Climatisation solaire : qu’est-ce que c’est et comment ça marche ?

Les besoins en climatisation surviennent généralement lors de fortes chaleurs. Il est donc tout à fait judicieux d’exploiter le soleil en été pour climatiser sa maison. Climatisation solaire de type photovoltaïque, thermique, aérovoltaïque, par absorption ou par adsorption : tour d’horizon des différentes solutions disponibles et de leur fonctionnement !

• Votre maison accueille une climatisation. L’idéal est de s'équiper d’une climatisation réversible, un appareil capable de produire aussi bien du chauffage que du rafraîchissement.
  
  Plus écologique et moins énergivore qu’une clim électrique, elle fonctionne comme une pompe à chaleur air-air, en puisant principalement son énergie dans l’air ambiant.

Avec une climatisation solaire photovoltaïque, vous profitez d’un système particulièrement écologique et économique par 2 aspects :

• la climatisation réversible produit plus d'énergie qu’elle n’en consomme, car elle utilise essentiellement les calories de l’air pour chauffer ou climatiser votre intérieur ;
   

• la production d'électricité nécessaire au fonctionnement du climatiseur provient des modules solaires : vous avez recours à une énergie gratuite et renouvelable.

Coupler des panneaux solaires à une pompe à chaleur air-air (équivalente aux climatiseurs réversibles) est la manière la plus simple et la plus courante pour climatiser son logement grâce à l'énergie solaire.

Dans le cas d’une climatisation solaire thermique, ce sont des capteurs solaires thermiques et non pas photovoltaïques qui recouvrent votre toit. Ils ne produisent donc pas d'électricité, mais de l'énergie thermique pour alimenter des radiateurs à eau, un plancher chauffant ou un chauffe-eau.

Le rayonnement solaire chauffe donc les capteurs, qui transmettent cette chaleur à un fluide caloporteur. Par compression, ce fluide frigorigène peut grimper ou baisser en température, afin de chauffer ou refroidir l’eau qui circule dans les émetteurs du logement afin de rafraîchir votre intérieur.

Dans les systèmes de rafraîchissement à base de rayonnement solaire, on peut également citer l’aérovoltaïque, un type de panneau hybride capable de produire à la fois de l'énergie électrique et thermique.

De fait, les panneaux photovoltaïques dégagent de la chaleur lorsqu’ils produisent de l'électricité, et celle-ci est tout simplement rejetée dans l’air extérieur. Un panneau aérovoltaïque exploite donc ces calories initialement « perdues », présentes sous les modules photovoltaïques pour chauffer le logement.

Le système est réversible puisqu’il permet aussi de capter la fraîcheur sous les panneaux durant les nuits d’été. Avec des panneaux aérovoltaïques, on parle plutôt de rafraîchissement que de climatisation.

C’est un système efficace, car il combine plusieurs usages : production d’électricité, chauffage, rafraîchissement, et même ventilation de la maison.

Deux autres technologies se distinguent pour la climatisation solaire : l’absorption et l’adsorption. Ces systèmes utilisent tous deux la chaleur solaire pour rafraîchir, mais ils fonctionnent de manière différente.

La climatisation solaire par absorption

Elle repose sur des cycles d’absorption et de désorption d’un mélange de fluide frigorigène (souvent de l’eau ou de l’ammoniac) et d’un absorbeur (comme une solution de bromure de lithium). Pour faire simple :

1. le soleil chauffe un générateur contenant le mélange fluide + absorbant ;
    

2. cette chaleur permet de séparer les deux éléments ;
    

3. le fluide évaporé est ensuite condensé, puis détendu pour produire du froid dans l’évaporateur ;
    

4. la fraîcheur est dirigée vers un ventilo-convecteur pour pulser de l’air frais dans la maison ;
    

5. le fluide retourne ensuite dans l’absorbeur, où il se combine à nouveau avec l’absorbant, et le cycle recommence.

Ce type de système est silencieux, durable et ne consomme presque pas d’électricité. Il est souvent utilisé dans les grands bâtiments tertiaires ou industriels.

La climatisation solaire par adsorption

Sous le terme “adsorption”, on distingue en réalité 2 types de systèmes qui fonctionnent avec la chaleur solaire, mais de manière différente.

1. Adsorption avec fluide frigorigène (boucle fermée)

Dans ce système, on utilise un matériau solide (zéolithe, silice, charbon actif) capable d’adsorber de la vapeur d’eau ou un autre fluide frigorigène :

1. le soleil chauffe ce matériau, qui libère la vapeur adsorbée ;
    

2. cette vapeur est condensée, puis passe dans un évaporateur pour produire du froid ;
    

3. le fluide retourne ensuite vers le matériau, qui l’adsorbe à nouveau.

2. Système à roue dessiccante (traitement de l’air)

Ici, le but n’est pas de produire du froid directement, mais de réduire l’humidité de l’air pour faciliter son refroidissement ensuite :

1. l’air traverse une roue dessiccante contenant un matériau qui adsorbe l’humidité ;
    

2. l’air asséché peut ensuite être refroidi plus efficacement, souvent par un système de refroidissement évaporatif ;
    

3. la roue est régénérée grâce à de l’air chaud solaire, qui évacue l’humidité stockée.

En résumé : 
▪ absorption : 2 liquides, cycle thermochimique, refroidissement direct ;
▪ adsorption (boucle fermée) : solide + fluide frigorigène, froid direct ;
▪ adsorption (roue dessiccante) : solide, assèche l’air, refroidissement indirect.