PAC sur nappe phréatique (eau-eau) : fonctionnement, conditions et procédures
La PAC eau-eau utilise l'eau souterraine comme source d'énergie. Principe, conditions géologiques, procédure d'autorisation en Suisse et comparaison avec les sondes verticales.
La PAC eau-eau (ou PAC sur nappe phréatique) est moins connue que la PAC à sondes verticales, mais dans les zones géologiquement favorables du Plateau suisse, elle offre les meilleures performances énergétiques au moindre coût de forage. Elle nécessite cependant des conditions précises et une procédure administrative spécifique.
Le principe : puiser et rejeter
Contrairement aux sondes verticales (circuit fermé), la PAC eau-eau fonctionne en circuit ouvert :
- Un puits de captage prélève l'eau souterraine (typiquement 8–14 °C)
- La PAC extrait la chaleur de l'eau (abaissement de 3–6 °C)
- L'eau refroidie est réinjectée dans la même nappe via un puits de rejet, à distance suffisante du captage
Le COP est excellent : la source froide (nappe) est à température encore plus stable que le sol — et souvent plus chaude que les sondes en hiver. COP typique : 4,5–6,0 à pleine charge.
Conditions préalables indispensables
La PAC eau-eau n'est possible que si les conditions hydrogéologiques sont réunies :
Débit de la nappe : débit minimum de captage nécessaire selon la puissance PAC.
Débit nécessaire (m³/h) = Puissance froide PAC (kW) / (ΔT × 1,163)
Avec ΔT = abaissement de température de l'eau (typiquement 3–5 °C), et 1,163 = capacité thermique massique de l'eau (kWh/m³·°C).
Exemple — PAC 12 kW, puissance froide ~9 kW (COP 4), ΔT = 3 °C : Débit = 9 / (3 × 1,163) ≈ 2,6 m³/h ≈ 43 litres/minute
Ce débit doit être disponible de façon fiable toute l'année. Une étude hydrogéologique confirme la faisabilité.
Qualité de l'eau : l'eau souterraine suisse est généralement très calcaire (dureté élevée). Si la teneur en calcaire est trop élevée, les échangeurs de la PAC s'entartrent rapidement. Une analyse de l'eau est obligatoire avant tout projet.
Distance puits captage–rejet : les deux puits doivent être suffisamment éloignés pour éviter le « court-circuit hydraulique » (l'eau froide rejetée revient vers le captage et refroidit la source). Distance minimale typique : 15–25 m selon le sens d'écoulement et le débit.
Où est-ce possible en Suisse romande ?
Les nappes phréatiques exploitables pour la PAC eau-eau se concentrent principalement sur :
- Le Plateau suisse : nappes alluviales des grandes rivières (Rhône, Aar, Rhin, Thur, Limmat)
- Les vallées fluviales : Vallée de l'Aar, du Rhin rhénan, zones deltaïques lacustres
- Certaines zones de plaine valaisanne : basse plaine du Rhône (nappes alluviales)
Les zones alpines et jurassiennes sont généralement défavorables (aquifères discontinus, débits faibles).
La couche Hydrogéologie sur geo.admin.ch permet d'identifier les zones d'aquifères potentiellement exploitables.
Procédure d'autorisation
La PAC eau-eau nécessite une autorisation de prélèvement d'eau souterraine — une procédure distincte de celle des sondes, généralement plus exigeante.
Étape 1 : Étude de faisabilité hydrogéologique Analyse des données existantes + test de pompage sur puits d'essai si nécessaire. Réalisée par un géologue agréé.
Étape 2 : Demande d'autorisation Au service cantonal des eaux. Le dossier comprend : étude hydrogéologique, plan des puits, analyse de l'eau, projet de réinjection.
Étape 3 : Autorisation de prélèvement Fixe les conditions : débit maximal autorisé, température minimale de rejet, monitoring périodique de la nappe.
Délais : 3–6 mois dans la plupart des cantons. Plus long que pour les sondes verticales.
Durée d'autorisation : en général 10–25 ans, renouvelable.
Comparatif PAC eau-eau vs sondes verticales
| Critère | PAC sondes verticales | PAC eau-eau | |---------|----------------------|------------| | COP moyen | 3,8–4,5 | 4,5–6,0 | | Coût forage | 15 000–35 000 CHF | 8 000–20 000 CHF | | Délai d'autorisation | 4–16 semaines | 3–6 mois | | Entretien | Minimal | Contrôle qualité eau + filtres | | Risque de corrosion | Faible (circuit fermé) | Élevé si eau calcaire/agressive | | Disponibilité géographique | Large (Plateau + Alpes) | Limitée (zones à nappes) | | Durée de vie puits | > 30 ans (PEHD) | 20–30 ans (colmatage possible) |
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Les résultats fournis sont des estimations indicatives destinées au pré-dimensionnement. Ils ne se substituent pas aux calculs d'un ingénieur qualifié.
Sources et références officielles
- geo.admin.ch — Hydrogéologie nationale : map.geo.admin.ch
- Services cantonaux des eaux — Portails respectifs
- OFEN — Géothermie de surface : ofen.admin.ch
- Géothermies : geothermies.ch
FAQ — PAC eau-eau
La PAC eau-eau est-elle plus économique à l'installation que les sondes ? Souvent oui — le forage d'un puits de captage et d'un puits de rejet est généralement moins coûteux que 150–200 m de sonde verticale. Mais l'étude hydrogéologique préalable (2 000–5 000 CHF) et les risques d'entartrage sur la durée doivent être intégrés.
Que se passe-t-il si la nappe s'assèche en été (sécheresses) ? Une nappe phréatique profonde est moins sensible aux sécheresses superficielles qu'on ne le croit. Mais le risque d'insuffisance de débit doit être évalué dans l'étude hydrogéologique, notamment dans les zones où les niveaux de nappe baissent structurellement avec le changement climatique.
La PAC eau-eau peut-elle être utilisée pour le rafraîchissement ? Oui — avec un excellent COP de rafraîchissement, l'eau de la nappe à 10–12 °C peut directement rafraîchir le circuit de distribution (free cooling) ou alimenter un mode de refroidissement actif de la PAC.
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