Qu’est-ce qu’une pompe à chaleur solarothermique ?

La pompe à chaleur (PAC) solarothermique est un système de production de chauffage et d’eau chaude sanitaire qui fonctionne grâce à l’énergie solaire. Écologique, économique, offrant un grand confort thermique, cette PAC est particulièrement rentable dans les régions ensoleillées. Découvrez tout ce qu’il faut savoir sur la pompe à chaleur solarothermique, son fonctionnement, son coût, ses avantages ou encore ses inconvénients.

pompe a chaleur solaire

Présentation de la PAC solarothermique

La PAC solarothermique compte parmi les nombreux modèles de pompes à chaleur présents sur le marché. Voyons en quoi cela consiste.

À quoi sert la pompe à chaleur solarothermique ?

La PAC solarothermique est un système destiné à alimenter une installation de chauffage central hydraulique tout en produisant de l’eau chaude sanitaire (ECS). Elle remplace les moyens classiques pour le chauffage et/ou la production d’eau chaude, comme une chaudière à gaz, un chauffe-eau, des radiateurs électriques ou encore une climatisation réversible, entre autres systèmes.

Pour chauffer le logement, la pompe à chaleur solarothermique augmente la température d’un fluide caloporteur (eau glycolée ou eau). Le liquide est ensuite acheminé vers les canalisations d’un plancher chauffant ou vers des radiateurs hydrauliques ou un mur chauffant.

Couplée à un ballon d’accumulation, la PAC solarothermique permet également d’avoir de l’eau chaude dans le logement.

PAC solaire ou PAC solarothermique, quelles différences ?

  • Avec une pompe à chaleur solaire, les panneaux photovoltaïques captent les rayons du soleil et alimentent la PAC. Cette dernière servira à la production d’eau chaude sanitaire et de chauffage.
  • Dans le cas d’une pompe à chaleur solarothermique, ce sont les cellules thermiques qui chauffent l’eau du circuit de chauffage et d’ECS. La PAC est utilisée en dernier recours, lorsque les panneaux solaires ne peuvent pas fonctionner (faible ensoleillement, par exemple).

PAC solarothermique : un système de chauffage combiné

La PAC solarothermique est considérée comme un système solaire combiné (SSC). Elle utilise en effet deux énergies pour fonctionner : les rayons du soleil captés par les panneaux thermiques et l’électricité du logement. C’est pour cela qu’on parle de système solaire combiné.

Lorsque l’ensoleillement ne permet plus d’alimenter le système, la PAC air-eau prend le relais. Cet équipement est réputé pour ses faibles besoins énergétiques, ce qui compense le manque de soleil à certaines périodes de l’année (hiver, jours pluvieux, etc.).

Comment diminuer la facture d’électricité en utilisant la pompe à chaleur ?

Si vous souhaitez réduire vos factures d’énergie sans changer vos habitudes, il suffit de choisir une offre d’électricité ayant des tarifs bas. Pour cela, vous devez trouver un fournisseur qui propose les meilleurs prix tout en incluant des services répondant à vos besoins. Grâce à notre comparateur d’offres d’électricité, vérifiez qui est le moins cher et qui répond au mieux à vos exigences en matière de contrats énergétiques.

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La composition d’une PAC solarothermique

Une installation de PAC solarothermique est constituée de plusieurs éléments tels que :

  • des panneaux solaires thermiques ;
  • une pompe à chaleur air-eau (aussi appelée aérothermique) classique ou une PAC sol-eau ou eau-eau, selon la configuration choisie. Elle est branchée sur le réseau électrique domestique ;
  • un échangeur thermique qui utilise l’énergie fournie pour chauffer le fluide caloporteur ;
  • un système de régulation qui assure le bon fonctionnement du système (éviter les surchauffes, mettre en route la PAC lorsque c’est nécessaire, etc.) ;
  • un ballon-tampon qui stocke l’eau chaude (pour le chauffage et les sanitaires).

Il est important de noter que les panneaux solaires thermiques et la pompe à chaleur sont énergétiquement indépendants. En effet, lorsque les cellules thermiques captent le rayonnement solaire pour fonctionner, la PAC est à l’arrêt. Elle se met en route uniquement lorsque la ressource énergétique renouvelable est insuffisante. Ainsi, contrairement à une PAC solaire (dont les panneaux photovoltaïques alimentent un système de chauffage), la pompe à chaleur solarothermique peut être utilisée en permanence, même lorsque l’ensoleillement est défavorable.

Bon à savoir

La PAC solarothermique est généralement de type air-eau. Il est également possible d’opter pour un modèle sol-eau utilisant la géothermie (chaleur du sol) ou eau-eau reposant sur l’hydrothermie (nappe phréatique, par exemple), lorsque la configuration du terrain le permet.

Fonctionnement de la PAC solarothermique

Comment fonctionne une pompe à chaleur solarothermique est relativement simple à comprendre. Pour avoir de l’eau chaude et/ou du chauffage, ce sont les capteurs solaires thermiques qui fonctionnent en priorité, lorsque les conditions météorologiques le permettent. L’énergie récupérée sert à chauffer l’eau chaude de l’installation. Elle sera stockée dans le ballon et/ou envoyée vers des radiateurs basse-température, un plancher chauffant ou autre afin d’améliorer le confort thermique des pièces de la maison.

Lorsque les cellules thermiques n’apportent pas assez d’énergie pour mettre en route l’installation ou pour la maintenir en marche, c’est la PAC air-eau qui prend le relais. Rappelons que cette dernière est branchée sur l’alimentation électrique du logement (et donc reliée au compteur Enedis, sauf si l’habitation est autonome en énergie. Dans ce cas d’autres panneaux solaires peuvent alimenter la PAC. Ces derniers seront alors de type photovoltaïque).

Voici un schéma de fonctionnement de la PAC solarothermique :

pac solarothermique fonctionnement
Fonctionnement d’une pompe à chaleur solarothermique

Le circuit fonctionne de la manière suivante :

  1. L’énergie est captée par les panneaux solaires thermiques ou produite par la pompe à chaleur classique air/eau (si l’ensoleillement est insuffisant).
  2. L’échangeur thermique augmente la température du fluide.
  3. Le liquide est ensuite acheminé vers le circuit de chauffage et stocké dans le ballon d’eau chaude.

Installation d’une pompe à chaleur solarothermique : ce qu’il faut savoir

Différentes contraintes sont à prendre en compte avant de choisir une pompe à chaleur solarothermique. Voici les éléments qui vous aideront à savoir si ce système est adapté à vos besoins.

PAC solarothermique : qui peut en bénéficier ?

La pose d’une pompe à chaleur solarothermique s’adresse à tous les propriétaires (les locataires ne pouvant pas décider d’en faire installer une dans un logement qui ne leur appartient pas).

La principale contrainte est de pouvoir placer des panneaux solaires sur le toit ou au sol, ainsi que l’unité extérieure de la PAC dont le fonctionnement ne devra pas gêner le voisinage. Cela n’est pas toujours permis, notamment dans les immeubles en copropriété qui bénéficient souvent d’un système de chauffage collectif qui peut être au gaz, à l’électricité ou autre.

Dans l’habitation, il faut avoir la place de disposer le ballon tampon, souvent encombrant. Cependant, dans les constructions neuves, cela est prévu dans les plans initiaux. S’il s’agit d’une rénovation, le ballon tampon vient généralement remplacer un ancien cumulus, une chaudière à gaz ou tout autre équipement qui servait auparavant à produire de l’eau chaude et/ou avoir du chauffage.

Il faut également prendre en compte des éléments importants tels que :

  • les autorisations d’urbanisme (certaines mairies peuvent être réfractaires à la pose de panneaux solaires, souvent pour des raisons esthétiques, comme dans les zones historiques, par exemple) ;
  • l’ampleur des travaux à prévoir.

Lorsque la PAC solarothermique s’inscrit dans un projet de rénovation, les travaux sont souvent lourds, comme c’est le cas lorsqu’il s’agit de remplacer un système de chauffage et/ou de production d’eau chaude sanitaire. Il faut en effet retirer l’ancien système de chauffage et de production d’eau chaude sanitaire (chaudière ou autre) et mettre en place la pompe à chaleur. Cette dernière utilise un circuit hydraulique pour chauffer le logement. Il est donc nécessaire de la coupler à un plancher chauffant ou à des radiateurs à inerte fluide (basse consommation). Si l’ancien système n’est pas hydraulique, il sera donc nécessaire de créer une nouvelle installation (chauffage au sol, radiateurs à eau ou autre). Il est en outre nécessaire d’installer les panneaux solaires thermiques dans le jardin. Des aides à la rénovation sont prévues par l’État pour aider les propriétaires à financer une partie de leur projet.

En revanche, les travaux seront moins contraignants au moment de la construction d’un logement individuel.

L’importance de l’ensoleillement lors du choix d’une PAC solarothermique

Pour utiliser l’énergie solaire afin de chauffer l’habitation et avoir de l’eau chaude, il est impératif que l’exposition soit favorable aux rayonnements du soleil. Plusieurs éléments sont à prendre en compte, comme :

  • la région où sera installée la PAC solarothermique ;
  • la présence d’arbres ou d’éléments pouvant faire de l’ombre aux panneaux thermiques (bâtiments hauts, etc.).

Certaines zones géographiques en France bénéficient d’un taux d’ensoleillement plus élevé que d’autres, comme le montre la carte ci-dessous. Le Sud-Est est l’endroit où le soleil est le plus présent au cours de l’année. Cependant, même par temps couvert, les cellules thermiques captent le rayonnement solaire afin de produire de l’énergie. Il est donc possible d’installer une PAC solarothermique dans n’importe quel endroit du pays.

carte soleil France
Carte d’ensoleillement annuel en France
Source : Météo Express

Les panneaux solaires, des éléments essentiels à la PAC solarothermique

Les panneaux solaires thermiques jouent un rôle crucial dans le fonctionnement de la PAC solarothermique. Deux versions peuvent être utilisées :

  • les capteurs à « plans vitrés » : ils se composent d’un faisceau de tubes installés parallèlement et recouverts d’une plaque de verre noire afin de concentrer la chaleur. Leur rendement est de l’ordre de 60 à 85 %. Ces modèles sont les plus couramment utilisés, car ils sont abordables à l’achat ;
  • les cellules solaires à « tubes sous vide » : elles sont faites de plusieurs tubes vidés de leur air et installés les uns à côté des autres. Un absorbeur est présent dans chaque tube afin de capter la chaleur, ce qui offre un rendement d’environ 90 %. Ces modèles sont plus coûteux à l’achat.

Si la configuration du toit le permet, les panneaux solaires thermiques sont installés en toiture. Une pente de 45 ° et une exposition plein sud doivent être respectées afin d’optimiser la captation des rayons solaires.

Si la toiture est plate ou peu pentue, des supports inclinés peuvent être utilisés pour pouvoir installer les panneaux solaires thermiques. Dans le cas où le toit du logement individuel ne permet pas une inclinaison optimale (entre 30 et 35°), un emplacement au sol peut être envisagé (dans un endroit sécurisé, sur la propriété concernée).

Le nombre de capteurs thermiques a également une grande importance. Les experts considèrent qu’il faut 1 m² de cellules solaires pour chauffer entre 6 et 10 m² de surface habitable. Pour un logement de 100 m² il faudra donc 10 m² de panneaux solaires thermiques installés sur le toit ou dans le jardin. Le nombre peut augmenter si les lieux comportent plusieurs salles de bains et que le ballon d’eau chaude est de grande taille. En effet, dans ce cas précis, les besoins en eau chaude seront supérieurs par rapport à une maison équipée d’une seule douche, par exemple.

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Les avantages et les inconvénients de la PAC solarothermique

Avant de décider d’installer une pompe à chaleur solarothermique, il convient de connaître ses atouts, mais aussi ses inconvénients.

Les avantages de la pompe à chaleur solarothermique

La PAC solarothermique est un système de chauffage et de production d’eau chaude sanitaire qui permet de faire des économies d’énergie. En effet, elle utilise une ressource gratuite : les rayons du soleil. C’est l’idéal pour se chauffer et avoir de l’eau chaude à moindre coût. Cependant, cela est vrai dans les régions où le taux d’ensoleillement est élevé durant la majeure partie de l’année. Pour les départements les plus couverts, la rentabilité peut vite être moins intéressante.

Outre les économies d’énergie réalisable, d’autres points peuvent vous inciter à opter pour une PAC solarothermique. Ce système a en effet de nombreux atouts. Voici les principaux :

  • la PAC solarothermique permet à la fois d’avoir du chauffage et de l’eau chaude sanitaire. Elle combine donc deux systèmes en un ;
  • il s’agit d’un moyen de chauffage avec un faible impact sur l’environnement, car l’énergie utilisée est propre ;
  • l’installation dans un projet de rénovation est éligible à différentes aides financières ;
  • l’utilisation d’un tel système offre un grand confort thermique (à condition que le logement soit bien isolé et ventilé) ;
  • si l’ensoleillement est trop faible, la PAC électrique prend le relais. Cela ne nécessite donc aucun système de chauffage d’appoint ou secondaire.

Quels sont les inconvénients de la PAC solarothermique ?

La PAC solarothermique a quelques inconvénients, comme :

  • son prix qui est élevé (nous le détaillons dans le chapitre qui suit). Cependant, le tarif est vite allégé grâce aux différentes aides de l’État, que nous listons également dans la suite de l’article ;
  • la réalisation du projet qui n’est pas toujours possible (immeuble en copropriété, inclinaison du toit trop faible ou trop prononcée et absence de jardin pour placer les panneaux solaires au sol, etc.) ;
  • le rendement de la PAC solarothermique est réduit dans les régions où l’ensoleillement est faible ou lorsque l’environnement proche est ombragé (présence d’arbres ou de structures hautes qui cachent le rayonnement direct, etc.). Cependant, la pompe à chaleur prend le relais en cas de manque de soleil. Cet équipement est déjà un système économe en énergie ;
  • la lourdeur des travaux lorsqu’il s’agit d’une rénovation. C’est plus simple dans les constructions neuves.

Le coût de la pompe à chaleur solarothermique et les aides possibles

Les économies faites sur le long terme avec ce type de pompe à chaleur sont considérables. Découvrez combien coûte l’installation d’une PAC solarothermique.

Composition du prix de la pompe à chaleur solarothermique

Le prix de la PAC solarothermique varie selon plusieurs critères qui sont :

  • le type de pompe à chaleur choisie :
    • air/eau (le plus abordable),
    • sol-eau qui utilise la géothermie,
    • eau-eau qui est reliée à une nappe souterraine ou un lac ;
  • la technologie utilisée par les capteurs solaires thermiques :
    • à plans vitrés,
    • à tubes sous vide ;
  • le nombre de panneaux solaires thermiques installés. Cela dépend de la surface à chauffer ;
  • la marque de la PAC solarothermique ;
  • les contraintes de l’installation : nécessité de corriger la pente du toit pour l’installation des panneaux solaires, la dépose d’un ancien équipement et la création d’un circuit hydraulique, etc. ;
  • le coût de la main-d’œuvre pour le temps passé à installer la PAC solarothermique. Il faut environ 2 jours pour poser les panneaux solaires et 2 jours pour installer la pompe à chaleur air-eau. Si un circuit hydraulique est à concevoir, la durée sera allongée.

Quel est le prix d’une PAC solarothermique ?

En comptant le prix des panneaux solaires thermique et une pompe à chaleur air-eau, la fourchette de prix d’une pompe à chaleur solarothermique se situe entre 6 000 et 10 000 euros TTC.

Avec une PAC géothermique (sol-eau) couplée à des panneaux solaires thermiques, le coût d’un tel système avoisine les 16 000 €. S’il s’agit d’une pompe à chaleur aquathermique (eau-eau) combinée à des panneaux solaires, le montant de l’installation sera compris entre 20 000 et 25 000 euros TTC.

Toutes les entreprises habilitées à réaliser la pose d’une PAC solarothermique n’ont pas les mêmes tarifs. De ce fait, nous vous recommandons vivement de demander plusieurs devis à des sociétés différentes. C’est une manière de comparer les prix et de faire jouer la concurrence. Afin de baisser les tarifs, les professionnels pourront par exemple vous proposer différentes marques de pompes à chaleur solarothermiques.

Par ailleurs, prenez soin de faire appel à un artisan proche de chez vous afin qu’il ne facture pas de frais de déplacement.

Les aides au financement d’une PAC solarothermique

Bonne nouvelle, la PAC solarothermique est éligible à des aides de l’État. Cela permet d’avoir un soutien financier pour installer ce système de chauffage et de production d’eau chaude sanitaire. Voici les aides auxquelles prétendre :

  • MaPrimeRénov’ qui est accessible à tous les propriétaires de logements bâtis depuis au moins 15 ans (le niveau des revenus influera sur le montant de l’aide accordée) ;
  • MaPrimeRénov’ Sérénité pour les propriétaires occupants ayant des revenus modestes. Là encore, le bien immobilier doit avoir plus de 15 ans ;
  • les Certificats d’économie d’énergie (CEE) accordés par certains organismes pour les logements de plus de 2 ans ;
  • les aides locales votées par les régions, départements ou communes ;
  • l’éco-prêt à taux zéro (Éco-PTZ) qui permet de financer les travaux sans intérêt bancaire. Le coût de l’opération peut aller jusqu’à 30 000 € ;
  • les aides d’Action Logement ;
  • la TVA à 5,5 %.

Certains de ces coups de pouce sont cumulables, cela permet d’alléger considérablement le prix de l’installation d’une pompe à chaleur solarothermique.

Avant de commencer les travaux, vérifiez si la demande de financement doit être effectuée avant le début du chantier. C’est par exemple le cas pour MaPrimeRénov’.

L’importance de faire appel à un professionnel RGE pour l’exécution des travaux

Retenez que l’intervention d’un professionnel RGE (Reconnu garant de l’environnement) est obligatoire pour avoir droit aux aides disponibles. Pour espérer être éligible aux coups de pouce financiers de l’État, vous ne pouvez pas faire les travaux vous-même. Pour trouver un professionnel reconnu garant de l’environnement près de chez vous, consultez l’annuaire France Rénov’.

Comment rentabiliser une pompe à chaleur solarothermique ?

Pour qu’une PAC solarothermique soit rentable, il est nécessaire d’avoir un bon taux d’ensoleillement. Cela est notamment vrai en hiver où l’équipement sera sollicité pour produire du chauffage.

Cependant, l’ensoleillement n’est pas le seul point qui influera sur la rentabilité de la pompe à chaleur solarothermique. En effet, la consommation d’énergie du logement est également un critère important. C’est pour cela que l’isolation de l’habitation a une grande importance. Cela concerne aussi bien le toit que les ouvertures vitrées, les planchers hauts, les plafonds et les murs.

Lors d’un projet de rénovation, il est possible de combiner travaux d’isolation et installation d’une PAC solarothermique. Cela peut, dans certains cas, donner droit à des aides supplémentaires ou à des bonus (« sortie de passoire thermique », par exemple).

Vous pouvez aussi choisir le bon moment pour allumer le chauffage. Dans un bâtiment très bien isolé, la mise en route peut être retardée de quelques jours ou semaines, selon vos habitudes ou préférences en termes de confort thermique.

Il faudra également limiter la surconsommation de la pompe à chaleur. Cela passe tout d’abord par le choix d’un appareil adapté à la surface du logement. Pour cela, une étude thermique peut être nécessaire avant l’installation. L’intervention d’un professionnel permettra de choisir une PAC dont la puissance convient aux besoins des habitants et à la superficie des lieux.

L’entretien de la PAC solarothermique

Pour une rentabilité optimale, il faut également procéder à un entretien régulier de la pompe à chaleur solarothermique et de ses composants. L’intervention n’a pas été rendue obligatoire, comme c’est le cas pour une chaudière à gaz.

Il convient de confier la tâche à un professionnel. Ce dernier sera équipé pour monter sur le toit et vérifier l’état de fonctionnement des cellules solaires thermiques. Il pourra ensuite examiner la pompe à chaleur et le circuit hydraulique. Il faut compter environ 200 € par an pour un entretien minutieux de la PAC solarothermique exécuté par une entreprise spécialisée.

De votre côté, vous pouvez dégager les éventuels débris qui obstruent la grille de l’unité extérieure. Il peut également être utile de jeter un œil sur les panneaux solaires, notamment après un épisode venteux. Cela permettra de vérifier qu’il n’y a pas de branches ou de feuilles mortes sur les parois vitrées.

Lorsqu’il neige, les panneaux solaires doivent être dégagés afin d’offrir un rendement maximal pendant la période hivernale.

En conclusion, la PAC solarothermique est un équipement à la fois économique et écologique. Grâce à son système combiné, elle utilise deux sources énergétiques qui permettent d’avoir du chauffage et de l’eau chaude en toutes saisons. Bien que le coût d’installation soit élevé, des aides sont disponibles pour couvrir une grande partie des dépenses. C’est l’idéal pour s’équiper et profiter pleinement des avantages d’un tel dispositif.

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