Oui, les panneaux hybrides DualSun (PVT) peuvent être installés en couplage avec des pompes à chaleur Eau glycolée/Eau (PAC Eg/E). C’est le même principe qu’une pompe à chaleur géothermique, mais sans géothermie ! 

Ce couplage offre un système à double service assurant à la fois la production d’eau chaude sanitaire et de chauffage (et triple service si on ajoute une piscine). Lorsque les panneaux PVT constituent sa source froide, la PAC utilise d’une façon très efficace tout au long de l’année la chaleur thermique ainsi que l’énergie photovoltaïque produite par les panneaux.

 

Voici une vidéo de présentation du système réalisé par le projet de recherche européen integraTE dont DualSun fait partie :

 

 

Configurations avec le panneau DualSun SPRING utilisé comme unique source froide de la pompe à chaleur  

Plusieurs schémas hydrauliques sont possibles. Le plus simple et répandu pour une maison individuelle est le suivant : 

 

Configuration 1 : couplage PVT-PAC direct

 

La vanne mélangeuse en sortie des panneaux PVT est nécessaire pour éviter que les températures trop élevées provenant du champ solaire atteignent l’évaporateur de la PAC, surtout en période estivale. 

A noter que l’utilisation de la version non isolée des PVT, ayant une efficacité plus importante à basse température par rapport à la version isolée, est préconisée lorsqu’ils sont intégrés au circuit primaire de la PAC. 

Pour dimensionner l’installation solaire : Combien de panneaux DualSun SPRING faut-il prévoir pour alimenter une PAC eau/eau ?

 

Nous vous expliquons dans la suite de cet article les autres schémas possibles de ce couplage en fonction des caractéristiques du projet. En effet, une attention particulière devra être portée aux limites de fonctionnement de la PAC avec le schéma le plus simple présenté plus haut :

• La température maximale admissible en entrée de l’évaporateur : si cette dernière est inférieure à la température de stagnation des PVT non isolés (voir ici Quelle est la température de stagnation du panneau DualSun SPRING ?), une vanne mélangeuse devrait être installée en amont de l’évaporateur. La température de consigne de cette vanne sera à régler en fonction de son temps de réaction : d’une manière générale, il est judicieux de régler une température légèrement inférieure à la température maximale limite.
  
  
• La pression minimale admissible au niveau de l’évaporateur : si cette dernière, exprimée en bar, est inférieure à la hauteur de l’installation solaire par rapport à l’évaporateur exprimée en mètre divisée par 10 (voir cet article en ligne pour mieux comprendre l’effet de relaxation mécanique des SPRING conduisant naturellement à une chute de pression suite à la mise en service) :

Pmin[bar] < ((HPVT-HPAC) [m]) /10

Il serait important de séparer le circuit solaire du circuit de l’évaporateur. Cela pourrait se faire en ajoutant un séparateur hydraulique ou un ballon tampon froid intermédiaire (voir configurations 2 ci-dessous). 

 

Configuration 2 : couplage PVT-PAC avec un séparateur hydraulique

Comme évoqué à la section précédente, lorsque la hauteur de l’installation solaire n’est pas suffisante pour assurer la pression minimale limite à l’évaporateur, il sera important de séparer hydrauliquement les circuits solaires et de captage de la PAC.
Pour cela il convient d’ajouter un échangeur à plaques ou un petit ballon froid casse-pression intermédiaire entre les SPRING et l’évaporateur de la PAC. Dans ces cas, un circulateur solaire supplémentaire sera nécessaire.

 

Le circulateur solaire sera activé en même temps que l’activation du circulateur du circuit de captage de la PAC. Par conséquent, le circulateur sera piloté par la PAC et aucun régulateur supplémentaire ne sera nécessaire. 

 

Configuration 3 : couplage PVT-PAC avec un ballon tampon froid

Dans les situations où la place à l’intérieur du local technique le permet, et si la surface des panneaux est conséquente, il peut être intéressant d'ajouter un ballon tampon froid intermédiaire entre les PVT et la PAC. En plus de séparer hydrauliquement les deux circuits, il aura pour effet d’augmenter l'inertie des PVT en profitant de l’apport thermique solaire aux moments de meilleur ensoleillement les jours :

Dans cette configuration, en plus du circulateur solaire, un régulateur solaire et deux sondes de température seront nécessaires pour le pilotage du circuit solaire. Les sondes de température seront insérées dans les PVT et dans le bas de ballon. Le circulateur solaire ne s’active que lorsque l’écart de température de ces deux sondes est suffisamment positif. 

 

Configuration 4 : couplage PVT-PAC avec décharge ECS

Afin de profiter au maximum de l’énergie solaire thermique pendant les intersaisons et l’été (lorsque le potentiel thermique solaire est suffisant), les PVT peuvent aussi apporter directement l’énergie thermique solaire en bas de ballon tampon d’eau chaude sanitaire gratuitement en by passant la PAC. En cas de couplage direct, cette option peut être illustrée par le schéma suivant :

 

 

Même si cette configuration complexifie le système, elle pourrait avoir l’avantage de prolonger la durée de vie de la PAC en la sollicitant significativement moins (voire jamais selon la localisation de l’installation) en période estivale.

 

Configurations avec une PAC E/E à double source froide

Ici nous présentons les configurations avec une PAC E/E à double source froide. Seules les PACs capables de gérer plusieurs sources froides peuvent être utilisées dans ces configurations. Plus spécifiquement, la programmation de la PAC doit savoir gérer les deux vannes 3 voies repérées A et B sur les schémas ci-dessous. Cela permet d’optimiser la performance du système en puisant les calories dans la source froide le plus chaud offrant un meilleur potentiel énergétique.  

 

Configuration 5 : système hybride avec sondes géothermiques

 

Configuration 6 : système hybride avec unité d’air extérieure

 

 

Configurations avec les PVT en régénération des sondes géothermiques (l’unique source froide de la PAC E/E)

Configuration 7 : pompe à chaleur géothermique avec régénération des sondes géothermiques

La seule source froide de la PAC ici est la géothermie. L’intégration de nos panneaux PVT sert à améliorer significativement la performance d’un tel système grâce à la fois à l’électricité produite qui pourrait être autoconsommée et à l’énergie thermique récupérée qui pourrait être utilisée pour recharger les sondes géothermiques offrant un milieu adapté de stockage saisonnier de l’énergie solaire utile.

 

 

> Pour en en savoir plus : Combien de panneaux DualSun SPRING faut-il prévoir pour alimenter une PAC eau/eau ?