C’est quoi une pompe à chaleur solarothermique : fonctionnement, critères de choix et prix

La pompe à chaleur solarothermique, c’est la combinaison de deux technologies qui respectent l’environnement sans compromettre l’efficacité et le confort thermique des occupants : la pompe à chaleur et l’énergie solaire.

Dans ce guide pratique, on vous propose d’explorer en détail la PAC solarothermique : son fonctionnement, les types de panneaux solaires, les avantages et les inconvénients, les critères de choix, le déroulement de l’installation, les aides et les retours des utilisateurs.

Qu’est-ce qu’une pompe à chaleur solarothermique ?

La pompe à chaleur solarothermique, parfois appelée pompe à chaleur solaire ou PAC solaire, est un système de chauffage et de climatisation qui combine l’action des panneaux solaires thermiques (PST) et d’une pompe à chaleur air – eau (ou eau – eau).

Objectif : assurer le confort thermique des occupants tout en optimisant la consommation d’énergie et en réduisant les émissions de gaz à effet de serre (GES) grâce à l’utilisation d’une source d’énergie renouvelable et gratuite.

Pompe à chaleur solarothermique : comment ça marche, concrètement ?

La pompe à chaleur solarothermique conjugue le mécanisme de la pompe à chaleur classique et de l’énergie solaire. Son fonctionnement peut être résumé en 7 étapes : 

1. Le cycle commence par la captation de l’énergie solaire. Des panneaux solaires thermiques sont installés sur le toit ou dans un espace ouvert exposé au soleil. Constitués de matériaux absorbants, ces panneaux vont donc convertir l’énergie solaire en chaleur qui sera par la suite transférée à un fluide caloporteur (eau ou mélange eau – antigel le plus souvent), à l’intérieur des tubes du panneau ;
2. Chauffé, le fluide caloporteur circule dans un échangeur. La chaleur est alors transférée à un autre fluide qui vient chauffer l’air ou l’eau dans le bâtiment ; 
3. L’eau chauffée par l’échangeur est distribuée à l’intérieur via un circuit de chauffage ou de climatisation, généralement un radiateur, un plancher chauffant, des ventilo-convecteurs, etc. ; 
4. L’énergie solaire thermique excédentaire peut éventuellement être stockée dans un réservoir thermique pour être utilisée ultérieurement, lorsque l’ensoleillement est insuffisant ; 
5. Dans ce dispositif, le rôle de la pompe à chaleur est de prendre le relais lorsque l’énergie solaire thermique ne suffit pas à répondre aux besoins des occupants. La PAC extrait la chaleur de l’air extérieur, du sol ou de l’eau, selon son type, pour la transférer à l’intérieur (chauffage), ou extrait la chaleur de l’intérieur pour la rejeter à l’extérieur (refroidissement).

Pour assurer le bon fonctionnement du dispositif, un système de contrôle et de régulation est mis en place afin de surveiller la température ambiante et les besoins en énergie du bâtiment.

PAC solarothermique : quels panneaux solaires utiliser ?

La pompe à chaleur solarothermique utilise des panneaux solaires thermiques qui absorbent la chaleur du rayonnement solaire pour le transférer à un fluide caloporteur qui circule dans le système. Il ne faut pas confondre la PAC solarothermique avec les systèmes de type « PAC – Panneaux photovoltaïques ». Dans ce cas de figure, les panneaux photovoltaïques alimentent la PAC et les autres appareils du logement en électricité, via un onduleur qui transforme le courant continu en courant alternatif.

Notons enfin qu’une PAC solarothermique peut utiliser des panneaux hybrides, dans la mesure où ils combinent l’action des panneaux solaires thermiques (face arrière) et des panneaux solaires photovoltaïques (face avant).

Type de panneau solaire	Principe de fonctionnement	Avantages	Inconvénients
Panneaux solaires thermiques	Les panneaux solaires thermiques absorbent la chaleur du rayonnement solaire et la transfèrent à un fluide caloporteur qui circule dans le système.	Efficacité énergétique élevée pour la production de chaleur. Moins coûteux que les panneaux photovoltaïques et hybrides. Possibilité de stockage d’énergie thermique pour une utilisation ultérieure.	Ne produisent pas d’électricité directement. Performances fortement dépendantes des conditions météorologiques et de l’ensoleillement.
Panneaux solaires hybrides (PVT)	Les panneaux solaires hybrides combinent les technologies photovoltaïque et thermique en un seul panneau.  Ils produisent simultanément de l’électricité et de la chaleur, permettant ainsi d’alimenter une pompe à chaleur tout en générant de l’électricité pour d’autres usages.	Production combinée d’électricité et de chaleur. Efficacité énergétique plus élevée que les panneaux photovoltaïques ou thermiques seuls. Utilisation optimale de l’espace de toiture.	Coût d’installation plus élevé que les panneaux solaires thermiques et photovoltaïques seuls. Complexité accrue du système nécessitant un entretien plus rigoureux.

Pompe à chaleur solarothermique : avantages et inconvénients

Les avantages sont nombreux : les économies d’énergie et les faibles émissions de gaz à effet de serre, surtout si la PAC est couplée aux panneaux solaires hybrides. En effet, cette combinaison utilise une source d’énergie renouvelable et gratuite pour chauffer ou refroidir.

Citons également la belle polyvalence de la pompe à chaleur solarothermique qui peut être utilisée pour le chauffage, le refroidissement ainsi que la production d’eau chaude sanitaire (ECS). Enfin, la PAC solarothermique est un équipement éprouvé et fiable, avec une belle durabilité.

Côté inconvénients, on peut évoquer un rendement fluctuant selon les saisons, mais l’autonomie reste très intéressante, avoisinant les 80 %… à condition que l’installation soit réalisée dans les règles de l’art et que le logement soit impeccablement isolé (RE 2020).

On peut également déplorer le coût initial élevé de l’installation, avec une moyenne de 13 000 € sans compter l’installation. Cet investissement est toutefois allégé par les aides et les dispositifs de financement ainsi que les économies d’énergie réalisées sur le long terme.

Quels critères pour choisir ma PAC solarothermique ?

Le choix de chaque élément de votre installation solarothermique (pompe à chaleur – panneaux solaires – système régulateur) nécessite certaines connaissances préalables.

A moins d’être calé sur la question, nous vous recommandons chaleureusement de faire appel à un professionnel qui pourra analyser votre besoin et vous conseiller l’équipement le mieux dimensionné. Voici toutefois 6 critères essentiels, donnés à titre indicatif, pour faire un choix éclairé : 

1. Type de panneau solaire : reportez-vous au tableau présenté plus haut pour trancher sur le type de panneau de solaire à coupler à votre installation solarothermique ;
2. Type de fluide caloporteur : certains systèmes utilisent de l’eau, d’autres utilisent plutôt un mélange d’eau et de glycol (antigel). Si vous vivez dans une région où les températures descendent régulièrement en dessous de zéro, on vous conseille un fluide caloporteur antigel pour éviter le gel des conduites ;
3. Type de pompe à chaleur : choisissez entre la PAC air – eau, air – air, eau – eau et sol – eau en fonction de la source de chaleur disponible (air, eau, sol) et de l’utilisation souhaitée (chauffage, refroidissement, production d’eau chaude sanitaire). A noter : la PAC air – eau convient aux régions chaudes ou tempérées, tandis que la PAC géothermique vous donnera de meilleures performances dans les régions froides ;
4. Coefficient de performance : le COP est un indicateur de l’efficacité énergétique d’une PAC. Plus le COP est élevé, plus la PAC est efficace pour convertir l’énergie électrique en énergie thermique. Recherchez une PAC avec un COP élevé pour maximiser les économies d’énergie (et profiter des aides de l’Etat) ;
5. Système de régulation et de contrôle : il doit permettre de surveiller et d’ajuster la température en fonction des conditions météorologiques et des besoins en chauffage ou en refroidissement ;
6. Compatibilité avec d’autres systèmes de chauffage : si vous disposez déjà d’un système de chauffage (chaudière, radiateurs, plancher chauffant), vérifiez que la PAC solarothermique envisagée est bien compatible avec ces équipements ;
7. La garantie : elle est généralement très longue pour le panneau solaire (jusqu’à 25 ans), et de 5 à 10 ans pour la pompe à chaleur.

Comment bien dimensionner ma PAC solarothermique ?

Seul un professionnel qualifié saura vous répondre avec précision… ce qui ne vous empêche pas d’avoir une idée sur l’ordre de grandeur. Retenez le principe suivant : très grossièrement, un mètre carré de panneaux solaires thermiques permettra de chauffer une surface de 10 m². Posons l’hypothèse qu’un panneau solaire thermique moyen fait 2 m² (en réalité, ça peut aller de 1.5 à 4 voire 5 m², avec une moyenne à 2 m²) : 

Surface habitable (m²)	Surface de panneaux solaires thermiques (m²)	Nombre de panneaux solaires thermiques (2 m²/panneau)
50	5	2.5 (arrondi à 3)
75	7,5	3.75 (arrondi à 4)
100	10	5
125	12,5	6.25 (arrondi à 6)
150	15	7.5 (arrondi à 8)
200	20	10

Ce qu’il faut savoir sur l’installation de la pompe à chaleur solarothermique

L’installation de la PAC solarothermique doit être réalisée par un professionnel qualifié, disposant des certifications et de l’expertise nécessaire. En France, faites appel à un professionnel Reconnu Garant de l’Environnement (RGE).

Installation de la PAC solarothermique

Il va commencer par une évaluation du site pour déterminer l’emplacement optimal des panneaux solaires et de la pompe à chaleur. Les panneaux solaires doivent être orientés vers le sud et inclinés de manière à maximiser l’exposition au soleil. De son côté, la pompe à chaleur doit être installée dans un endroit accessible pour faciliter la maintenance et les réparations.

La PAC solarothermique peut être utilisée en complément d’un système de chauffage existant, comme une chaudière à gaz ou à fioul. L’installateur doit s’assurer que les deux systèmes sont correctement intégrés et fonctionnent de manière optimale. Pour le dimensionnement, votre installateur devra prendre en compte la surface habitable, l’isolation du bâtiment, le climat de votre région et les besoins en chauffage.

Il procédera par la suite à l’installation : panneaux solaires, pompe à chaleur, ballon d’eau chaude sanitaire et autres composants, conformément aux spécifications du fabricant et aux réglementations locales. Une fois l’installation bouclée, il procédera à la mise en service et aux vérifications d’usage. L’installation dure généralement une petite semaine (il y a du travail !).

En règle générale, les PAC solarothermiques ne nécessitent que peu d’entretien. Vous devez toutefois planifier des contrôles réguliers pour garantir la performance et la longévité du système et éviter les pannes lourdes qui menacent la rentabilité de votre investissement. Votre installateur vous fournira d’ailleurs des instructions d’entretien et de maintenance et vous informera sur la fréquence des contrôles.

PAC solarothermique : coût de l’installation et durée de vie 

Comme expliqué plus haut, le coût de la pompe à chaleur solarothermique tourne autour de 13 000 €, un montant auquel s’ajoute le coût de l’installation qui se chiffre entre 4 000 et 6 000 €. L’entretien annuel (obligatoire dans certains pays comme la France) oscille entre 150 et 300 € par an.

Pour ce qui est de la durée de vie, les panneaux solaires thermiques peuvent dépasser les 30 ans, contre 15 à 20 ans pour la PAC.

PAC solarothermique : vous avez droit à des aides pour financer votre projet

Plusieurs pays de l’UE proposent des aides et des dispositifs de financement pour encourager les ménages à migrer vers des énergies propres, en accord avec l’objectif de neutralité carbone à l’horizon 2050. Prenons l’exemple de la France : 

• La prime énergie, d’un montant compris entre 5 000 et 10 000 € pour les foyers les plus modestes qui pour financer des travaux de rénovation ou pour le remplacement d’un système de chauffage dans le cadre de la transition énergétique ;
• MaPrimeRénov’, un dispositif destiné aux propriétaires occupants et bailleurs (et copropriétés sous certaines conditions) pour financer les travaux d’amélioration énergétique dans les logements : isolation, changement de système de chauffage, installation de PAC ou de VMC, etc. Le montant varie en fonction du niveau de revenu des ménages, du type de travaux réalisés et de la performance énergétique post-travaux. Pour la PAC solarothermique, le montant de la prime peut aller jusqu’à 10 000 € ;
• Éco-prêt à taux 0 : il s’agit d’un prêt sans intérêt d’un montant maximal de 30 000 € ;
• Aides des collectivités territoriales, selon les régions et les communes.

Notez enfin que l’Etat français applique une TVA à taux réduit (10 %) sur les équipements de la pompe à chaleur solarothermique.

Avis et témoignages : que pensent les utilisateurs de la PAC solarothermique ?

Pas évident de donner un aperçu exhaustif des avis et témoignages des utilisateurs de pompes à chaleur solarothermiques, dans la mesure où les expériences peuvent varier en fonction des modèles, des fabricants, de la qualité de l’installation et des conditions climatiques de la région. 

Voici toutefois quelques points communs que l’on retrouve dans les retours d’expérience des utilisateurs de PAC solarothermiques :

Pour les points positifs :

1. Économies d’énergie réalisées grâce à l’utilisation de l’énergie solaire pour chauffer la maison et produire de l’eau chaude sanitaire, avec une réduction des factures d’énergie et une plus grande indépendance vis-à-vis des fournisseurs d’énergie ;
2. Écologie : beaucoup d’utilisateurs sont satisfaits de l’impact environnemental positif de leur PAC solarothermique. En utilisant l’énergie solaire, ils réduisent leur consommation d’énergies fossiles et contribuent à la lutte contre le changement climatique… même si le processus de fabrication des panneaux solaires est épinglé par certains utilisateurs qui le jugent peu respectueux de l’environnement ;
3. Fiabilité : les utilisateurs rapportent généralement que leur PAC solarothermique est fiable et nécessite peu d’entretien. Pour peu qu’ils soient bien conçus et correctement installés, les systèmes durent plusieurs décennies.

Pour les points négatifs :

1. Coût initial élevé, mais les aides et les économies d’énergie réalisées sur la durée accélèrent la rentabilisation ;
2. Dépendance à l’ensoleillement : quelques utilisateurs rapportent des performances insuffisantes pendant les hivers rudes. Ils doivent généralement recourir à un système de chauffage d’appoint pour combler leurs besoins en énergie ;
3. Complexité de l’installation.