Comment alimenter une pompe à chaleur avec des panneaux solaires ?

Avec la flambée continue des prix de l’énergie et particulièrement de l’électricité et du gaz, la recherche de solutions de chauffage et de production d’énergie alternatives est plus que jamais d’actualité. Les nouveaux modes de chauffage utilisant les énergies renouvelables sont ainsi de plus en plus plébiscités à la fois pour leur impact sur l’environnement mais également pour leur caractère économique.

C’est le cas notamment de la pompe à chaleur ou encore des panneaux solaires. Ces nouveaux modes de chauffage peuvent même être utilisés de concert avec la pompe à chaleur solaire pour une production 100 % renouvelable. Découvrez comment utiliser des panneaux solaires pour alimenter une pompe à chaleur afin de bénéficier d’une énergie totalement propre et décarbonée.

Comment fonctionne une pompe à chaleur solaire ? 

La pompe à chaleur solaire est comme son nom l’indique une association de la pompe à chaleur (PAC) avec des panneaux solaires. Ce système est composé de 4 éléments distinctifs, à savoir : 

• Une pompe à chaleur air/eau qui permet de puiser et de stocker les calories contenues dans l’air extérieur pour les utiliser dans l’intérieur du logement afin de le chauffer et de produire de l’eau chaude sanitaire. Traditionnellement, ce système fonctionne à l’aide de l’électricité. 
• Des panneaux solaires thermiques ou chauffe-eau solaires individuels (CESI) qui utilisent les rayons du soleil afin de produire de l’eau chaude sanitaire via un fluide caloporteur placé sous les panneaux. Il existe également des systèmes solaires combinés (SSC) permettant en plus de transformer cette énergie en chauffage pour chauffer l’ensemble du logement. Ce système est à distinguer de l’installation de panneaux photovoltaïques (ou de tuiles photovoltaïques) qui est utilisée pour produire de l’électricité.
• Un ballon-tampon qui est un système qui permet de stocker l’eau chaude produite pour une utilisation ultérieure et en continu. 
• Un système régulateur qui contribue à réguler la vitesse des pompes à chaleur afin de répartir la chaleur dans la maison et de gérer de façon indépendante les températures entre le chauffage central et les éventuels systèmes de chauffage d’appoint. 

Comment coupler une pompe à chaleur avec des panneaux solaires ?

Une pompe à chaleur peut être couplée avec des panneaux solaires pour chauffer une maison. Les panneaux solaires absorbent les rayons du soleil et transforment l’énergie en chaleur. La pompe à chaleur capte cette chaleur et la transfère dans le circuit de chauffage de la maison.

Le rendement d’une telle installation dépend de plusieurs facteurs, notamment la qualité des panneaux solaires et de la pompe à chaleur, mais aussi la nature du terrain (ensoleillement, orientation, etc.). Dans tous les cas, il est important de bien calibrer l’installation avant de se lancer afin d’optimiser son rendement. Vous pouvez pour cela faire appel à un professionnel de la pose de pompe à chaleur à Toulouse.

La pompe à chaleur combinée avec des panneaux solaires thermiques

La solution la plus courante pour un chauffage combiné avec une pompe à chaleur consiste à utiliser des panneaux solaires thermiques placés au niveau du toit ou du sol. Ceux-ci sont munis de capteurs solaires thermiques, qui transforment l’énergie du soleil en chaleur.

Cette chaleur est ensuite transférée à un fluide caloporteur, qui circule dans les tuyaux et transmet la chaleur à l’ensemble de votre maison. Les capteurs contribuent à générer de la chaleur et à réchauffer le liquide antigel. Le liquide va servir à restituer la chaleur dans le ballon de stockage ou d’alimenter le circuit de chauffage central.

La chaleur accumulée pendant la journée peut alors être restituée en soirée ou le lendemain matin au moment où le logement en a le plus besoin.

Il est également possible de récupérer et de stocker la chaleur produite par les panneaux thermiques au sein d’une batterie thermique à très haut rendement thermochimique compatible avec une PAC air/eau et permettant une autoconsommation à 100 % quel que soit le moment de la journée.

Le chauffage solaire thermique peut également être utilisé pour chauffer l’eau de sa piscine, d’autant plus qu’il s’agit d’une période de l’année où ces panneaux sont en relative surproduction par rapport aux besoins en chauffage du logement.

La pompe à chaleur combinée avec des panneaux solaires photovoltaïques

Le couplage avec des panneaux solaires photovoltaïques est une autre possibilité de combinaison. Contrairement aux panneaux solaires thermiques, les panneaux photovoltaïques ne vont pas restituer immédiatement la chaleur. Ils sont en effet avant tout utilisés pour produire de l’électricité qui va ensuite servir à alimenter les différents équipements de la maison comme notamment des radiateurs électriques ou une climatisation réversible.

Les cellules photovoltaïques vont se charger de capter la lumière du soleil et de la transformer en courant électrique. L’électricité verte va ainsi servir à alimenter directement les appareils électriques, à être stockée dans le ballon d’eau chaude ou dans des batteries. Le potentiel surplus d’énergie produite peut également être revendu à EDF OA pour se constituer un complément de revenus.

La pompe à chaleur combinée avec des panneaux solaires hybrides

Il est également possible d’installer des panneaux solaires hybrides c’est-à-dire assurant le double rôle des panneaux photovoltaïques et thermiques. La face des panneaux est alors composée de cellules photovoltaïques et le dos des panneaux est lui doté d’échangeurs thermiques. Ce double usage permet ainsi de produire à la fois de l’électricité et de l’eau chaude sanitaire.

On parle alors de panneaux solaires aérovoltaïques. Relié à une pompe à chaleur hybride réversible, ce système est particulièrement intéressant puisqu’il permet également d’insuffler de l’air frais en été ou de l’air chaud en hiver sans pour autant recourir à la climatisation.

Les différents systèmes de production d’énergie et de chaleur avec des panneaux solaires

Les panneaux solaires permettent désormais de compléter voire de remplacer totalement d’anciens systèmes de production de chaleur encombrants, polluants ou énergivores (chaudière, électricité, énergies fossiles etc.). La restitution de l’énergie produite est assurée par divers systèmes de chauffage qui offrent différentes possibilités de combinaison :

Le chauffe-eau solaire individuel (CESI)

Il permet de produire de l’eau chaude sanitaire (ECS) lorsque les capteurs sur le toit absorbent les rayons du soleil (même par temps couvert) et transmettent ensuite les calories vers vers le ballon de stockage via un échangeur. La pompe se met alors en marche lorsque la température de l’eau stockée dans le ballon est inférieure à celle du liquide caloporteur relié aux capteurs.

Le CESI permet ainsi d’assurer les besoins en eau chaude sanitaire d’une famille de 4 personnes à hauteur de 40 à 80 % selon la saison et même parfois à 100 % pendant les mois d’été.

Un chauffage d’appoint comme un radiateur électrique ou un poêle à granulés peut alors prendre le relais pendant les mois avec un ensoleillement moindre ou avec des températures trop froides. Le CESI ne peut en revanche pas alimenter un système de chauffage central.

Le système solaire combiné (SSC)

Il s’inspire plus ou moins du même fonctionnement mais va plus loin puisqu’il dispose d’une double fonction de production d’eau chaude sanitaire mais également de production de chaleur pour chauffer la maison. Le SSC permet ainsi d’assurer plus de 50 % des besoins énergétiques d’un foyer à l’année.

A la différence du CESI, le SSC peut être relié au système de chauffage central pour alimenter le circuit des radiateurs grâce à un liquide caloporteur. Le SSC se substitue ainsi automatiquement et sans que vous ne vous en rendiez compte à votre chaudière pour alimenter les émetteurs de chaleur.

Il vous permet de réaliser de précieuses économies à l’année. Le SSC peut délivrer l’énergie produite principalement selon 2 méthodes distinctes :

• Par un plancher solaire chauffant direct (PSD), lequel contient des tubes (entre la dalle de sol et le revêtement) qui sont directement connectés aux capteurs solaires. Le fluide caloporteur va alors transporter la chaleur produite par le soleil jusqu’au plancher chauffant pour une accumulation en journée et une restitution la nuit. Le plancher chauffant permet une diffusion de chaleur homogène dans le logement ainsi qu’une importante production d’eau chaude sanitaire via un échangeur. Il nécessite toutefois d’importants travaux pour sa mise en place et le recours à une entreprise RGE pour un résultat optimal.

• Par un plancher chauffant combiné (PSC) fonctionnant sur un principe d’hydroaccumulation. L’eau chaude est indistinctement accumulée au sein d’un ballon pour les besoins du plancher chauffant mais aussi pour les besoins en eau chaude sanitaire. L‘eau chaude est ensuite répartie de façon optimale selon un système d’ajustement automatique prenant en compte les besoins du logement de jour comme de nuit.

Quelle est l‘efficacité d’un système de chauffage combiné ?

Le rendement du système combiné

Le rendement du système de chauffage combiné va dépendre de la période de l’année. Le rendement de la pompe à chaleur peut ainsi être assez élevé entre les mois d’octobre à décembre. Le taux de rendement va être beaucoup plus bas entre février et avril notamment pour la pompe à chaleur aérothermique (air-eau) qui est la plus sensible au froid.

Concernant les panneaux solaires, leur taux d’efficacité est plus important à mesure que le niveau d’ensoleillement s’élève. Il est ainsi particulièrement limité entre les mois de novembre et mars. Lorsque ces deux systèmes de chauffage sont combinés, ils sont ainsi plus productifs et se complètent de façon relativement efficace, hormis 2 ou 3 mois dans l’année. 

Grâce au couplage avec des panneaux solaires, les utilisateurs peuvent ainsi profiter de leurs équipements de manière optimale et notamment avec une autonomie totale pendant au moins 3 ou 4 mois dans l’année (autoconsommation).  En hiver, le système offre un chauffage de meilleure qualité même par mauvais temps. Il procure également de l’air frais durant l’été avec une consommation d’énergie bien moins élevée.

Les avantages du couplage

Malgré l’importance de ces investissements, ce couplage offre toutefois de nombreux avantages. Comparé aux systèmes de chauffage central traditionnels, le système combiné présente ainsi une meilleure performance et surtout une autonomie relativement importante lorsqu’elle est lissée sur l’année.

Il évite ainsi le recours massif à des modes de chauffage alternatifs, coûteux et polluants du fait de l’utilisation d’énergies fossiles. D’une certaine manière, le système apporte une certaine flexibilité sur la façon dont la chaleur est produite, le tout de façon totalement invisible.

Le système de chauffage combiné est ainsi une solution écologique qui réduit sensiblement votre empreinte carbone et vous permet de réaliser de substantielles économies d’énergie.

Attention cependant, malgré le couplage permettant aux différentes sources d’énergie de se relayer, l’énergie produite par les panneaux solaires ne peut toutefois pas être stockée éternellement pour produire de la chaleur. Pendant les mois les plus froids et les moins ensoleillés, un chauffage d’appoint restera néanmoins nécessaire pour assurer à 100 % les besoins en énergie du foyer.

De quoi dépend l’efficacité d’un système de chauffage combiné ?

De manière globale, l’efficacité d’un système de chauffage combiné dépend de plusieurs facteurs, dont la qualité de l’isolation du bâtiment, le climat de la région, l’orientation de la maison, la configuration et la surface de logement ou encore la technologie employée.

Pour qu’une pompe à chaleur solaire soit efficace, elle doit ainsi être bien dimensionnée en fonction de la surface à chauffer et du type de système de chauffage dont vous disposez. Ensuite, elle doit être installée dans un endroit ensoleillé et bien ventilé.

Le bon fonctionnement d’une pompe à chaleur solaire dépend également de la qualité des capteurs solaires et du type de fluide réfrigérant utilisé. Enfin, le bon entretien des équipements est essentiel pour garantir un fonctionnement optimal de la pompe à chaleur solaire.