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Planification du système CVC renouvelable
Les pompes à chaleur centrales compatibles solaires combinent un chauffage et un refroidissement électriques à haut rendement avec la production d'énergie photovoltaïque. Un système correctement conçu peut utiliser la production solaire diurne pour réduire la consommation électrique du réseau tout en maintenant des températures intérieures confortables tout au long des différentes saisons.
A pompe à chaleur solaire est normalement une pompe à chaleur électrique connectée à un système photovoltaïque. Les panneaux solaires produisent de l'électricité, tandis que la pompe à chaleur transfère la chaleur entre les environnements intérieurs et extérieurs. Ce terme ne signifie généralement pas que la lumière du soleil chauffe directement le réfrigérant à l’intérieur de l’équipement.
Les pompes à chaleur solaires peuvent fournir du chauffage, du refroidissement des locaux et, dans certaines configurations de système, de l'eau chaude sanitaire. Ils conviennent aux bâtiments résidentiels, bureaux, hôtels, écoles, ateliers, installations agricoles et autres propriétés où les charges de chauffage et de refroidissement représentent un pourcentage important de la consommation électrique annuelle.
Les thermopompes centrales solaires sont conçues pour fonctionner avec des conduits à l'échelle du bâtiment, des ventilo-convecteurs, des systèmes hydroniques, du chauffage par le sol ou d'autres systèmes de distribution de température centralisés. La pompe à chaleur peut utiliser l'électricité solaire pendant la journée et obtenir de l'électricité supplémentaire du réseau ou de la batterie lorsque la production solaire est insuffisante.
Une pompe à chaleur utilise un cycle de réfrigération pour absorber la chaleur d’une zone et la restituer dans une autre. En mode chauffage, une pompe à chaleur aérothermique extrait la chaleur disponible de l’air extérieur et la transfère à l’intérieur. En mode refroidissement, le cycle s’inverse et déplace la chaleur intérieure vers l’extérieur.
Les systèmes géothermiques échangent de la chaleur avec le sol via des boucles de canalisations enterrées. Les systèmes à source d’eau utilisent une source d’eau appropriée comme fluide d’échange thermique. Chaque type peut être combiné avec un système photovoltaïque lorsque ses exigences électriques correspondent aux panneaux solaires, aux onduleurs, aux dispositifs de protection et aux commandes de gestion de l'énergie disponibles.
Les modules photovoltaïques produisent de l'électricité CC en fonction du rayonnement solaire, de la température des panneaux, de l'orientation, de l'angle d'inclinaison, de l'ombrage et de l'état du module.
Un onduleur solaire convertit l'électricité CC générée en électricité CA compatible avec la pompe à chaleur et le système électrique du bâtiment.
Le compresseur, le circuit frigorifique, l'évaporateur et le condenseur déplacent l'énergie thermique entre le bâtiment et la source de chaleur externe sélectionnée.
L’énergie solaire est utilisée lorsqu’elle est disponible. L’électricité du réseau ou le stockage sur batterie fournit la demande restante en cas de faible ensoleillement, de fonctionnement nocturne ou de charge de chauffage de pointe.
La réponse à la question « Les panneaux solaires peuvent-ils alimenter une pompe à chaleur » est oui. Un système photovoltaïque peut fournir une partie ou la totalité de l’électricité nécessaire à une pompe à chaleur. Le pourcentage réel fourni par l'énergie solaire dépend de la charge de chauffage ou de refroidissement, du climat local, de l'efficacité de l'équipement, de la capacité des panneaux, de la lumière solaire disponible et du programme de fonctionnement.
Les utilisateurs demandent également : « Les panneaux solaires peuvent-ils faire fonctionner une pompe à chaleur ? » Les panneaux solaires peuvent faire fonctionner une pompe à chaleur directement pendant la journée lorsque le panneau solaire produit suffisamment d’énergie. Un système connecté au réseau peut automatiquement consommer de l’électricité supplémentaire lorsque la production solaire tombe en dessous de la demande. Un système hors réseau nécessite une capacité de batterie et une sortie d’onduleur suffisantes pour maintenir son fonctionnement lorsque la lumière du soleil n’est pas disponible.
La question « pouvez-vous alimenter une pompe à chaleur avec des panneaux solaires » doit être évaluée à la fois en termes de puissance et d'énergie. La puissance instantanée détermine si le système peut fonctionner à un moment précis. Les calculs d'énergie quotidiens et saisonniers déterminent si le panneau solaire peut produire suffisamment d'électricité sur la période requise.
| Configuration du système | Contribution solaire | Exigence de la batterie | Caractéristique de fonctionnement |
|---|---|---|---|
| Pompe à chaleur connectée au réseau | Cotisation journalière partielle ou élevée | Non requis | Le réseau couvre automatiquement le déficit solaire |
| Système de pompe à chaleur hybride | L'énergie solaire est utilisée comme source privilégiée | Facultatif | L’énergie solaire, les batteries et le réseau peuvent fonctionner ensemble |
| Système de pompe à chaleur hors réseau | L'énergie solaire fournit toute l'électricité produite | Obligatoire | Nécessite un dimensionnement minutieux en hiver et pendant la nuit |
| Système de jour à assistance solaire | Axé sur la réduction de la charge pendant la journée | Généralement pas requis | Convient pour le refroidissement diurne ou le chauffage programmé |
Le nombre de panneaux solaires dépend de la puissance électrique de la pompe à chaleur, de la durée de fonctionnement quotidienne, de la charge saisonnière, de la puissance des panneaux, des heures d'ensoleillement maximales, de l'efficacité du système et du fait que la pompe à chaleur doit fonctionner après le coucher du soleil. La demande de chauffage peut être plus élevée en hiver, lorsque la production solaire quotidienne peut être inférieure à la production estivale.
Panneau solaire calculé
20 kWh ÷ 5h ÷ 0,80 = 5kWUn réseau théorique de 5 kW pourrait être formé avec environ onze panneaux solaires de 455 W. Une conception pratique peut utiliser douze à quatorze panneaux pour compenser la température du module, la perte de l'onduleur, la poussière, l'ombrage partiel, les changements climatiques et la réduction saisonnière de la production solaire.
| Entrée moyenne de la pompe à chaleur | Durée d'exécution quotidienne | Demande quotidienne d'électricité | Panneau solaire de référence | Quantité approximative de panneaux de 455 W |
|---|---|---|---|---|
| 1,5 kW | 6 heures | 9 kWh | 2,3 kW à 3,0 kW | 6 à 7 panneaux |
| 2,5 kW | 8 heures | 20 kWh | 5,0 kW à 6,5 kW | 11 à 15 panneaux |
| 4,0 kW | 8 heures | 32 kWh | 8,0 kW à 10,5 kW | 18 à 24 panneaux |
| 6,0 kW | 10 heures | 60 kWh | 15,0 kW à 20,0 kW | 33 à 44 panneaux |
Une thermopompe peut consommer plus d’électricité par temps froid car la différence de température entre l’intérieur et l’extérieur est plus grande. La production solaire peut également diminuer en raison d’heures de clarté plus courtes, d’un faible angle d’ensoleillement, de la couverture neigeuse, des nuages ou du mauvais temps. Les données solaires moyennes annuelles ne doivent pas être utilisées seules pour la conception critique du chauffage hivernal.
Une pompe à chaleur peut être intéressante à combiner avec l’énergie solaire lorsque le bâtiment a une demande annuelle importante de chauffage ou de refroidissement. Les pompes à chaleur sont alimentées électriquement, ce qui permet à l'électricité photovoltaïque de compenser une partie de leur coût de fonctionnement. Un bâtiment bien isolé avec des équipements correctement dimensionnés donne généralement de meilleurs résultats qu'un bâtiment mal isolé avec un système surdimensionné ou sous-dimensionné.
Les bâtiments nécessitant à la fois du chauffage en hiver et du refroidissement en été peuvent utiliser la pompe à chaleur et le système solaire pendant plusieurs mois de l'année.
Le chauffage, la climatisation, l'eau chaude ou le fonctionnement commercial pendant la journée peuvent consommer de l'électricité solaire pendant sa production.
La perte de chaleur réduite permet à la pompe à chaleur de maintenir la température avec une puissance de compresseur inférieure et des cycles de fonctionnement plus courts.
Le chauffage par le sol et les systèmes de ventilo-convecteurs correctement conçus peuvent réduire la température de l’eau requise et améliorer l’efficacité de la pompe à chaleur.
Une température extérieure très basse peut augmenter la consommation d’électricité et nécessiter des équipements plus gros, un chauffage d’appoint ou une source de chaleur différente.
La forme du toit, la capacité structurelle, l'ombrage, les chemins d'accès et les réglementations locales peuvent restreindre la capacité photovoltaïque utilisable.
Le fonctionnement nocturne repose sur l’alimentation du réseau ou sur le stockage par batterie, car les panneaux solaires ne produisent pas d’électricité après le coucher du soleil.
Certains radiateurs traditionnels nécessitent des températures d'eau qui réduisent l'efficacité de la pompe à chaleur, à moins que les émetteurs ou l'enveloppe du bâtiment ne soient améliorés.
Les pompes à chaleur centrales solaires doivent être sélectionnées en fonction de la charge du bâtiment, de la température de conception locale, de la méthode de distribution du chauffage, de l'alimentation électrique disponible, de la puissance de l'onduleur solaire et de la stratégie de contrôle. La pompe à chaleur ne nécessite pas de lumière solaire particulière, mais elle doit fonctionner de manière sûre et efficace avec le système électrique.
La capacité de chauffage doit correspondre à la perte de chaleur calculée du bâtiment à la température de conception locale. La sélection d'équipements uniquement en fonction de la surface au sol peut produire des résultats inexacts.
Le choix du système de refroidissement doit tenir compte du gain de chaleur solaire, des fenêtres, de l'isolation, des occupants, de l'éclairage, de l'équipement, de la ventilation et de la température estivale locale.
Les pompes à chaleur à vitesse variable peuvent ajuster la puissance du compresseur et peuvent suivre la production solaire disponible plus facilement que les équipements à puissance fixe.
Le COP décrit l’efficacité opérationnelle dans des conditions définies. SCOP fournit une vue saisonnière et est utile pour comparer les performances de chauffage sur une plage de températures plus large.
Confirmez si l'unité utilise de l'électricité monophasée ou triphasée et si l'onduleur solaire et l'alimentation du bâtiment peuvent supporter la tension et le courant requis.
Vérifiez la capacité nominale, la puissance d'entrée, les performances de dégivrage et la température de sortie d'eau à la température extérieure la plus basse prévue.
Les contrôles de gestion de l'énergie peuvent coordonner la production solaire, la charge de la batterie, le stockage thermique, l'alimentation du réseau, la température ambiante et le fonctionnement en fonction de la durée d'utilisation.
Transfère la chaleur entre l’air extérieur et l’air intérieur. Il est généralement connecté à des unités intérieures avec ou sans conduits et peut fournir à la fois du chauffage et du refroidissement.
Convient pour :Maisons, bureaux, magasins et bâtiments nécessitant un chauffage et un refroidissement directs de l'air.
Transfère l'énergie de l'air extérieur vers un circuit d'eau pour le chauffage par le sol, les ventilo-convecteurs, les radiateurs basse température ou l'eau chaude sanitaire.
Convient pour :Systèmes centraux de chauffage, de climatisation et d'eau chaude hydroniques intégrés.
Utilise des boucles enterrées pour échanger de la chaleur avec le sol. La température du sol est plus stable que la température de l’air extérieur, mais l’installation nécessite un terrain, un forage ou une excavation approprié.
Convient pour :Projets à long terme avec surface au sol disponible et charge annuelle importante.
Échange de chaleur avec une source d’eau appropriée. La qualité de l'eau, le débit, les conditions environnementales, la filtration et l'approbation locale doivent être pris en compte.
Convient pour :Projets avec une source d’eau fiable et techniquement adaptée.
Déterminez les pertes de chaleur, la charge de refroidissement, les performances d’isolation, les fuites d’air, la surface des fenêtres, l’occupation, la demande de ventilation et les températures intérieures requises.
Examinez les données mensuelles d'ensoleillement, l'orientation du toit, l'angle des panneaux, l'ombrage, la capacité structurelle, l'espace d'accès, la charge de neige, la charge de vent et la distance des câbles.
Confirmez la tension de service, la phase, la capacité du disjoncteur, la sortie de l'onduleur, la taille du câble, la protection contre les surtensions, l'isolation, la mise à la terre et les règles électriques locales.
Vérifiez les dimensions des conduits, le débit d'air, le débit d'eau, le diamètre du tuyau, la tête de pompe, la capacité du radiateur, la sélection du ventilo-convecteur et la température de l'eau requise.
Décidez si une prise en charge du réseau, un stockage par batterie, un stockage thermique ou un chauffage d'appoint est requis pendant la nuit, par mauvais temps, lors de cycles de dégivrage ou de froid extrême.
Définissez la priorité solaire, la réserve de batterie, le programme d'eau chaude, la température ambiante, les restrictions de charge du réseau, la compensation météo et les paramètres de réponse à la demande.
Oui. Le terme fait généralement référence à une pompe à chaleur alimentée en partie ou entièrement par l’électricité produite à partir de panneaux photovoltaïques. Il peut être connecté au réseau, hybride ou hors réseau.
Les panneaux solaires ne peuvent pas produire d'électricité la nuit. Le fonctionnement de nuit nécessite l’électricité du réseau, une batterie de taille suffisante ou une autre source d’alimentation de secours.
Il peut être programmé pour des périodes de forte production solaire, mais les bâtiments nécessitant un contrôle continu de la température ont normalement besoin d’un réseau, de batteries ou d’un stockage thermique.
L'équipement doit déplacer la chaleur à travers une différence de température plus importante. Les systèmes à air peuvent également nécessiter des cycles de dégivrage, ce qui peut augmenter temporairement la consommation d'électricité.
Il peut répondre à une partie ou à la totalité de la demande lorsque le panneau solaire, l’onduleur, le service électrique, le câblage, l’équipement de protection et la capacité de production disponible sont suffisants.
Pas nécessairement. La demande de chauffage peut survenir la nuit ou pendant les périodes hivernales à faible ensoleillement. La capacité des panneaux, le stockage des batteries, la production saisonnière et les pertes de chaleur du bâtiment doivent être évalués ensemble.
De nombreux systèmes de pompes à chaleur air-eau et géothermiques peuvent produire de l’eau chaude sanitaire. La température requise du réservoir, le volume de stockage, le cycle d’hygiène et le chauffage d’appoint doivent être inclus dans la sélection du système.
La sélection fiable d’un système nécessite plus qu’une superficie au sol du bâtiment ou une quantité générale de panneaux. La demande de chauffage, la demande de refroidissement, le climat local, la température de l’eau, l’alimentation électrique, le calendrier de fonctionnement, la production solaire et les exigences de secours doivent être examinés comme un système complet.
Capacité de chauffage et de refroidissement
Puissance d'entrée nominale et maximale
Plage de température de fonctionnement
Température de l'eau de sortie requise
Alimentation monophasée ou triphasée
Exigences en matière de dégivrage et de chauffage d'appoint
Puissance nominale du panneau solaire
Surface disponible en toiture ou au sol
Heures d'ensoleillement mensuelles maximales
Modèle et sortie de l'onduleur solaire
Capacité de la batterie et énergie utilisable
Disponibilité du réseau et tension locale
Localisation et conditions climatiques
Superficie du bâtiment et isolation
Température intérieure requise
Heures de fonctionnement du chauffage et de la climatisation
Conduits, radiateurs ou chauffage au sol existants
Besoin en eau chaude sanitaire
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