Pompe à chaleur solaire : fonctionnement et avantages

Une pompe à chaleur peut être associée à la fois à un système solaire thermique et à une installation photovoltaïque. Les deux technologies représentent aujourd’hui les solutions d’installation les plus performantes en termes d’efficacité et d’exploitation des sources d’énergie renouvelables.

Alors que le photovoltaïque génère de l’électricité pour l’autoconsommation qui peut être utilisée pour activer la pompe à chaleur, le système solaire thermique fournit de l’énergie thermique, contribuant à la production d’eau chaude et à l’intégration du chauffage. La pompe à chaleur, combinée au photovoltaïque et au solaire thermique, est donc un système hautement efficace et durable pour chauffer, refroidir et produire de l’eau chaude sanitaire (ECS).

Pompe à chaleur et solaire thermique : caractéristiques

La pompe à chaleur associée au solaire thermique est composée d’une pompe à chaleur et d’une installation solaire thermique.

La pompe à chaleur est une machine capable de transférer de la chaleur d’un environnement à température plus basse à un autre à température plus élevée. Le principe de fonctionnement d’une pompe à chaleur en chauffage est similaire à celui d’un réfrigérateur, à la différence que tandis que le réfrigérateur extrait la chaleur de son intérieur pour le maintenir frais et la libère dans l’environnement, la pompe à chaleur extrait la chaleur de l’environnement pour chauffer l’intérieur d’une maison et/ou produire l’eau chaude sanitaire nécessaire aux besoins quotidiens.

Une installation solaire thermique, quant à elle, est un système qui utilise l’énergie solaire pour produire de l’énergie thermique : une énergie qui peut être utilisée à la fois pour la production d’ECS et pour chauffer les bâtiments.

L’intégration entre les deux systèmes s’avère particulièrement efficace. En particulier, pendant les mois d’hiver, l’installation solaire peut réduire la charge sur la pompe à chaleur et pendant les mois d’été, elle peut se charger de la production d’eau chaude sanitaire, de sorte que la pompe à chaleur puisse se concentrer exclusivement sur le refroidissement des espaces, assurant ainsi des économies d’énergie élevées.

Pompe à chaleur et solaire thermique : fonctionnement

Le fonctionnement de ce système présente deux alternatives possibles, en fonction de la solution technologique choisie. En particulier, l’association avec le solaire thermique vise à utiliser l’énergie solaire pour la production d’eau chaude sanitaire et/ou pour augmenter les performances de la machine. Cela peut être réalisé de deux manières : avec un système direct ou avec un système indirect.

Dans le premier cas, le circuit du panneau solaire est directement connecté à la pompe à chaleur. Dans cette configuration, le fluide caloporteur circulant dans le collecteur solaire est le même que celui qui arrive au compresseur : le collecteur solaire assume en pratique le rôle de l’évaporateur. En exploitant l’énergie solaire, il est donc possible de réduire la consommation d’énergie électrique du compresseur, utilisée pour comprimer le fluide de processus afin d’en augmenter la température, réduisant ainsi les consommations.

Système Direct

Dans les systèmes indirects, en revanche, les deux circuits sont séparés. Dans ces cas, le fonctionnement est basé sur l’échange de chaleur entre le fluide chauffé dans le panneau solaire et le fluide de la pompe à chaleur.

Dans cette configuration, c’est l’échangeur qui agit en tant qu’évaporateur, comme dans le cas précédent la pompe à chaleur nécessitera moins d’énergie électrique pour chauffer le fluide, en exploitant plutôt la chaleur transférée par le système solaire.

Système Indirect

Pompe à chaleur et photovoltaïque

Les pompes à chaleur peuvent également être intégrées à un système photovoltaïque qui utilise l’énergie solaire pour produire de l’électricité. Cette énergie peut être utilisée pour alimenter la pompe à chaleur, réduisant ainsi la dépendance à l’électricité fournie par des tiers.

Un système photovoltaïque capte l’énergie solaire à travers des panneaux solaires photovoltaïques, la transformant en énergie électrique prête à l’emploi. Cette énergie peut alimenter directement les appareils domestiques ou être stockée pour une utilisation ultérieure. D’autre part, les pompes à chaleur sont des systèmes hautement efficaces qui permettent de transférer la chaleur d’une source à basse température à une source à température plus élevée, en utilisant de l’énergie électrique pour le chauffage ou la climatisation des espaces.

L’intégration de pompes à chaleur et de systèmes photovoltaïques avec des systèmes de stockage permet d’optimiser l’autoconsommation de l’énergie solaire. Pendant les heures d’ensoleillement, les panneaux photovoltaïques produisent de l’électricité, dont une partie sera utilisée instantanément. L’énergie excédentaire est stockée dans des batteries de stockage pour une utilisation nocturne ou lors de journées à faible ensoleillement. Cette approche réduit le prélèvement d’énergie sur le réseau électrique traditionnel, améliorant l’efficacité du système et réduisant les coûts énergétiques globaux.

Quels sont les avantages de la combinaison entre pompe à chaleur et solaire thermique ?

Intégrer une pompe à chaleur avec un système solaire thermique représente un choix avantageux qui permet de réduire significativement les coûts énergétiques et l’impact environnemental, grâce à l’utilisation optimisée des énergies renouvelables.

Les principaux avantages sont : 

• réduction des inversions de cycle : l’inversion de cycle peut entraîner des interruptions dans la fonction de refroidissement, des inefficacités énergétiques et du stress sur le compresseur de la pompe à chaleur. En intégrant un système solaire thermique pour l’eau chaude sanitaire, ces problèmes sont réduits, améliorant l’efficacité globale et prolongeant la durée de vie de la pompe à chaleur ;
• avantages du solaire thermique : le système solaire thermique, en particulier avec des capteurs à tubes sous vide, couvre une partie significative des besoins en eau chaude sanitaire, réduisant la consommation énergétique et améliorant les performances énergétiques du bâtiment ;
• efficacité combinée : en cas de dimensionnement correct, l’utilisation combinée du solaire thermique et des pompes à chaleur augmente considérablement l’efficacité énergétique globale du bâtiment, réduisant l’impact environnemental et assurant des économies d’énergie à long terme ;
• investissement durable : bien que l’installation d’une pompe à chaleur avec solaire thermique puisse représenter un investissement initial significatif, sa durabilité et son efficacité améliorée en font un choix écologique et économiquement avantageux à long terme.