer profondément.

En Suisse, la chaleur terrestre est le plus souvent exploitée à l’aide de pompes à chaleur. La source calorifique est le sous-sol. On recourt généralement à l’installation de sondes géothermiques ou de capteurs horizontaux. L’utilisation directe (sans pompe à chaleur) est possible si la température exploitée correspond exactement à la température requise par l’usage prévu.

> Annexes 25

Fig. 1 > Zones d’influence des flux de chaleur solaire et terrestre Au-dessous de 20 mètres, la température croît continuellement. Les températures mentionnées sont des valeurs indicatives, qui peuvent varier de cas en cas.

Exploitation de la chaleur tirée du sol et du sous-sol OFEV 2009 26

A1-2 Comment fonctionne une pompe à chaleur?

Une pompe à chaleur est un appareil qui réchauffe la chaleur prélevée au départ dans l’environnement. Les pompes à chaleur servent à chauffer des bâtiments, à préparer de l’eau chaude et à toutes sortes de procédés industriels. Les pompes à chaleur recourent au même principe que les réfrigérateurs et les congélateurs. La différence réside uniquement dans le mode d’exploitation. Dans un réfrigérateur, la chaleur est extraite de l’intérieur et transmise à l’extérieur, alors qu’elle est «pompée» d’un milieu extérieur vers l’intérieur d’un bâtiment dans le chauffage au moyen d’une pompe à chaleur.

Fig. 2 > Schéma de principe d’une pompe à chaleur 1: dans l’évaporateur, l’agent réfrigérant à basse température prélève de l’énergie à la source de chaleur (p. ex. sonde géothermique) et s’évapore; 2: le compresseur comprime, en utilisant de l’énergie électrique, l’agent réfrigérant à l’état de vapeur, ce qui le réchauffe; 3: dans le condenseur, l’agent réfrigérant à l’état de vapeur «à haute température» transmet son énergie thermique au système de chauffage, ce qui le fait retourner à l’état liquide (condensation); 4: à la soupape de détente, l’agent réfrigérant se détend et sa température s’abaisse encore. Puis le cycle reprend à l’évaporateur.

énergie électrique

chaleur de chaleur de chauffage l’environnement

A1-3 Fonctionnement des sondes géothermiques

Les sondes géothermiques sont installées dans des forages de l’ordre de 100 m à 400 m de profondeur, pour un diamètre jusqu’à 160 mm. Elles se composent généralement de couples de tubes en U en matière plastique, qui sont connectés à une pompe à chaleur par un circuit collecteur proche de la surface. L’installation comprend donc trois circuits distincts:

1. le circuit de la source de chaleur, rempli d’un fluide caloporteur; 2. le circuit de travail de la pompe à chaleur, rempli d’un agent réfrigérant; 3. le circuit d’exploitation du système de chauffage.

> Annexes 27

Fig. 3 > Schéma de principe d’une sonde géothermique, avec indication des températures dans le sous-sol et à l’intérieur du système Les températures mentionnées sont des valeurs indicatives, qui peuvent varier de cas en cas.

eau chaude: 55–65° C chauffage: 30–65° C

utilisation: 0 ... +8° C

restitution: –3 ... +5° C pompe à chaleur 10 m: 10° C

électricité sonde géothermique

25 % température du sous-sol

100 m: 13° C

chaleur terrestre 100 % 75 % chaleur de chauffage 200 m: 16° C

pompe à chaleur

300 m: 19° C

Capables de produire de la chaleur ou du froid, les sondes géothermiques peuvent servir au chauffage ou au refroidissement. Le fonctionnement du circuit de la source de chaleur et du circuit d’exploitation nécessite des pompes de circulation.

L’espace entre les tubes en U et les parois du forage qui subsiste lorsque les sondes ont été installées est entièrement rempli d’un coulis d’injection composé de bentonite et de ciment. Ce procédé permet, d’une part, d’assurer la liaison thermique entre les sondes et le sous-sol et, d’autre part, d’empêcher la modification des écoulements souterrains. Pour des raisons de protection des eaux souterraines, la mise en communication d’aquifères superposés ainsi que l’introduction depuis la surface de liquides pouvant polluer les eaux sont interdits par la loi.

Si l’installation est correctement dimensionnée et utilisée, l’exploitation d’une pompe à chaleur influence très peu l’équilibre thermique du terrain. La régénération du sous-sol est principalement assurée par conduction calorifique, ainsi que par transport de chaleur via la nappe dans la tranche saturée du sous-sol.

Les tubes thermiques constituent un cas particulier de sondes géothermiques. Il s’agit de tubes métalliques simples, fermés, généralement gainés de matériaux plastiques, qui sont remplis d’un fluide caloporteur (p. ex. CO2 ou ammoniaque), ce qui permet de les

Exploitation de la chaleur tirée du sol et du sous-sol OFEV 2009 28

exploiter sans pompage. Comme les sondes géothermiques, les tubes thermiques fonctionnent en circuit fermé et sont introduits dans le sous-sol en pratiquant un forage. Ils ne sont généralement utilisables que comme source de chaleur.

A1-4 Fonctionnement des circuits enterrés, des corbeilles géothermiques et des pieux énergétiques

Dans le cas des circuits enterrés, les tuyaux en matière plastique servant au transfert de chaleur sont posés horizontalement à une profondeur maximale de 2 m sous le niveau du sol. Fonctionnant selon le même principe que les sondes géothermiques, ils sont moins fréquemment mis en œuvre en raison de la grande surface qu’ils nécessitent. Les circuits enterrés exploitent principalement l’énergie calorifique rayonnée par le soleil. Un mélange d’eau et de produit antigel y circule. Ils peuvent produire aussi bien de la chaleur que du froid.

Fig. 4 > Schéma de principe d’une pompe à chaleur couplée à un circuit enterré

pompe à chaleur

circuit enterré

Les circuits enterrés peuvent aussi être mis en œuvre comme évaporateurs directs (p. ex. avec du propane). Dans ce cas, l’agent réfrigérant passant par la pompe à chaleur est acheminé directement dans le sol, où il s’évapore, généralement en empruntant des tuyaux en cuivre gainés de matériaux plastiques. Notons que les agents réfrigérants utilisés contiennent habituellement des lubrifiants à base d’huile pouvant présenter un danger pour les eaux souterraines.

Les pieux énergétiques (pieux géothermiques) sont des pieux de fondation (forés ou battus) contenant des tuyaux utilisés pour transférer de la chaleur. Ils sont introduits dans des pieux en béton coulé sur place ou dans des pieux évidés, avant de procéder à l’injection. Ils peuvent produire aussi bien de la chaleur que du froid. Les pieux énergétiques ne sont utilisés que pour les bâtiments nécessitant des fondations sur pieux.

Une solution de substitution aux pieux énergétiques consiste à utiliser des éléments en béton en contact avec le sol (géostructures). Dans ce cas, la chaleur est généralement extraite par des éléments de construction immergés dans la partie saturée du sous-sol.

> Annexes 29

Les pieux énergétiques, comme d’autres éléments thermoactifs placés dans le sous-sol, exploitent le déplacement en profondeur de la température superficielle: la température maximale de l’été se trouve entre 2 et 4 m du sol au début de l’hiver suivant, tandis que la situation s’inverse au printemps: c’est alors le «froid hivernal» qui est exploitable à cette profondeur.

Dans le cas des corbeilles géothermiques, des tuyaux de gros diamètre sont placés dans le terrain excavé. Des tubes en spirale sont disposés à l’intérieur des tuyaux, puis l’ensemble est comblé. Ce système est inclus dans les circuits enterrés en raison de sa position proche de la surface.

Fig. 5 > Schéma de principe d’une pompe à chaleur couplée à des corbeilles géothermiques

pompe à chaleur

corbeilles géothermiques

A1-5 Fonctionnement des pompes à chaleur eau-eau

Si les conditions hydrogéologiques sont favorables, on peut aussi exploiter directement l’eau des nappes souterraines pour en extraire de la chaleur. Dans ce cas, un puits de pompage est aménagé dans la nappe, sous la direction d’un bureau d’hydrogéologues. L’eau est prélevée par une pompe immergée, puis acheminée vers la pompe à chaleur. L’eau refroidie est ensuite rendue à l’aquifère exploité au moyen d’un ouvrage d’infiltration (puits ou tranchée). Pour éviter tout court-circuit thermique, le puits de pompage et l’ouvrage d’infiltration devront être correctement implantés, à une distance suffisante qui sera fixée par l’hydrogéologue en fonction des caractéristiques de l’aquifère et du débit prélevé. Les sources peuvent également être utilisées comme source de chaleur, sous réserve du respect du droit des tiers.

Les pompes à chaleur eau-eau peuvent tirer parti toute l’année d’une source de chaleur à température constante, de 8 à 10 °C. En règle générale, et elles permettent d’éviter les pertes de chaleur pouvant se produire dans le sous-sol (par ex. lors du passage dans les sondes du liquide caloporteur réchauffé en profondeur vers la surface plus froide). L’exploitation de l’eau des nappes permet d’obtenir un coefficient de performance annuel élevé, ce qui est économiquement intéressant par rapport aux sondes géothermiques, particulièrement pour les installations d’une puissance calorifique à partir de

Exploitation de la chaleur tirée du sol et du sous-sol OFEV 2009 30

10 kW. C’est pourquoi l’extraction de chaleur au moyen d’une pompe à chaleur eaueau est recommandée dès qu’un aquifère approprié est proche de la surface. Comme les coûts de construction et d’exploitation des puits croissent considérablement avec leur profondeur, le seuil de rentabilité de l’exploitation des nappes d’eau souterraine se situe le plus souvent entre 20 et 50 m, selon la taille de l’installation et les caractéristiques du sous-sol.

Les installations de grande puissance thermique sont généralement exploitées et entretenues par des professionnels. C’est pourquoi leur fonctionnement est généralement plus sûr que celui des petites installations équipant les villas.

Le débit pompé, principalement tributaire des caractéristiques hydrogéologiques locales, doit être garanti en période d’étiage et de bas niveau de nappe pour assurer le bon fonctionnement de la pompe à chaleur tout au long de l’année. Ce débit est de l’ordre de 0,3 m³/h par kW de puissance à l’évaporateur, pour un refroidissement de la nappe (production de chaleur) ou un échauffement (production de froid) de 6 degrés Kelvin au maximum. A titre d’exemple, un débit de 1, 2 l/s (72 l/min) est suffisant pour une villa dont les besoins calorifiques sont de l’ordre de 15 kW.

L’utilisation de ce type de pompe peut être restreinte en raison des propriétés des eaux souterraines. Les eaux peu oxygénées riches en fer et/ou en manganèse risquent en effet de provoquer des dépôts dans le puits, tandis que les eaux agressives sont susceptibles de corroder l’échangeur de chaleur. C’est pourquoi les propriétés chimiques de l’eau prélevée doivent être contrôlées à l’aide de paramètres choisis.

Fig. 6 > Schéma de principe d’une pompe à chaleur eau-eau

Source: Bundesverband Wärmepumpe e.V.

> Annexes 31

A2 Schémas

A2-1 Schéma d’un puits de pompage

couvercle étanche et verrouillable portant Ø min. 60cm la mention «Eau souterraine» avec fermeture à barre / vis ou surélévation du surélévation regard et puisard pour la pompe éventuelle min. 30cm niveau du terrain

étanchéité soigneusement appliquée

dans le regard de visite, les joints entre les tubes en ciment et les passages des tuyaux doivent être étanches.

puisard éventuel pour la pompe

min. 20 cm

plancher en béton dessous du niveau de

argile étanche tuyau plein jusqu'aula nappe rabattue

niveau piézométrique au repos

niveau piézométrique en exploitation tuyau filtrant

couvercle sur le tuyau filtrant, vissé lorsque le gravier filtrant puits filtrant se trouve à (trié, lavé et adapté) l'intérieur d'un bâtiment tuyau plein autour de

pompe d'alimentation plancher en béton la pompe

tuyau filtrant tuyau filtrant

détail de la tête du puits boue min. 1 m tuyau plein dépotoir à

Exploitation de la chaleur tirée du sol et du sous-sol OFEV 2009 32

A2-2 Schéma d’un ouvrage de restitution

Ø min. 100cm couvercle étanche et verrouillable portant la mention «Infiltration» avec fermeture à Ø min. 60cm barre / vis ou surélévation du regard et surélévation puisard pour la pompe éventuelle min. 30cm niveau du terrain

étanchéité soigneusement appliquée: remplissage avec des matériaux d'excavation pas ou peu perméables

puisard éventuel pour la pompe comblement min. 20 cm

plancher en béton

argile étanche

Ø tuyau filtrant: min.

niveau piézométrique min. couvercle étanche et verrouillable portant la mention « Infiltration » avec fermeture à barre / vis ou surélévation du regard et puisard pour la pompe profondeur d'immersion surélévation éventuelle min. 30cm niveau du terrain exemple de puits d'injection

étanchéité soigneusement appliquée: remplissage avec des matériaux d'excavation pas ou peu perméables (>

couvercle sur le tuyau d'infiltration)

filtrant, vissé lorsque le bord du remblayage puits filtrant se trouve à (selon la capacité variable

l'intérieur d'un bâtiment galets sur 30 – 80 cm sous-sol apte à l'infiltration plancher en béton fondations éventuelles tuyau filtrant variable (selon la capacité d'infiltration) détail de la tête du puits exemple de puits d'infiltration

> Annexes 33

A3 Formulaires de demande d’autorisation

A3-1 Sondes géothermiques, circuits enterrés, corbeilles géothermiques et pieux énergétiques

Demande d’autorisation pour la construction et l’exploitation d’une installation géothermique fermée

Maître de l’ouvrage:

Nom et prénom/société: .................................................................................................................................................... Rue: ....................................................................................... Tél.: ............................................................................. Commune: ............................................................................. NPA: ............................................................................

Requérant:

Nom et prénom/société: .................................................................................................................................................... Collaborateur/collaboratrice: ............................................................................................................................................. Rue: ....................................................................................... Tél.: ............................................................................. Commune: ............................................................................. NPA: ............................................................................ e-mail: ...............................................................................................................................................................................

Adresse de facturation (si différente de celle du maître de l’ouvrage):

Nom et prénom/société: .................................................................................................................................................... Rue: ....................................................................................... Tél.: ............................................................................. Commune: ............................................................................. NPA: ............................................................................

Relevé du profil de forage/hydrogéologue conseil:

Nom et prénom/société: .................................................................................................................................................... Collaborateur/collaboratrice: ............................................................................................................................................. Rue: ....................................................................................... Tél.: ............................................................................. Commune: ............................................................................. NPA: ............................................................................

Emplacement de l’installation:

Commune: ............................................................................. NPA: ............................................................................ Rue: ....................................................................................... N° du bien-fonds: ........................................................ Coordonnées: ........................................................................................................................................................ (±10 m) Objet (villa, logement collectif, etc.) .................................................................................................................................

Exploitation de la chaleur tirée du sol et du sous-sol OFEV 2009 34

Pompe à chaleur:

Agent réfrigérant: .................................................................. Quantité: .................................................................. kg Puissance calorifique: .......................................................kW Puissance frigorifique:............................................ kW Introduction de chaleur dans le sol: oui non Consommation d’électricité: .................................. kW (à des fins de refroidissement) Label de qualité: oui non

Sondes géothermiques: Entreprise de forage: ................................................... ...................................................................................... Matériau de remplissage: Mélange standard Produit fini: ........................................................... Entreprise certifiée: oui non Type de certificat: ........................................................

Circuits enterrés: Marque/type ................................................................. ...................................................................................... Installateur:................................................................... ......................................................................................

Corbeilles géothermiques: Marque/type ................................................................. ...................................................................................... Installateur:................................................................... ......................................................................................

Pieux énergétiques: Type:............................................................................. Fabricant: ..................................................................... Entreprise (forage/fourniture): ..................................... ...................................................................................... Matériau (tuyaux): ....................................................... Longueur des pieux: ....................................................

Liquide caloporteur: .............................................................. Quantité: ............................................................. litres Concentration: .................................................................. % Pression nominale: ................................................. bar Chauffage de piscine extérieure: Oui Non

> Annexes 35

Mesures de sécurité et possibilités de contrôle:

Circuit de la sonde Contrôleur de pression/de niveau Vannes de fermeture (Chaque sonde, pieu, corbeille et circuit enterré doit pouvoir être fermé individuellement.) Indication de la température

Lieu, date: ....................................................................................................................

Signatures: Le requérant/la requérante: Pour le maître de l’ouvrage:

........................................................................................... .....................................................................................

: Impératif

à joindre à ce formulaire:

: Un plan à l’échelle 1: 5000–1: 25 000 avec emplacement de l’installation : Un extrait du plan cadastral avec emplacement de la sonde/des sondes : Matériel de remplissage utilisé

Exploitation de la chaleur tirée du sol et du sous-sol OFEV 2009 36

A3-2 Exploitation de la chaleur des eaux souterraines

Demande d’autorisation concernant des sondages forés et des essais de pompage visant à construire une installation de pompage d’eau souterraine

Maître de l’ouvrage

Nom et prénom/société: ..................................................................................................................................................... Rue: ........................................................................................ Tél.: .............................................................................. Commune: ............................................................................. NPA: ............................................................................

Hydrogéologue conseil:

Nom et prénom/société: ..................................................................................................................................................... Rue: ........................................................................................ Tél.: .......................................................................... … Commune: ............................................................................. NPA: ........................................................................ … Collaborateur/collaboratrice: ................................................. Fax: .......................................................................... …

Emplacement des sondages:

Commune: ......................................................................................................................................................................... Rue/lieu-dit: ....................................................................................................................................................................... Secteur de protection des eaux: ......................................................................................................................................... Site potentiellement contaminé: oui non n° .................................................................................. Secteur d’activité si zone industrielle et artisanale: ...........................................................................................................

Propriétaire du terrain Nom et adresse n° de parcelle Coordonnées Prof. du forage [m] Equipement du forage

Début approximatif des travaux de forage.: ....................................................................................................................... Durée des essais de pompage prévus: ................................................................................................................................ Débits retirés lors des essais de pompage (min/max en l/min.): ........................................................................................ Lieu d’acheminement de l’eau pompée: ............................................................................................................................ Analyse de l’eau souterraine prévue: oui non

> Annexes 37

Date: ............................................................................................................................................................................................

Signature: ............................................................................................................................................................................................

Requérant(e): ............................................................................................................................................................................................

Annexe:

> Un plan à l’échelle 1: 5000–1: 25 000 avec emplacement de l’installation > Un extrait du plan cadastral (p. ex. 1: 500 ou 1: 1000) avec emplacement des sondages forés > Autres: …

Exploitation de la chaleur tirée du sol et du sous-sol OFEV 2009 38

A3-3 Demande d’autorisation pour construire et exploiter une installation utilisant la chaleur des eaux souterraines

Maître de l’ouvrage:

Nom et prénom / société: ................................................................................................................................................... Rue: ........................................................................................ Tél.: .............................................................................. Commune: ............................................................................. NPA: ............................................................................ e-mail: ................................................................................................................................................................................

Propriétaire du terrain:

Nom et prénom / société: ................................................................................................................................................... Collaborateur/collaboratrice: ............................................................................................................................................. Rue: ........................................................................................ Tél.: .............................................................................. Commune: ............................................................................. NPA: ............................................................................

Demande déposée par:

Nom et prénom / société: ................................................................................................................................................... Rue: ........................................................................................ Tél.: .............................................................................. Commune: ............................................................................. NPA: ............................................................................

Auteur du projet:

Nom et prénom / société: ................................................................................................................................................... Rue: ........................................................................................ Tél.: .............................................................................. Commune: ............................................................................. NPA: ............................................................................

Hydrogéologue conseil:

Nom et prénom / société: ................................................................................................................................................... Collaborateur/collaboratrice: ............................................................................................................................................. Rue: ........................................................................................ Tél.: .............................................................................. Commune: ............................................................................. NPA: ............................................................................

Emplacement du captage:

Commune: ............................................................................. NPA: ............................................................................ Rue: ........................................................................................ n°Cadastral du terrain: ................................................. Coordonnées: ............................................................................................................................................... (à 10 m près) Objet: (villa, logement collectif, etc.) ................................................................................................................................

> Annexes 39

Emplacement de la pompe à chaleur:

Commune: ............................................................................. NPA: ............................................................................ Rue: ....................................................................................... G Numéro du terrain: ..................................................

Pompe à chaleur:

Fournisseur: ........................................................................... Typ: ............................................................................. Agent réfrigérant: .................................................................. Quantité: ................................................................. kg Puissance calorifique: ..................................................... kW Puissance frigorifique: ......................................... kW Introduction de chaleur dans l’aquifère: oui non Consommation d’électricité: ................................. kW (à des fins de refroidissement) Label de qualité: oui non

Circuit intermédiaire:

Liquide caloporteur: ..........................................................................................................................................................

Exploitation de l’aquifère (système indirect avec circuit intermédiaire):

Fournisseur de la pompe immergée: ..................................... Typ: ............................................................................. Prélèvement max. d’eau: ...............................................l/min Profondeur: ......................................... m (en sous-sol)

Utilisation à fin de chauffage:

Température minimale de l’eau avant utilisation: ........................................................................................................ °C Température minimale de restitution: .......................................................................................................................... °C Refroidissement maximal de l’eau: .............................................................................................................................. °C Puissance calorifique maximale tirée de l’eau: .......................................................................................................... kW Prélèvement annuel maximal de chaleur dans les eaux: ........................................................................................... kWh

Utilisation à fin de refroidissement:

Température maximale de l’eau avant utilisation: ....................................................................................................... °C Température maximale de restitution: .......................................................................................................................... °C Réchauffement maximal de l’eau: ................................................................................................................................ °C Chaleur maximale transmise à l’eau: ......................................................................................................................... kW Restitution annuelle maximale de chaleur dans les eaux: ....................................................................................... kWh

Exploitation de la chaleur tirée du sol et du sous-sol OFEV 2009 40

Mesures de sécurité et possibilités de contrôle:

Pompe à chaleur : Contrôleur de haute/basse pression

Circuit intermédiaire : Contrôleur de pression Manomètre Vase d’expansion

Circuit d’eau : Contrôleur de température : Dispositif de fermeture automatique : Dispositif de mesure de la température Contrôleur d’écoulement Robinets pour le prélèvement d’échantillons

Lieu, date: ..........................................................................................................................................................................

Signatures: Le requérant/la requérante: Pour le maître de l’ouvrage:

.......................................................................................... .....................................................................................

: Impératif

Documents à transmettre au service cantonal compétent pour ce projet:

: Etude hydrogéologique préalable, effectuée par: ........................................................................................................... : Demande d’autorisation concernant des sondages forés et des essais de pompage, y compris un plan d’ensemble et une copie du cadastre avec emplacement des sondages forés, établie par:.......................................... : Protocole de forage, établi par: ...................................................................................................................................... : Protocole d’essai de pompage avec courbe(s) de rabattement, établi par: ..................................................................... : Preuve de conformité légale du refroidissement/réchauffement de l’aquifère, établie par ...........................................................................................................................................................................

> Annexes 41

A4 Protocoles

A4-1 Protocole de forage

Téléchargement du formulaire: www.fws.ch/

Exploitation de la chaleur tirée du sol et du sous-sol OFEV 2009 42

A4-2 Protocole d’essai et de réception de sonde(s) géothermique(s)

Téléchargement du formulaire: http://www.fws.ch/

> Annexes 43

A4-3 Profil de forage

Téléchargement du formulaire: www.fws.ch/

Exploitation de la chaleur tirée du sol et du sous-sol OFEV 2009 44

Téléchargement du formulaire: www.fws.ch/

> Annexes 45

A5 Indications à l’intention des maîtres d’ouvrages

Lorsque l’implantation d’une sonde géothermique est envisagée, il faut savoir que le risque lié au site est assumé par le maître de l’ouvrage. Si, lors du forage, se pose un problème dû à la présence d’une nappe artésienne ou de gaz naturel, il incombe au maître de l’ouvrage d’y remédier, ce qui peut s’avérer très onéreux. Aussi est-il vivement recommandé de contracter une assurance contre ce risque.

Tous les systèmes fermés enterrés doivent être équipés d’un dispositif automatique de surveillance des fuites. En cas de fuite, la pompe de circulation se déclenche immédiatement et un signal de dysfonctionnement est émis. L’exploitant de l’installation est tenu de contrôler régulièrement si du liquide caloporteur s’en échappe. Dans ce cas, l’installation sera immédiatement mise hors service.

Lorsque de tels systèmes sont mis hors service, il faut vidanger le liquide caloporteur et l’éliminer de manière appropriée. Puis la sonde est entièrement noyée dans un matériau durcissant non gélif. L’autorité cantonale qui délivre les autorisations précisera les exigences applicables à la mise hors service.

Exploitation de la chaleur tirée du sol et du sous-sol OFEV 2009 46

A6 Liste des agents caloporteurs

Les produits contenant les substances de base suivantes conviennent comme agents caloporteurs:

> propylène glycol > éthylène glycol > polyéthylène glycol > alcool éthylique (éthanol) > alcool méthylique (méthanol) > chlorure de calcium > chlorure de magnésium > chlorure de potassium > carbonate de potassium > acétate de potassium > formiate de potassium > chlorure de sodium > carbonate de sodium

Dans les fluides caloporteurs, aucune substance peu biodégradable, ni composé chloré, ni sel de métal lourd ne peut être utilisé comme additif (p. ex. comme inhibiteur de corrosion).

> Annexes 47

A7 Exigences posées au remplissage des sondes géothermiques Le remplissage des sondes géothermiques doit satisfaire aux exigences suivantes:

1 Stabilité du mélange

– Le mélange doit être suffisamment thixotrope et ne permettre aucune sédimentation ni séparation des composants. – Retrait: max. 2 % de la profondeur du forage, pour un maximum de 5 m

2 Facteur de perméabilité maximal

3 Densité de la suspension

– La densité du produit fini n’est pas imposée. Le fabricant prescrit une densité minimale pour la suspension. Ses indications concernant le mélange doivent être respectées strictement. – Mélange sur le chantier: poids spécifique de la suspension égal à 1,1–1,2 g/cm³ à l’entrée dans le trou de forage – Un protocole de mélange sera établi. Le poids du mélange doit être contrôlé sur le chantier au moyen d’une balance de ménage et d’un récipient étalonné.

4 Durabilité

– Résistance aux sulfates: doit être garantie dans les roches sulfatées. Directives émises par les services compétents

5 Résistances initiale et finale

– Résistance à la pression après 3 jours: ≥ 0,3 N/mm² – Résistance à la pression après 7 jours: ≥ 1,0 N/mm² – Résistance à la pression après 28 jours: ≥ 1,5 N/mm²

6 Respect de l’environnement

– Les composants du remplissage doivent être sans danger pour l’environnement.

7 Conductivité thermique

– Aucune prescription

8 Fluidité, possibilité de pompage

– Aucune prescription

9 Gélivité

– Aucune prescription pour l’instant – En cas de nécessité, des prescriptions pertinentes peuvent être émises par les associations professionnelles et ordonnées par les services en charge de la protection des eaux.

Mélange de remplissage standard selon le GSP: 100 kg de bentonite + 200 kg de ciment + 900 kg d’eau = 1 m³ de suspension

Exploitation de la chaleur tirée du sol et du sous-sol OFEV 2009 48

A8 Recommandations concernant la procédure d’autorisation

Les présentes recommandations portent en premier lieu sur l’autorisation délivrée en vertu du droit sur la protection des eaux.

Etude préalable

Le maître de l’ouvrage vérifie, en déposant auprès du service cantonal de protection des eaux une demande avec indication des coordonnées exactes:

> si l’installation prévue à l’emplacement choisi est admissible ou non du point de vue du droit régissant la protection des eaux et > si d’autres clarifications sont nécessaires.

Clarifications recommandées en vue d’une exploitation de la chaleur tirée du sol:

> extension, épaisseur et perméabilité de l’aquifère > épaisseur de la couverture de l’aquifère > direction et vitesse d’écoulement > état thermique naturel des eaux souterraines > état thermique actuel des eaux souterraines > évaluation du potentiel thermique > variations annuelles du niveau piézométrique et de la température > teneur en oxygène et conductivité électrique spécifique des eaux souterraines > chimisme des eaux souterraines > estimation de l’extension du panache d’eau chaude ou d’eau froide restitué. > estimation des effets sur d’autres utilisations > effets sur les droits de tiers (p. ex. tassement) > évaluation de la conformité de l’installation prévue à la loi

Le formulaire A3-2 peut être utilisé en vue d’obtenir l’autorisation cantonale pour les sondages forés et les essais de pompage.

Dépôt de la demande

Contenu de la demande:

> résultats de l’étude préalable > description du projet (formulaire A3-1 ou A3-3)

Octroi de l’autorisation

L’autorisation qui se fonde sur le droit de la construction et celle qui relève du droit régissant la protection des eaux doivent être coordonnées. Une autorisation de construire n’est être délivrée que si les conditions d’octroi de l’autorisation en vertu de la législation sur les eaux sont réunies.

> Annexes 49

La décision concernant l’autorisation en matière de protection des eaux mentionne:

> pour les sondes thermiques: les charges énumérées au chap. 3.3 et éventuellement 3.4 > pour les circuits enterrés, corbeilles géothermiques et pieux énergétiques: les charges énumérées au chap. 4.3 > pour l’exploitation de la chaleur des eaux souterraines: les charges énumérées au chap. 5.3 et éventuellement au chap. 5.4.

Les travaux prévus ne peuvent pas débuter avant l’octroi de l’autorisation de construire.

Si les sondes thermiques prélèvent ou renvoient de la chaleur dans les aquifères, il est possible qu’une concession hydraulique cantonale doive être sollicitée.

Mise en œuvre et documentation

Les conditions et charges générales des autorités délivrant l’autorisation doivent être entièrement remplies. Les autorités veillent au respect des conditions et charges.

Le début des travaux de forage doit être communiqué aux autorités avant le début des travaux. Tout problème lié à du gaz naturel ou à de l’eau sous pression (nappe artésienne) doit être immédiatement signalé aux autorités.

Le requérant informe les autorités de la mise en service de l’installation en actualisant les indications contenues dans la demande (p. ex. en remettant les protocoles de forage ou de réception, cf. A4).

Exploitation de la chaleur tirée du sol et du sous-sol OFEV 2009 50

> Index Glossaire Profil de forage Description géologique de la succession, de l’épaisseur et de la Aquiclude constitution des formations traversées lors du forage. Attribution des Formation géologique peu perméable qui s’oppose au passage de l’eau couches rencontrées aux unités stratigraphiques. ou ne la conduit que très lentement. Le profil de forage est levé par le géologue mandaté en étudiant les débris de forage. Lorsqu’aucun suivi géologique n’est prévu, un profil Aquifère simplifié est établi par le maître foreur. Formation géologique saturée en eau, poreuse et perméable, dont l’étendue et l’épaisseur autorisent une exploitation des eaux Protocole de forage souterraines. Sa limite supérieure correspond au niveau piézométrique Protocole établi par le chef d’équipe (maître foreur) durant le forage. Le le plus élevé que la nappe d’eau souterraine puisse atteindre. Un protocole de forage comprend un profil de forage simplifié. aquifère est constitué soit de terrains meubles (graviers, sables, etc.), soit de roches consolidées – fissurées ou karstiques (calcaire, dolomie, etc.). Figures Aquifères superposés Stratification des unités géologiques se traduisant par une superposition Fig. 1 d’aquifères et d’aquicludes. Les nappes inférieures sont généralement zones d’influence des flux de chaleur solaire et terrestre 25 alimentées par les nappes supérieures et/ou par des apports latéraux. Fig. 2 Artésien schéma de principe d’une pompe à chaleur 26 Des eaux souterraines sont considérées comme artésiennes (jaillissantes) lorsque leur pression leur permet de s’élever au-dessus Fig. 3 de la surface du sol. Schéma de principe d’une sonde géothermique, avec indication des températures dans le sous-sol et à l’intérieur du système 27 Chaleur terrestre Energie contenue dans les roches du sous-sol. L’énergie stockée sous Fig. 4 forme de chaleur sous la surface solide de la Terre. schéma de principe d’une pompe à chaleur couplée à un circuit enterré 28 Eaux souterraines Eaux qui remplissent de manière continue les vides du sous-sol (pores, Fig. 5 fissures, cavités). Les eaux souterraines sont alimentées par l’infiltration schéma de principe d’une pompe à chaleur couplée à des des précipitations et des eaux superficielles; elles s’écoulent en suivant corbeilles géothermiques 29 les lois de la gravité. Fig. 6

Flux de chaleur géothermique schéma de principe d’une pompe à chaleur eau-eau 30 Flux de chaleur naturel se propageant verticalement, par conduction thermique, de l’intérieur chaud vers la surface froide de la Terre. Il est égal au produit du gradient de température par la conductivité thermique. Tableaux

Karst, région karstique Tab. 1 Type de relief modelé par des phénomènes de dissolution actifs. Par Tableau de référence pour l’exploitation de la chaleur tirée du extension, roche comportant des cavités, parfois importantes sol et du sous-sol 11 puisqu’elles peuvent atteindre la taille de cavernes. La karstification touche les roches carbonatées (calcaire, dolomie) et les évaporites (gypse, sel gemme).

> Index 51

Bibliographie

OFEFP 2004: Instructions pratiques pour la protection des eaux souterraines. Office fédéral de l’environnement, des forêts et du paysage, Berne. 143 pages. Numéro de commande: VU-2508-F. www.environnement-suisse.ch

Société suisse des ingénieurs et des architectes SIA 2000: Alimentation en eau – Exigences pour les réseaux extérieurs aux bâtiments et leurs composants. Norme suisse SN EN 805 2000. Zurich: www.sia.ch.

Autres ouvrages Arbeitsgemeinschaft Wärmepumpen AWP 2007: T1: Wärmepumpenheizungsanlage mit Erdwärmesonden. Technische Arbeitsblätter AWP. Zürich. http://www.awpschweiz.ch/

Arbeitsgemeinschaft Wärmepumpen AWP 2007: T2: Wärmepumpenheizungsanlage mit horizontalen Erdkollektoren, Erdwärmekörben und Kompaktkollektoren. Technische Arbeitsblätter AWP. Zürich. http://www.awpschweiz.ch/

Arbeitsgemeinschaft Wärmepumpen AWP 2007: T3: Wärmequellennutzung Grundwasser. Technische Arbeitsblätter AWP. Zürich. http://www.awpschweiz.ch/

Arbeitsgemeinschaft Wärmepumpen AWP 2007: T9: Kühlen mit Wärmepumpen. Technische Arbeitsblätter AWP. Zürich. http://www.awpschweiz.ch/

Groupement promotionnel suisse pour les pompes à chaleur GSP 2004: Règlement relatif au Certificat de qualité pour entreprises de forages de sondes géothermiques verticales. Berne. www.pac.ch

Schweiz. Ingenieur- und Architekten-Verein SIA 1996: Grundlage zur Nutzung der untiefen Erdwärme für Heizsysteme. SIA-Dokumentation D0136. Zürich. www.sia.ch

Schweiz. Ingenieur- und Architekten-Verein SIA 2003: Energie aus dem Untergrund. Erdreichspeicher für moderne Gebäudetechnik. SIA- Dokumentation D0179. Zürich. www.sia.ch

Société suisse des ingénieurs et des architectes SIA 2005: Utilisation de la chaleur du sol par des ouvrages de fondation et de soutènement en béton. Documentation SIA D0190. , Zurich 2005: www.sia.ch

Société suisse des ingénieurs et des architectes SIA: Sondes géothermiques. Norme SIA en préparation, SIA 384/6. Zurich. www.sia.ch

VDI-Richtlinie 4640: Thermische Nutzung des Untergrundes, Blatt 1: Grundlagen, Genehmigungen, Umweltaspekte, Entwurf, Juni

2008 Blatt 2: Erdgekoppelte Wärmepumpenanlagen, September 2001

(in Überarbeitung). Beuth Verlag GmbH, Berlin. www.beuth.de