Au-delà de plusieurs dizaines de centimètres, la température du sol évolue de façon limitée tout au long de l’année, y compris dans les zones froides.  Elle est en effet peu influencée par l’air extérieur, les couches supérieures du sol agissant comme un isolant.  En revanche le soleil et l’eau d’infiltration viennent accumuler de la chaleur dans les couches superficielles du sol. Avec des capteurs enterrés constitués de boucle de tuyauterie parcourue par un fluide,  il est possible de prélever cette chaleur.  L’association à une pompe à chaleur permet d’amener cette énergie prélevée dans le sol à une température compatible avec l’installation de chauffage.

Deux possibilités existent :

PAC enterrées sur capteurs enterrés horizontaux

Le capteur est constitué par un réseau de tubes enterrés horizontalement à une profondeur comprise entre 0,60 m et 1,20 m.  Dans le capteur circule le fluide caloporteur qui peut être une solution d’eau et d’antigel ou du fluide frigorigène.  Les pompes à chaleur géothermales sur capteurs enterrés horizontaux sont mis en œuvre dans le secteur résidentiel principalement du fait de la surface de terrain requise (1,5 à 2 fois la surface chauffée).  Les PAC sur capteurs horizontaux constituent d’ailleurs le système géothermique le plus répandu sur le marché résidentiel français. 

PAC enterrées sur capteurs enterrés verticaux

Le capteur vertical est constitué généralement d’une sonde dans lequel circule en circuit fermé une solution d’eau et d’antigel disposée dans un forage pouvant atteindre des profondeurs de plus de 80m. La puissance soutirée au sol retenue pour le dimensionnement est de 50W/m de forage, ce qui donne à titre indicatif pour des logements neufs, environ un mètre de profondeur forée par m² de surface à chauffer. Il est possible de réaliser un ou plusieurs forages espacés d’au moins 10 m pour obtenir la puissance nécessaire au chauffage du logement. La solution des capteurs verticaux est plus onéreuse que celle des capteurs horizontaux, mais elle a l’avantage de limiter les contraintes de terrain et d’emprise au sol.  Elle convient pour chauffer des maisons individuelles, mais aussi de petits ensembles de logements et d’immeubles de bureaux qui sont limités par la surface environnante.