\Une pompe à chaleur à assistance solaire (SAHP) est une machine qui représente l'intégration d'une pompe à chaleur et de panneaux solaires thermiques dans un seul système intégré. Généralement, ces deux technologies sont utilisées séparément (ou en les plaçant uniquement en parallèle) pour produire de l'eau chaude. Dans ce système, le panneau solaire thermique remplit la fonction de source de chaleur à basse température et la chaleur produite est utilisée pour alimenter l'évaporateur de la pompe à chaleur. L’objectif de ce système est d’obtenir un COP élevé puis de produire de l’énergie de manière plus efficace et moins coûteuse.
Il est possible d'utiliser tout type de panneau solaire thermique (tôles et tubes, roll-bond, caloduc, plaques thermiques) ou hybrides (mono/polycristallin, couche mince) en combinaison avec la pompe à chaleur. L'utilisation d'un panneau hybride est préférable car il permet de couvrir une partie de la demande électrique de la pompe à chaleur et de réduire la consommation électrique et par conséquent les coûts variables du système.
Optimisation
L'optimisation des conditions de fonctionnement de ce système constitue le principal problème, car il existe deux tendances opposées dans les performances des deux sous-systèmes : à titre d'exemple, une diminution de la température d'évaporation du fluide de travail génère une augmentation de la température. rendement du panneau solaire mais une diminution des performances de la pompe à chaleur, avec une diminution du COP. L'objectif de l'optimisation est normalement la minimisation de la consommation électrique de la pompe à chaleur, ou de l'énergie primaire requise par une chaudière auxiliaire qui fournit la charge non couverte par une source renouvelable.
Configurations
Il existe deux configurations possibles de ce système, qui se distinguent par la présence ou non d'un fluide intermédiaire qui transporte la chaleur du panneau vers la pompe à chaleur. Les machines dites à détente indirecte utilisent principalement de l'eau comme fluide caloporteur, mélangée à un liquide antigel (généralement du glycol) pour éviter les phénomènes de formation de glace en période hivernale. Les machines dites à détente directe placent le fluide réfrigérant directement à l'intérieur du circuit hydraulique du panneau thermique, où s'effectue la transition de phase. Cette deuxième configuration, même si elle est plus complexe d'un point de vue technique, présente plusieurs avantages :
(1)un meilleur transfert de la chaleur produite par le panneau thermique vers le fluide de travail ce qui implique une plus grande efficacité thermique de l'évaporateur, liée à l'absence de fluide intermédiaire ;
(2) la présence d'un fluide qui s'évapore permet une répartition uniforme de la température dans le panneau thermique avec une augmentation conséquente de l'efficacité thermique (dans des conditions normales de fonctionnement du panneau solaire, l'efficacité thermique locale diminue de l'entrée à la sortie du fluide car le fluide la température augmente);
(3)en utilisant un panneau solaire hybride, en plus de l'avantage décrit au point précédent, le rendement électrique du panneau augmente (pour des considérations similaires).
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Heure de publication : 28 septembre 2022