Sondes géothermiques : quand le sous-sol est la meilleure source de chaleur

Ce qu'une sonde géothermique fait, et ce qu'elle ne fait pas

Une sonde verticale est un forage de faible diamètre, typiquement de 100 à 300 m de profondeur, dans lequel on descend un double tube en U rempli d'un fluide caloporteur, le tout scellé par une injection de ciment-bentonite. Le fluide se réchauffe de quelques degrés au contact du terrain, et la pompe à chaleur (PAC) sol-eau relève cette chaleur à la température de votre chauffage.

Ce n'est pas de la géothermie profonde : on emprunte de la chaleur à basse température et on la restitue en partie. D'où l'importance du dimensionnement — un champ trop court refroidit le terrain d'une saison à l'autre, la température de départ chute et la PAC consomme davantage. Deux conséquences : la sonde est un ouvrage de génie civil, dont la durée de vie dépasse largement celle de la machine qu'elle alimente, ce qui change le calcul économique sur vingt ou trente ans ; et elle est irréversible, car on ne rallonge pas un forage après coup.

La première question : le forage est-il admis ?

Avant tout calcul, nous vérifions l'admissibilité du site. Les cantons publient une carte d'admissibilité des sondes géothermiques qui distingue les secteurs admis, les secteurs admis sous conditions et les secteurs exclus, principalement pour protéger les eaux souterraines et les captages. Dans le canton de Vaud, l'instruction relève du service cantonal de l'environnement ; à Genève, le sous-sol fait l'objet d'une procédure propre au canton. Les cartes évoluent : nous les consultons au moment de l'étude, pas d'après un souvenir de dossier précédent.

• Secteur admis : procédure ordinaire, autorisation cantonale, entreprise de forage qualifiée.
• Profondeur limitée : la puissance visée se retrouve en nombre de forages plutôt qu'en profondeur, ce qui demande de la place au sol et rouvre la question de l'implantation.
• Secteur exclu : il faut basculer sur une autre source. Nous comparons alors l'air-eau, le raccordement à un réseau de chaleur et, selon le site, les capteurs horizontaux.

Dimensionner le champ de sondes

Le dimensionnement part du bâtiment, jamais du catalogue. C'est notre méthode : le calcul avant le catalogue.

1. Bilan thermique selon la norme SIA 380/1, établi dans Lesosai à partir de l'enveloppe réelle et recoupé avec les consommations mesurées (bilan thermique).
2. Puissance de chauffage selon SIA 384/201 à la température extérieure de dimensionnement du lieu, plus le besoin d'eau chaude selon SIA 385/2.
3. Puissance à extraire du terrain : la puissance de la PAC moins la part apportée par le compresseur. Elle dépend du rendement attendu, donc de la température de départ du chauffage.
4. Mètres de forage : la puissance extractible par mètre dépend de la conductivité thermique du terrain, de la profondeur, du nombre de sondes et des heures de fonctionnement annuelles. Un même terrain n'accepte pas la même sollicitation pour 1'800 h/an et pour 2'400 h/an.
5. Vérification sur la durée : on simule le comportement du champ sur plusieurs décennies pour s'assurer que la température du terrain se stabilise au lieu de dériver.

L'écartement entre sondes fait partie du calcul : trop rapprochées, elles se font concurrence et le champ vieillit mal. Un avant-projet de villa à Gollion montre à quel point le programme pèse plus que la géologie : selon que la maison existante était conservée ou non, le résultat était de 37 kW pour environ 920 m de forages, ou de 21 kW pour environ 525 m.

Le test de réponse thermique

Sur les champs importants, ou lorsque la géologie locale est mal documentée, on fait réaliser un test de réponse thermique : une première sonde est forée, on y injecte une puissance de chaleur connue pendant plusieurs dizaines d'heures et on mesure l'évolution des températures. On en tire la conductivité thermique réelle du terrain et la résistance de forage, les deux inconnues qui pilotent tout le reste.

Ce test coûte du temps et de l'argent, mais une erreur de 15 % sur la conductivité, sur plusieurs centaines de mètres, se paie soit en forages inutiles, soit en installation sous-dimensionnée que rien ne rattrapera. Pour une villa avec deux sondes dans un secteur bien connu, les valeurs de littérature suffisent généralement, avec une marge assumée et annoncée.

Le géocooling : le bonus de la géothermie

En été, on peut faire circuler le fluide dans les sondes et dans le chauffage au sol sans faire tourner le compresseur : seule la pompe de circulation consomme. C'est le géocooling, ou rafraîchissement passif. Il abaisse la température intérieure de quelques degrés et réchauffe le terrain — donc il régénère le champ pour l'hiver suivant.

Deux limites. Le géocooling ne déshumidifie pas : il ne remplace pas une climatisation dans un local à forte charge interne (climatisation et rafraîchissement). Et il exige d'être prévu à la conception — vannes, échangeur, régulation, émetteur à grande surface. L'ajouter après la mise en service coûte plusieurs fois le prix de l'avoir intégré d'emblée. Nous le prévoyons systématiquement dès qu'il y a un chauffage au sol ; sur une résidence de La Tour-de-Peilz, il représente 10 kW de rafraîchissement pour 390 m² traités.

Air-eau ou sol-eau : ce qui départage

La décision se prend sur vingt ans, subventions comprises. En altitude, l'arbitrage penche souvent vers les sondes : la limite réglementaire vaudoise de 1'000 m pour les PAC air-eau a été supprimée le 1er janvier 2026, mais la physique reste — une machine à air perd de la puissance précisément les jours les plus froids (air-eau ou sondes géothermiques).

Forer en zone bâtie

Le forage est souvent la contrainte qui décide de l'implantation : il faut un accès pour une machine lourde, une hauteur libre suffisante, une place pour le traitement des boues et l'acceptation du voisinage pendant quelques jours bruyants. L'implantation du champ se fige donc avec l'architecte et l'ingénieur civil, avant le dépôt du permis et avant les fondations : après, les raccordements horizontaux passent sous l'ouvrage. Les pièges que nous voyons revenir :

• un champ implanté sous la future emprise du bâtiment ou du parking, ce qui rend les raccordements horizontaux inaccessibles ;
• des forages prévus là où passeront la fouille de la conduite de chauffage à distance ou la rétention des eaux de pluie ;
• en PPE, un champ situé sous une partie commune sans décision d'assemblée : le dossier s'arrête net (PPE et copropriétés) ;
• un collecteur noyé dans le radier, sans regard de visite, ce qui rend l'équilibrage des boucles incontrôlable.

Coûts et subventions

Nous ne vendons aucun matériel et nous ne publions aucun prix. Ce qui fait le coût : le nombre de mètres forés, la géologie (un terrain instable impose un tubage), l'accès au site, le nombre de forages plutôt que leur profondeur, et le test de réponse thermique s'il est nécessaire. Le comparatif chiffré des variantes fait partie de l'étude de remplacement de chauffage, avec l'investissement, les coûts annuels sur vingt ans, le CO2 et les subventions.

Le Programme Bâtiments vaudois soutient le remplacement d'une production fossile par une pompe à chaleur ; montants et conditions dépendent de la mesure, de la puissance et de la classe CECB de l'enveloppe, et sont revus chaque année (subventions vaudoises). Pour les installations jusqu'à 70 kW, aucun appoint fossile n'est toléré : un brûleur à gaz conservé « en secours » fait tomber la subvention. La demande se dépose avant les travaux. Rappelons enfin qu'en droit vaudois, remplacer une production de chaleur par du gaz ou du mazout oblige le propriétaire à faire établir un CECB à ses frais — un argument de plus pour examiner sérieusement le sous-sol.

Quelques champs de sondes que nous avons dimensionnés

• Immeuble neuf de sept logements en PPE, Thônex (2024) : PAC sol-eau de 20 kW sur deux sondes de 240 m, géocooling, solaire thermique, photovoltaïque, descriptif et soumissions.
• Rénovation-surélévation et immeuble neuf, Prilly (2023) : huit sondes de 225 m pour l'immeuble de 1958 rénové et surélevé, PAC géothermiques de 90 et 75 kW, géocooling estival.
• Immeuble neuf en PPE avec géothermie, Lausanne (2025) : plan d'implantation des sondes sur une parcelle urbaine étroite, vérification de l'admissibilité du forage et des distances, bilan thermique SIA 380/1 et formulaires EN-VD.
• Villa neuve, Bourg-en-Lavaux (Grandvaux) (2024) : PAC sol-eau de 9 kW sur deux sondes de 140 m, géocooling intégré, chauffage au sol 35/28 °C, double flux de 580 m³/h.
• Résidence rénovée et agrandie, La Tour-de-Peilz (2025) : PAC sol-eau de 26 kW sur trois sondes de 180 m, géocooling de 10 kW.
• Rénovation totale d'un immeuble de logements, Lausanne (2022) : PAC sur sondes et objectif Minergie-P, du bilan thermique à la direction des travaux.