La PAC solarothermique ou pompe à chaleur solaire

La technique des pompes à chaleur ne cesse de s’améliorer pour utiliser au maximum les énergies renouvelables, aller vers encore plus de performances énergétiques tout en préservant l’environnement. Ainsi la pompe à chaleur solarothermique allie l’efficacité d’une PAC avec celle de panneaux solaires. Cerise sur le gâteau, elle est éligible aux différentes aides mises en place par l’Etat !

Énergie utilisée par une PAC

La pompe à chaleur va littéralement pomper l’énergie thermique présente dans son environnement pour la redistribuer dans le circuit de chauffage et produire l’eau chaude sanitaire (ECS) grâce à un circuit thermodynamique. La particularité de ce circuit est de produire plus d’énergie que le système n’en consomme pour fonctionner. C’est ce qui en fait un mode de chauffage particulièrement économique.

La source d’énergie thermique de la PAC peut être : l’air (PAC aérothermique), le sol (PAC géothermique ou hydrothermique), le rayonnement solaire (PAC solarothermique).   

Pompe à chaleur et énergie solaire

Une pompe à chaleur peut utiliser l’énergie solaire de différentes manières. Tout dépend du type de panneaux solaires auxquels elle est reliée : panneaux photovoltaïques, panneaux solaires thermiques ou des panneaux solaires hybrides :

• Les panneaux photovoltaïques produisent l’électricité dont la PAC a besoin pour fonctionner et peuvent aussi alimenter les autres appareils électriques du logement. Mais elle devra puiser dans une autre source (air ou sol) l’énergie thermique qui permet le cycle thermodynamique.
• Les panneaux solaires thermiques récupèrent la chaleur produite par le rayonnement solaire pour chauffer l’eau du circuit de chauffage. La pompe à chaleur vient en complément lorsque les panneaux solaires ne suffisent pas.
• Les panneaux hybrides possèdent une double fonction :
  - en face avant, ce sont des panneaux photovoltaïques qui produisent de l’électricité ;
  - la face arrière possède un échangeur thermique qui récupère la chaleur produite par le rayonnement solaire.

La pompe à chaleur solaire, grâce à des panneaux solaires thermiques ou hybrides, peut assurer le chauffage d’un logement individuel ou de logements collectifs ainsi que la production d’eau chaude sanitaire (ECS).

Comment fonctionne une pompe à chaleur solaire ?

C’est une PAC eau-eau qui comporte 3 éléments interdépendants :

• Des panneaux solaires thermiques ou hybrides. Le rayonnement solaire va chauffer un fluide caloporteur qui via un échangeur thermique va chauffer l’eau du ballon tampon.
• Un ballon tampon isolé. Il sert d’intermédiaire entre les panneaux solaires et la PAC. Il stocke un grand volume d’eau qui est chauffé au moment où les panneaux solaires sont les plus efficients. Lorsque les panneaux solaires sont moins performants, la PAC se met en fonction.
  Il assure ainsi l’eau chaude sanitaire qui est chauffée à une plus haute température dans un compartiment du ballon et alimente le circuit de chauffage du logement via des émetteurs de chaleurs basse température (plancher chauffant ou radiateur à chaleur douce).

• Une PAC. Elle prend le relais lorsque l’ensoleillement est insuffisant.

Il faut un ballon de 1 000 l et 16 à 20 m² de panneaux solaires pour assurer les besoins en chauffage et en ECS d’une habitation de 150 m². L’orientation et l’inclinaison des panneaux sont des paramètres très importants pour obtenir un rendement maximal et régulier tout au long de l’année. L’idéal est une orientation plein sud avec un angle de 45°.

Avantages et les inconvénients de la PAC solarothermique

Le couplage entre une PAC et des panneaux solaires hybrides est particulièrement écologique et économique puisqu’il utilise quasi exclusivement une énergie gratuite et renouvelable : le rayonnement solaire.

Par contre, selon le climat, le rendement de la PAC solaire est plus ou moins important selon les saisons. L’autonomie ne pas toujours être totale mais avoisine les 80 %. Elle demande un logement très bien isolé et conçu pour être chauffé de cette manière afin de maximaliser les apports naturels de chaleur. Le mieux est un bâtiment qui respecte la RE 2020 (Réglementation environnementale 2020).

Le principal inconvénient du système est son coût : entre 15 et 25 000 € sans la pose. Mais il est éligible à différentes aides : Ma Prime Rénov’, CEE (certificats d’économie d’énergie), EcoPTZ (prêt à taux zéro), etc.