Dimensionnez un champ PVT à 2,5–4 m² par kW de puissance calorifique de la pompe à chaleur, soit environ 1,5 à 2 panneaux par kW : 12–16 panneaux pour une pompe à chaleur eau glycolée/eau de 8 kW. Les champs inférieurs à 2 m² par kW ne parviennent pas à maintenir la température de source tout l'hiver et ramènent le facteur de performance saisonnier vers les niveaux d'une pompe à chaleur aérothermique.
De combien de panneaux PVT une pompe à chaleur a-t-elle besoin ?
Prévoyez 2,5–4 m² de PVT par kW de puissance calorifique de la pompe à chaleur, 4 m²/kW étant la valeur prudente à retenir par défaut en Europe centrale et septentrionale. Un panneau PVT standard mesure environ 1,7–2 m², ce qui donne à peu près 1,5 à 2 panneaux par kW : 12–16 panneaux pour une pompe à chaleur eau glycolée/eau de 8 kW, 6–8 panneaux pour un appareil de 4 kW.
Cette règle s'applique au PVT utilisé comme source : les panneaux remplacent un forage ou un capteur enterré et alimentent l'évaporateur par un circuit glycolé. Lorsque le champ ne fait que préchauffer l'eau chaude sanitaire, le dimensionnement suit les règles du rapport capteurs/ballon et le champ est bien plus petit.
Pourquoi la taille du champ détermine-t-elle le facteur de performance saisonnier ?
Parce que la température de source fixe le COP à chaque heure de fonctionnement. Les travaux de simulation et de terrain publiés, portant sur des surfaces de capteurs de 1,1 à 4,5 m² par kW de puissance thermique, concluent que les champs inférieurs à environ 2 m²/kW ne sont pas viables : la source chute tellement en janvier que la machine bascule sur son appoint électrique ou ne fait pas mieux qu'un appareil aérothermique. Les meilleurs facteurs saisonniers se regroupent à 2,3–3,4 m²/kW pour les panneaux à ailettes, qui captent davantage l'air ambiant que les modèles à dos plat.
Le sous-dimensionnement est le principal mode de défaillance des projets à source PVT. Le surdimensionnement coûte de l'argent mais pénalise rarement les performances : le surplus se traduit par un meilleur facteur de performance saisonnier et davantage d'électricité injectée sur le réseau.
| Puissance de la pompe à chaleur | Surface PVT à 4 m²/kW | Panneaux (≈2 m² chacun) | Puissance PV approx. | Ballon tampon côté source |
|---|---|---|---|---|
| 4 kW | 16 m² | 8 | ~3,4 kWc | 100–150 L |
| 6 kW | 24 m² | 12 | ~5,1 kWc | 150–200 L |
| 8 kW | 32 m² | 16 | ~6,8 kWc | 200–300 L |
| 12 kW | 48 m² | 24 | ~10 kWc | 300–400 L |
| 16 kW | 64 m² | 32 | ~13,6 kWc | 400–500 L |
La colonne de puissance PV est un contrôle de cohérence utile : un système à source PVT produit presque toujours plus d'électricité que le foyer n'en consomme ; vérifiez donc le tarif de rachat avant de considérer cette production comme de l'argent tombé du ciel.
Le dimensionnement change-t-il pour les capteurs enterrés, l'eau chaude ou les machines aérothermiques ?
Oui, de trois manières :
- Régénération du capteur enterré. Lorsque le PVT complète un forage existant au lieu de le remplacer, 1–2 m²/kW suffisent. Les panneaux rechargent le sol en été et ralentissent la dérive à long terme du forage ; ils n'assurent pas la charge hivernale.
- Préchauffage de l'eau chaude uniquement. Quatre à huit panneaux couvrent le préchauffage de l'ECS d'une famille. La contrainte déterminante est alors le volume du ballon, et non la puissance de la pompe à chaleur ; voir quel volume de ballon par m² de capteur.
- Machines air/eau. Un champ PVT ne peut pas servir de source à une pompe à chaleur air/eau standard. Cette association exige une machine eau glycolée/eau, ou un monobloc spécialement prévu pour un circuit de source glycolé. Confirmez le modèle avant de dimensionner quoi que ce soit.
Que faut-il encore dimensionner en plus des panneaux ?
Quatre éléments, et une erreur sur l'un d'eux gâche tout le potentiel du champ :
- Le débit. Prévoyez 40–60 L/h par m² de panneau. Un champ de 32 m² nécessite donc environ 1 300–1 900 L/h dans le circuit de source, soit un circulateur plus grand et une tuyauterie plus importante qu'une boucle solaire classique.
- La concentration en glycol. Le fluide côté source fonctionne délibérément en dessous de 0 °C ; le propylène glycol est donc normalement mélangé pour protéger jusqu'à −20 °C ou moins.
- Un ballon tampon côté source. Environ 25–40 L par kW de puissance de la pompe à chaleur atténuent le décalage entre une source dépendante des nuages et un compresseur qui a besoin de conditions stables, selon la même logique que le dimensionnement du ballon tampon en litres par kW.
- Un budget de dégivrage. Des panneaux fonctionnant comme source air et soleil peuvent givrer par les matins d'hiver humides, et leur dégivrage coûte de l'ordre de 0,15–0,25 kWh par panneau et par épisode. Un champ trop juste ne peut pas l'absorber.
Que doit atteindre l'installation terminée ?
Un système à source PVT bien dimensionné doit atteindre un facteur de performance saisonnier d'environ 4,0–4,5, nettement au-dessus d'une rénovation aérothermique typique et proche d'une installation sur forage, sans l'autorisation de forage. À titre de repère, les pompes à chaleur Solimpeks de la série Varm Up atteignent un COP allant jusqu'à 4,9 à A7/W35, et une source PVT vise à maintenir des conditions proches de cette plage sur une bien plus grande partie de l'année que ne le permet l'air ambiant.
Si une conception proposée ne peut pas démontrer son SPF cible par une simulation à votre emplacement, le champ est presque certainement trop petit. Demandez au concepteur la courbe de température de source modélisée sur tout le mois de janvier, et pas seulement le total énergétique annuel.
Questions fréquentes
Combien de panneaux PVT remplacent un forage géothermique ?
Environ deux panneaux par kW de puissance de la pompe à chaleur, soit 16 panneaux, environ 32 m², pour une machine de 8 kW. Ce dimensionnement vise à égaler les performances d'un forage sans forer, et il exige une pompe à chaleur eau glycolée/eau plutôt qu'un appareil aérothermique.
Les panneaux PVT peuvent-ils être la seule source de chaleur d'une pompe à chaleur ?
Oui, avec une pompe à chaleur eau glycolée/eau et un champ d'au moins 2,5 m² par kW. En dessous, la température de source s'effondre en plein hiver et la résistance d'appoint prend le relais, ce qui anéantit complètement l'intérêt en coûts d'exploitation.
Les panneaux PVT fonctionnent-ils la nuit comme source d'une pompe à chaleur ?
Oui. Les panneaux WISC non vitrés échangent de la chaleur avec l'air ambiant et fonctionnent couramment à plusieurs degrés en dessous de la température de l'air : ils continuent donc de capter de l'énergie après la tombée de la nuit. La production est plus faible qu'en plein soleil, mais loin d'être nulle.
De quelle surface de toit un système à pompe à chaleur et PVT a-t-il besoin ?
Environ 32 m² de toiture non ombragée pour une pompe à chaleur de 8 kW, ce qui équivaut à un champ PV de 7 kWc. C'est la principale limite pratique des systèmes à source PVT dans l'habitat mitoyen et les appartements.