Utilisez un ballon à double serpentin avec le serpentin solaire dans le tiers inférieur et celui de la pompe à chaleur au-dessus, et donnez la priorité au solaire dans la régulation. La pompe à chaleur ne relève alors que ce que le soleil n'a pas pu apporter. Le serpentin de la pompe à chaleur doit être bien plus grand que celui d'une chaudière, 3 m² ou plus dans un ballon de 250 à 300 L, car elle délivre de l'eau à 50–55 °C et non à 75 °C.
Pourquoi l'ordre des serpentins compte-t-il autant ?
Parce que les deux machines sont sensibles à la température, mais dans des sens opposés. Les capteurs solaires sont les plus efficaces lorsque le fluide qui revient vers le toit est froid : le serpentin solaire se place donc tout en bas du ballon, dans l'eau la plus froide. Une pompe à chaleur air/eau perd du COP à mesure qu'on lui demande une eau plus chaude : son serpentin se place donc plus haut, où elle n'a qu'à terminer le travail sur un ballon que le soleil a déjà préchauffé.
Inversez l'ordre et le système se sabote discrètement : la pompe à chaleur chauffe le bas du ballon à 50 °C, le retour des capteurs monte avec lui, et le rendement solaire chute d'un tiers ou plus. Une bonne superposition préserve la stratification : un bas froid, un haut chaud, et deux sources de chaleur qui ne se disputent jamais les mêmes litres.
Quelles architectures sont réalisables ?
| Architecture | Fonctionnement | Convient le mieux à |
|---|---|---|
| Ballon ECS à double serpentin | Serpentin solaire en bas, serpentin de pompe à chaleur en haut, un seul ballon | Rénovation et construction neuve, 250–400 L |
| Deux ballons en série | Un ballon solaire de préchauffage alimente le ballon de la pompe à chaleur | Grands champs solaires, ballon de pompe à chaleur existant qui vaut la peine d'être conservé |
| Ballon hygiénique combiné | Le solaire et la pompe à chaleur chargent un même volume tampon ; l'ECS est produite instantanément dans un serpentin ou un module d'eau chaude instantanée | Chauffage et eau chaude combinés, sites sensibles aux légionelles |
| Ballon tampon plus ballon ECS séparé | Le solaire charge le ballon ECS ; la pompe à chaleur utilise le tampon pour le chauffage | Installations nécessitant un découplage hydraulique pour le zonage ou le volume de dégivrage |
Le ballon à double serpentin est le choix par défaut pour l'eau chaude sanitaire. Le ballon combiné se justifie lorsque le solaire doit aussi contribuer au chauffage des locaux, car un seul volume stratifié peut alimenter les deux circuits.
Pourquoi le serpentin de la pompe à chaleur doit-il être tellement plus grand ?
Une chaudière gaz transmet sa chaleur à 70–80 °C : un serpentin de 1,0 à 1,5 m² suffit donc à transférer sa puissance. Une pompe à chaleur fonctionnant à 50–55 °C dispose de moins de la moitié de l'écart de température, et chaque degré qu'elle est forcée d'ajouter coûte du rendement. C'est pourquoi les ballons pour pompe à chaleur portent 3 m² ou plus de surface de serpentin dans un corps de 250–300 L, soit généralement 2,5 à 3 fois un serpentin de chaudière. La question de la surface du serpentin détaille le calcul.
Le serpentin solaire est d'une autre nature. Il lui faut environ 0,15 à 0,2 m² par m² de surface d'entrée du capteur et il peut être plus petit en valeur absolue, car la boucle des capteurs tolère un écart de température plus important que ce qu'une pompe à chaleur devrait jamais avoir à supporter.
Comment séquencer la régulation ?
Priorité au solaire, toujours : le kWh marginal venant du toit est gratuit, pas celui de la pompe à chaleur.
- Laissez le solaire charger sans restriction jusqu'à une limite de ballon de 70 à 80 °C, avec un mitigeur thermostatique en aval.
- Réglez bas la consigne ECS de la pompe à chaleur, généralement 48 à 50 °C, et donnez-lui une plage horaire plutôt qu'une demande continue. Chaque degré au-dessus de 50 °C coûte environ 2 à 2,5 % de COP.
- Retardez l'appel d'eau chaude de la pompe à chaleur vers l'après-midi en été, pour que le soleil ait la priorité pour charger le ballon. De nombreux régulateurs le font avec une simple condition de production solaire ou d'heure.
- Conservez le cycle anti-légionelles, mais laissez le solaire le satisfaire quand il le peut : un ballon qui atteint 65 °C avec le seul solaire en juillet n'a pas besoin d'un cycle de pasteurisation électrique cette semaine-là. Voir quelle température tue les légionelles avec une pompe à chaleur.
- Placez les sondes avec soin. La sonde de ballon de la pompe à chaleur se place dans le tiers supérieur, la sonde de ballon solaire en bas, près de son propre serpentin.
Le solaire thermique reste-t-il rentable à côté d'une pompe à chaleur ?
Oui. Une pompe à chaleur qui produit de l'eau chaude fonctionne à un COP ECS d'environ 2,5 à 3,0 : chaque kWh solaire économise donc environ 0,33 à 0,4 kWh d'électricité. Au prix moyen UE pour un ménage d'environ 0,29 €/kWh (Eurostat, second semestre 2025), cela vaut 0,10 à 0,12 € par kWh solaire, contre environ 0,14 € lorsque le même kWh solaire remplaçait du gaz à 0,123 €/kWh dans une chaudière à condensation : le solaire conserve donc environ 70 à 85 % de sa valeur à côté d'une pompe à chaleur. Sur les marchés à prix élevé comme l'Allemagne et l'Irlande (0,39–0,40 €/kWh), chaque kWh solaire remplace 0,13 à 0,16 € d'électricité, autant qu'il n'en a jamais économisé face au gaz. Un champ de 4 m² produisant 450 à 600 kWh/m² économise environ 1 800 à 2 400 kWh de chaleur de pompe à chaleur par an, et cette économie augmente à chaque hausse du prix de l'électricité.
Là où cela rapporte le plus :
- Des besoins en eau chaude élevés toute l'année : familles nombreuses, chambres d'hôtes, petits hôtels, où le ballon est vidé chaque jour et où le soleil a toujours un endroit où mettre sa chaleur.
- L'arrêt estival. Un champ solaire dimensionné pour juin à septembre permet à la pompe à chaleur de s'arrêter totalement pendant des mois, ce qui supprime aussi son fonctionnement au plus mauvais COP de l'année.
- Une électricité chère ou des raccordements réseau faibles, fréquents dans le sud de l'Europe et en Turquie, où les kWh remplacés valent davantage.
- Des capteurs existants. Si du solaire thermique est déjà en toiture, l'intégrer à une nouvelle pompe à chaleur coûte bien moins cher que de le remplacer.
Solimpeks fabrique les deux composants de ce système, capteurs Wunder et pompes à chaleur Solimpeks avec un COP jusqu'à 4,9 à A7/W35, et la réponse d'ingénierie honnête est que c'est le ballon, et non la marque de l'une ou l'autre machine, qui détermine la performance de l'association.
Questions fréquentes
Le solaire thermique et une pompe à chaleur peuvent-ils partager le même serpentin ?
Non. Ils ont besoin de températures de départ différentes, de surfaces de serpentin différentes et de positions de sonde différentes, et partager un serpentin signifie qu'une source se bat toujours contre l'autre. Utilisez un ballon à double serpentin, ou deux ballons en série.
Qui doit être prioritaire, le solaire ou la pompe à chaleur ?
Le solaire, dans tous les cas. La chaleur solaire est gratuite à la marge, alors que chaque kilowattheure de pompe à chaleur coûte de l'électricité. Concrètement, cela signifie une limite de ballon solaire généreuse et une plage horaire d'eau chaude de la pompe à chaleur décalée vers l'après-midi ou la soirée.
Le solaire thermique peut-il alimenter la source de la pompe à chaleur plutôt que le ballon ?
C'est une autre architecture, utilisée avec les pompes à chaleur géothermiques et eau glycolée/eau : des capteurs PVT non vitrés ou hybrides relèvent la température de la source ou régénèrent la boucle enterrée. Les capteurs vitrés standard sont généralement mieux utilisés pour produire directement de l'eau chaude.
Quelle taille de ballon pour les deux ?
250 à 400 L pour une famille de quatre personnes : assez de volume pour qu'une pompe à chaleur fasse de longs cycles de charge efficaces, et assez pour 40 à 60 litres par m² de capteur. Des ballons plus petits forcent les deux sources à des cycles courts et poussent les capteurs en stagnation en été.