Oui. Un champ de capteurs PVT non vitrés à ailettes au dos, dimensionné à environ 2,5 m² par kW de puissance de la pompe à chaleur, peut constituer la seule source d'une pompe à chaleur eau glycolée/eau, sans forage ni unité extérieure à ventilateur. Les installations mesurées affichent un facteur de performance saisonnier de 3,3 à 3,8. La pompe à chaleur doit être homologuée pour une température d'entrée d'eau glycolée inférieure ou égale à −15 °C.
Comment un panneau solaire peut-il remplacer un forage ?
Parce qu'une source de pompe à chaleur n'a pas besoin d'être chaude : elle doit être fiable et rester au-dessus de la température d'évaporation. Un capteur enterré fournit 0 à 12 °C. Un champ de capteurs PVT non vitrés fournit environ −10 à +25 °C, et ce à partir de trois apports simultanés : le rayonnement solaire direct, l'air ambiant qui circule sur l'absorbeur et la chaleur latente de la condensation et de la pluie. C'est cette combinaison qu'exploite une source PVT monovalente : le champ de capteurs remplace entièrement le capteur enterré, et le capteur hybride PVT produit de l'électricité au passage.
L'architecture est celle d'une pompe à chaleur eau glycolée/eau standard dont le forage est remplacé par un champ de capteurs en toiture. Le glycol circule des panneaux à l'évaporateur, revient plus froid et repart en toiture pour être réchauffé par toute l'énergie ambiante disponible. Des pompes à chaleur à source PVT sont déjà installées dans des logements en série aux Pays-Bas et ailleurs : il s'agit donc d'une architecture déployée, et non d'un concept de laboratoire.
Quelles performances une pompe à chaleur à source PVT atteint-elle réellement ?
Les résultats de terrain et de simulation convergent vers un facteur de performance saisonnier d'environ 3,3 à 3,8. Des études publiées sur des PVT non vitrés à ailettes utilisés comme seule source indiquent un SPF de 3,49 avec 20 m² de capteurs et de 3,80 avec 30 m², et des installations suivies ont maintenu environ 3,3 avec une température ambiante à plusieurs reprises inférieure ou égale à 0 °C. Les systèmes à source PVT se situent ainsi entre une bonne unité aérothermique et un capteur enterré horizontal peu profond, avec en plus la production électrique d'un champ photovoltaïque.
| Type de source | Température de source typique en hiver | SPF typique | Contrainte du site |
|---|---|---|---|
| Air extérieur (PAC aérothermique) | −7 à +7 °C, ventilation forcée | 2,8 – 3,5 | Unité extérieure, bruit et autorisation d'urbanisme |
| PVT non vitré, à ailettes | −10 à +10 °C | 3,3 – 3,8 | Surface de toiture, pas d'unité extérieure |
| Capteur enterré horizontal | 0 à +8 °C | 3,8 – 4,5 | Grand jardin à terrasser |
| Sonde géothermique verticale | +6 à +12 °C | 4,0 – 5,0 | Autorisation de forage et accès pour la foreuse |
Ce qui fait la force du PVT n'est pas la colonne du SPF, mais celle du site. Pas de jardin, pas d'autorisation de forage et pas d'unité extérieure à ventilateur : c'est là tout l'argument.
Quelle surface de PVT un système monovalent exige-t-il ?
Environ 2,5 m² de panneau par kW de puissance thermique pour un champ non vitré à ailettes, soit environ 4 m²/kW une fois pris en compte la géométrie réelle de la toiture, les ombrages et les longueurs de tuyauterie. Une pompe à chaleur eau glycolée/eau de 8 kW demande donc de l'ordre de 20 à 32 m², soit dix à seize panneaux.
Dimensionnez à partir de la source, et non de la toiture. Le contrôle qui compte est la température d'entrée d'eau glycolée minimale le jour de dimensionnement le plus froid : si le champ est trop petit, la température de la boucle chute, la température d'évaporation s'effondre et le compresseur passe l'hiver près de sa limite de basse température. Le nombre détaillé de panneaux, y compris pour les cas bivalents, est présenté dans combien de panneaux PVT faut-il pour une pompe à chaleur ?
Deux exigences matérielles en découlent directement :
- Une pompe à chaleur homologuée pour une entrée d'eau glycolée inférieure ou égale à −15 °C : de nombreuses machines pour capteurs enterrés ne sont certifiées que jusqu'à −5 °C et se mettent en défaut.
- Des panneaux non vitrés à ailettes au dos. Ce sont les ailettes qui transforment le capteur en échangeur à air efficace après le coucher du soleil ; un panneau à dos lisse perd l'essentiel de l'apport nocturne décrit dans les panneaux PVT fonctionnent-ils en hiver et la nuit ?
De quoi d'autre un système PVT monovalent a-t-il besoin ?
D'un ballon tampon côté source, d'un vase d'expansion correctement dimensionné et d'une logique de régulation réaliste. Le volume de la source lisse les transitions de l'aube et du crépuscule et donne de l'inertie au champ lors du passage d'un nuage ; les notices des pompes à chaleur indiquent un volume minimal de source en litres, et il doit être respecté, non estimé. Comme la température de stagnation d'un PVT non vitré reste inférieure à environ 75 °C, contre 150 à 200 °C pour un capteur plan vitré, le vase peut être dimensionné sans tenir compte de la vapeur, et le glycol vieillit beaucoup plus lentement.
Côté émission, rien d'inhabituel. La pompe à chaleur charge toujours un ballon et a toujours besoin de faibles températures de départ pour être performante. Associer le champ PVT à un ballon tampon tel que le Solibuffer de Solimpeks fonctionne pour cette raison : le champ relève la température de la source, le ballon découple l'offre de la demande, et le compresseur bénéficie d'une saison plus régulière et plus chaude qu'avec n'importe quelle unité aérothermique au même endroit.
Quand le PVT ne doit-il pas être la seule source ?
Lorsque la toiture ne peut pas accueillir la surface nécessaire, lorsque les besoins de chaleur sont dominés par des radiateurs haute température, ou lorsque le bâtiment se trouve dans un hiver continental réellement rigoureux, avec de longues périodes de gel sans vent et peu d'irradiation. Dans ces cas, faites fonctionner le PVT en mode bivalent, comme appoint de source à côté d'une unité aérothermique ou d'un champ de sondes raccourci, où il sert aussi à régénérer le sol pendant l'été. Un champ PVT bivalent peut se rentabiliser par la seule régénération des sondes dans les opérations denses où la profondeur de forage est plafonnée.
Questions fréquentes
Ai-je encore besoin d'une unité extérieure avec une pompe à chaleur à source PVT ?
Non. La pompe à chaleur est une machine eau glycolée/eau installée à l'intérieur, et le champ en toiture remplace entièrement l'évaporateur extérieur. Cela supprime le bruit du ventilateur, le bruit du dégivrage et les problèmes d'autorisation d'urbanisme et de voisinage qu'entraîne une unité extérieure.
Les panneaux PVT peuvent-ils régénérer une sonde géothermique existante ?
Oui, et c'est l'un des meilleurs usages de cette technologie. Faire circuler le surplus d'été du champ dans la boucle enterrée rétablit la température du sol que le prélèvement de chauffage épuise, ce qui préserve l'efficacité à long terme dans les champs de sondes denses.
Que se passe-t-il par une nuit glaciale sans soleil ?
Le champ fournit toujours de la chaleur, car le fluide circule à une température inférieure à celle de l'air et la chaleur s'écoule vers lui. La puissance diminue : c'est donc le ballon tampon côté source et l'homologation basse température de la pompe à chaleur qui font tenir le système jusqu'à l'amélioration des conditions.
Un système PVT monovalent est-il moins cher qu'un forage ?
En général oui pour un logement individuel, car le forage est un coût fixe sans sous-produit, alors que le champ produit aussi de l'électricité. La comparaison s'inverse sur les grandes opérations, où un champ de sondes partagé répartit son coût de forage entre de nombreux logements.