Le fonctionnement d’une climatisation solaire

Lors d’épisodes de forte chaleur, la climatisation devient vite indispensable pour abaisser l’air intérieur de quelques degrés. Les climatiseurs classiques fonctionnent pour la plupart à l’électricité, mais ils peuvent être alimentés grâce à l’énergie solaire. Pour mieux comprendre, voici comment marche une climatisation solaire.

Les types d’installation

Il existe deux types d’installation pour une climatisation solaire :

  • celle qui utilise un système de compression mécanique et qui dispose d’un climatiseur classique alimenté grâce à des panneaux solaires photovoltaïques ;
  • celle qui repose sur le principe de compression thermique, par absorption ou adsorption. Grâce à des panneaux solaires thermiques, le fluide caloporteur est chauffé afin de produire du froid. Nous allons vous expliquer ce fonctionnement quelques lignes plus bas.

Les différents moyens pour refroidir l’air grâce à l’énergie solaire

Il existe quatre façons de générer du froid à partir des rayonnements solaires. Voyons cela en détail.

La climatisation solaire photovoltaïque

Avec ce type de climatisation solaire, les cellules photovoltaïques, généralement installées sur le toit du logement, alimentent en électricité une climatisation classique ou une pompe à chaleur réversible.

Le jour, l’énergie électrique produite à partir des panneaux photovoltaïques sert à alimenter la climatisation en direct, mais aussi à recharger les batteries de l’installation. La nuit ou lorsque l’ensoleillement est faible, le système est maintenu en marche grâce à l’énergie stockée dans les batteries.

Il s’agit là du moyen le plus simple à installer. Ce type de climatisation solaire utilise simplement des panneaux photovoltaïques qui servent aussi à la production d’électricité pour le logement.

Une climatisation jour et nuit ?

Notons qu’il n’est pas nécessaire de faire fonctionner la climatisation en continu. Il est préférable de l’allumer seulement quand la température intérieure monte.

La climatisation solaire thermique

Cette méthode consiste à convertir l’énergie thermique provenant des panneaux solaires en énergie mécanique à l’aide d’un climatiseur à compression. La compression thermique permet d’élever la température du fluide qui circule à l’intérieur du circuit fermé afin de produire du froid.

Ce système peut être utilisé toute l’année. Il offre non seulement la possibilité d’alimenter un climatiseur l’été, mais aussi de produire du chauffage l’hiver, ainsi que de l’eau chaude sanitaire.

Contrairement aux cellules photovoltaïques, les panneaux thermiques ne stockent pas l’électricité générée. Ces cellules alimentent en direct le climatiseur et ne fournissent plus d’électricité lorsque le soleil se couche, par exemple. Ce système de climatisation solaire à cycle fermé utilise une machine à sorption qui fonctionne par absorption ou par adsorption.

Voici en détail comment fonctionne une machine à sorption (ab- et ad-) :

  • une machine à absorption utilise de l’eau complétée par un autre liquide, le plus souvent du bromure de lithium. Lorsque le mélange de liquides est chauffé, il monte en température jusqu’à l’ébullition qui va séparer l’eau et le bromure de lithium. Pour que les deux liquides se mélangent à nouveau, le système doit refroidir. C’est ce cycle de refroidissement qui permet de générer le froid qui est ensuite envoyé dans le système climatisant ;
  • une machine à adsorption a besoin d’un adsorbant qui est un matériau solide (du gel de silicium, en général) et d’eau pour effectuer les cycles de refroidissement. Elle comporte deux cycles d’air, le premier absorbe l’air extérieur puis le déshumidifie et le refroidit avant de l’envoyer à l’intérieur du logement. Le second cycle récupère l’air intérieur, l’humidifie puis le réchauffe afin de le rejeter dehors. Toutefois, la climatisation par adsorption est moins répandue que son homologue qui fonctionne par absorption.

La climatisation solaire par dessiccation DEC

Une climatisation solaire par dessiccation DEC (Dessicant Evaporative Cooling qui peut être traduit par « refroidissement par évaporation et déshydratation ») est un système ouvert qui déshydrate et refroidit l’air issu de l’extérieur. Cette technologie utilise des capteurs solaires à air ou à plans.

L’air chaud et humide en provenance de dehors passe à travers une roue à dessiccation qui contient un produit de sorption solide (souvent du gel de silice). Lors du passage, l’air est déshydraté et monte en température. Il est ensuite conduit vers un échangeur de chaleur rotatif qui va le réfrigérer. L’air passe ensuite dans un humidificateur qui l’arrose d’eau. Cette eau va immédiatement s’évaporer, emportant avec elle les dernières calories (chaleur) de l’air, avant que ce dernier soit projeté dans la pièce par le ventilateur de la climatisation.

Ce type de climatisation, comme tout autre système ouvert est rarement installé dans les logements. Très encombrant, il est généralement utilisé dans l’industrie. Ce climatiseur convient particulièrement aux zones géographiques où le climat est sec. Dans une région humide ou tempérée, une climatisation par sorption ou photovoltaïque sera plus indiquée.

La climatisation aérovoltaïque

Pour l’heure, ce système de climatisation permet simplement de rafraîchir l’air ambiant, alors que les autres climatisations solaires refroidissent véritablement une pièce.

L’hiver, la climatisation aérovoltaïque réchauffe l’intérieur du logement en récupérant la chaleur générée par les panneaux photovoltaïques. L’été, le système puise la fraîcheur qui s’accumule sous les panneaux au cours de la nuit puis envoie cet air plus frais à l’intérieur de la pièce.

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Prix et rentabilité d’une clim solaire

Selon le type de climatisation choisie, le coût n’est pas le même. Cependant, malgré l’investissement élevé au départ, ce système peut vite devenir rentable.

Combien coûte une climatisation solaire ?

Voici un tableau qui compare le coût de l’installation d’une unité de climatisation et le coût des capteurs solaires.

Prix d’une climatisation solaire
Type de climatiseurPrix avec la pose (en €)Coût des panneaux solaires au m² (en €)
Climatisation photovoltaïqueEntre 500 et 10 000 €De 200 à 500 €
Climatisation thermiqueEnviron 10 000 €De 400 à 700 €
Climatisation à sorptionEntre 20 000 et 30 000 €De 400 à 700 €
Climatisation par dessiccationPrix sur devis

Pour une climatisation photovoltaïque, le coût s’apparente à celui d’une climatisation traditionnelle. Selon le modèle choisi, le prix peut vite monter. Cela dépend des performances du climatiseur choisi. Ainsi, plus le coefficient de performance frigorifique (EER pour Energy Efficiency Ratio) de l’appareil est élevé, plus son rendement sera haut.

La rentabilité d’une climatisation solaire

Investir dans l’installation d’une climatisation solaire devient rentable dès lors que les besoins de refroidissement sont grands. Ainsi, selon l’agence de la transition écologique (ADEME), les climatiseurs sont vraiment nécessaires lorsque la température intérieure des logements dépasse 26 °C durant plusieurs jours. Cela revient à dire qu’une climatisation solaire ou autre devient utile seulement en périodes de canicule prolongée.

Afin que l’investissement devienne rentable, il faut que la climatisation soit employée durant plusieurs jours dans l’année. Pour la rentabiliser au maximum, il peut être intéressant de coupler l’installation avec une pompe à chaleur qui offre de grands rendements et permet de faire des économies.

Par ailleurs, une climatisation s’avère nécessaire dès lors que les gestes de rafraîchissement classiques (aération des pièces la nuit, fermeture des volets le jours, etc.) deviennent insuffisants.

Les avantages et les inconvénients d’une climatisation solaire

Bien que prometteuse, la climatisation a de nombreux avantages et possède également des inconvénients.

Les atouts d’une telle climatisation

Commençons par les avantages de la climatisation solaire.

Une ressource renouvelable et gratuite

Un système de climatisation solaire est un moyen de produire du froid sans avoir recours à une énergie fossile, comme c’est le cas des modèles fonctionnant à l’électricité. Utiliser l’énergie solaire, totalement gratuite et renouvelable, est donc le principal avantage de ce système.

La ressource énergétique utilisée est par ailleurs propre. Ce système devient donc intéressant en remplacement des climatiseurs classiques utilisant de l’électricité.

Un équipement qui permet d’économiser de l’argent

Réputée énergivore, une climatisation traditionnelle pèse souvent sur le budget énergétique d’un foyer. Grâce à la climatisation solaire, les économies financières sont visibles. En effet, grâce à son fonctionnement à partir de l’énergie solaire, ce type de climatisation n’utilise pas le courant qui provient de votre installation électrique. Vous pouvez de ce fait refroidir votre logement sans crainte de voir vos factures d’électricité s’alourdir.

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Un pas vers l’autoconsommation d’électricité

L’autoconsommation électrique devient possible grâce à la climatisation solaire. Lorsqu’elle est couplée à des panneaux solaires thermiques ou photovoltaïques, la climatisation vient en supplément d’un système de chauffage solaire, mais aussi d’un moyen de production d’eau chaude sanitaire, comme un chauffe-eau solaire.

Toute cette installation permet de produire l’électricité et l’eau chaude sanitaire nécessaires pour alimenter le logement. Par ailleurs, elle s’adapte parfaitement à la situation climatique. En effet, plus il fait chaud, et plus les besoins en refroidissement sont élevés, plus les panneaux solaires bénéficient d’ensoleillement pour fonctionner de manière optimale.

Une installation qui pollue moins

Contrairement aux climatiseurs traditionnels, la climatisation solaire fonctionne avec des fluides frigorigènes propres et non polluants. Cependant, les batteries des installations photovoltaïques ne sont pas si vertueuses, tout comme les cellules solaires dont le recyclage pose des problèmes environnementaux.

Utiliser une climatisation alimentée en énergie solaire permet tout de même de réduire les émissions de gaz à effet de serre par rapport à un climatiseur traditionnel.

Une longévité appréciable

La durée de vie d’une climatisation solaire est estimée à environ 25 ans. Ce qui permet de rentabiliser l’investissement sur le long terme.

Des aides pour le financement

Certaines aides à l’installation de panneaux solaires sont proposées par l’État. Elles dépendent du type d’installation, thermique ou photovoltaïque. Ces aides financières sont l’assurance de bénéficier d’un coup de pouce pour faire installer des cellules solaires qui permettront d’alimenter de nombreux équipements, dont une climatisation solaire.

Des inconvénients majeurs

Voyons maintenant quels sont les inconvénients.

Un système inadapté à certains logements

Placer des panneaux solaires sur son toit n’est pas donné à tout le monde. Pour cette raison, l’installation d’une climatisation solaire ne convient pas à tous. Elle est essentiellement adaptée aux habitations individuelles et ne s’adresse pas aux immeubles collectifs, sauf dans le cas où la copropriété décide de faire installer un tel système.

Par ailleurs, si le logement bénéficie d’une conception bioclimatique, la climatisation solaire devient vite moins rentable et moins intéressante.

Une production discontinue

Pour fonctionner, la climatisation solaire a besoin de soleil de manière continue durant la journée. Lorsque le soleil est caché par les nuages, les panneaux bénéficient d’un rayonnement faible ou inexistant, ce qui empêche d’alimenter la climatisation.

Alors que les installations photovoltaïques sont équipées de batteries pour fonctionner durant la nuit, les modèles thermiques ne peuvent climatiser lorsqu’il n’y a pas de soleil.

Rafraîchir son intérieur sans climatisation

Il peut être utile de noter que l’ouverture des fenêtres en soirée permet de faire circuler un air plus frais afin de faire baisser la température intérieure sans avoir recours à un climatiseur. Pensez également à placer un linge humide devant les ouvertures pour un air encore plus rafraîchissant.

Une mise en place qui coûte cher

La pose de panneaux solaires, l’investissement dans un climatiseur performant et le coût de la main-d’œuvre font rapidement grimper le prix d’une climatisation solaire. L’investissement de départ peut donc coûter plusieurs milliers d’euros, selon le modèle d’appareil choisi.

Une installation assez complexe

Pour installer une climatisation solaire chez soi, il faut tout d’abord procéder à une étude d’exposition solaire afin de trouver le meilleur emplacement pour les panneaux solaires.

La mise en place des panneaux solaires doit être faite après une vérification de la solidité de la charpente du toit et, si besoin, à son renfort pour supporter le poids des cellules photovoltaïques ou thermiques.

Un entretien régulier nécessaire

Pour optimiser les performances d’un climatiseur solaire, il convient de le faire entretenir régulièrement. Cette révision permet de s’assurer du bon état de marche de l’appareil, mais aussi de maintenir son haut niveau de performance. L’entretien doit être réalisé par un professionnel et peut donc peser sur le budget.

La climatisation solaire peut avoir de nombreux avantages et des inconvénients. Offrant un grand confort thermique durant les périodes les plus chaudes, ce système n’est cependant pas adapté à toutes les habitations. Grâce à ces informations, vous savez désormais ce qu’est une climatisation solaire et dans quels cas elle peut devenir intéressante.

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