1. SYSTÈMES INDIVIDUELS
1.1 Chauffe-eau solaires monoblocs (CESI)
Les chauffe-eau solaires compacts intégrés (CESI) sont adaptés aux
résidences individuelles au Maroc, particulièrement dans les zones climatiques
favorables.
Ratios de
dimensionnement pour CESI au Maroc
Paramètre |
Valeur |
Unité |
Zone
d'application |
Surface
capteur/personne |
1,5 - 2,0 |
m²/pers |
Zones atlantiques |
Surface
capteur/personne |
1,2 - 1,5 |
m²/pers |
Zones continentales |
Volume
ballon/personne |
50 - 75 |
L/pers |
Standard résidentiel |
Inclinaison
optimale |
30° - 35° |
° |
Latitude Maroc (28°-36°N) |
Orientation |
Sud ± 15° |
° |
Tolérance acceptable |
Spécifications
techniques CESI
Caractéristique |
Valeur
minimale |
Valeur
optimale |
Norme |
Isolation
ballon |
50 mm |
80 mm |
Polyuréthane |
Verre
du capteur |
Simple 4mm |
Double vitrage |
Trempé solaire |
Débit
thermosiphon |
0,5 - 1,0 |
0,7 |
kg/h.m² |
Pression
service |
6 bar |
10 bar |
Système fermé |
Température
max |
95°C |
85°C |
Sécurité |
1.2 Systèmes à circulation forcée
Recommandés
pour les maisons avec contraintes architecturales ou climatiques spécifiques.
Dimensionnement
circulation forcée
Composant |
Ratio/Capacité |
Unité |
Justification |
Capteurs
plans |
1,5 - 2,5 m²/pers |
m²/pers |
Selon zone climatique |
Pompe
primaire |
15 - 25 L/h.m² |
L/h.m² |
Débit capteurs |
Vase
expansion |
8% volume circuit |
L |
Dilatation glycol |
Échangeur |
800 - 1200 W/m² |
W/m² |
Transfert thermique |
Régulation |
Différentielle 6-8°K |
°K |
Démarrage/arrêt |
Coefficients
de performance - Maroc
Ville |
Irradiation |
Rendement
capteur |
Taux
couverture |
Ouarzazate |
6,8 kWh/m².j |
65% |
85% |
Marrakech |
6,2 kWh/m².j |
62% |
80% |
Casablanca |
5,4 kWh/m².j |
58% |
75% |
Rabat |
5,6 kWh/m².j |
60% |
77% |
Fès |
5,8 kWh/m².j |
61% |
78% |
1.3 Chauffe-eau thermosiphon
Solution
économique adaptée aux constructions traditionnelles marocaines.
Ratios
thermosiphon
Paramètre |
Valeur |
Condition |
Observation |
Dénivelé
minimum |
0,3 m |
Ballon/capteur |
Circulation naturelle |
Dénivelé
optimal |
0,5 - 1,0 m |
Ballon/capteur |
Performance maximale |
Distance
maximale |
3 m |
Liaison hydraulique |
Pertes thermiques |
Pente
minimale |
2% |
Canalisations |
Évacuation air |
Diamètre
liaison |
22 mm |
Cuivre |
Circulation libre |
2. SYSTÈMES COLLECTIFS
2.1 Conception pour immeubles résidentiels
Les installations collectives nécessitent une approche spécifique selon
la réglementation thermique marocaine.
Ratios
systèmes collectifs résidentiels
Type
d'immeuble |
Surface
capteur |
Volume
stockage |
Taux
couverture |
Logement
social (R+4) |
1,2 m²/logement |
40 L/logement |
60% |
Résidentiel
moyen (R+6) |
1,8 m²/logement |
60 L/logement |
70% |
Résidentiel
haut standing |
2,5 m²/logement |
80 L/logement |
80% |
Villas
groupées |
2,0 m²/logement |
75 L/logement |
75% |
Paramètres
techniques collectifs
Composant |
Dimensionnement |
Matériau/Type |
Durée
de vie |
Capteurs
plans |
25 - 100 m² |
Sélectif + AR |
20 ans |
Ballon
stockage |
1000 - 5000 L |
Inox 316L |
15 ans |
Pompe
circulation |
0,5 - 2,0 m³/h |
Inox + Variateur |
12 ans |
Régulation |
Électronique |
Sonde PT100 |
10 ans |
Calorifugeage |
50 mm minimum |
Laine minérale |
15 ans |
2.2 Applications hôtels et établissements touristiques
Le secteur
touristique marocain présente un potentiel important pour le solaire thermique.
Ratios
hôtellerie selon standing
Catégorie
hôtel |
Besoin
ECS |
Surface
capteur |
Volume
stockage |
3
étoiles |
80 L/chambre.j |
1,5 m²/chambre |
100 L/chambre |
4
étoiles |
120 L/chambre.j |
2,2 m²/chambre |
150 L/chambre |
5
étoiles |
180 L/chambre.j |
3,2 m²/chambre |
220 L/chambre |
Resort
avec spa |
250 L/chambre.j |
4,0 m²/chambre |
300 L/chambre |
Besoins
spécifiques hôtellerie
Service |
Consommation |
Température |
Période
de pointe |
Chambres |
60% du total |
45°C |
6h-10h et 18h-22h |
Cuisine |
25% du total |
65°C |
11h-14h et 19h-21h |
Blanchisserie |
10% du total |
70°C |
Continue |
Piscine |
5% du total |
28°C |
Saisonnière |
2.3 Maintenance et suivi des performances
Planning
maintenance préventive
Fréquence |
Opération |
Durée |
Coût
(DH/m²) |
Mensuelle |
Vérification pression |
0,5h |
2 DH |
Trimestrielle |
Nettoyage capteurs |
1h |
8 DH |
Semestrielle |
Contrôle régulation |
1h |
10 DH |
Annuelle |
Maintenance complète |
3h |
25 DH |
Biennale |
Remplacement glycol |
2h |
15 DH |
Indicateurs
de performance
Indicateur |
Valeur
cible |
Seuil
d'alerte |
Action
corrective |
Rendement
capteur |
> 50% |
< 40% |
Nettoyage/réparation |
Taux
couverture |
> 70% |
< 60% |
Vérification système |
COP
système |
> 15 |
< 12 |
Maintenance approfondie |
Disponibilité |
> 95% |
< 90% |
Révision générale |
3. CALCULS DE DIMENSIONNEMENT
3.1 Taux de couverture solaire
Le taux de
couverture solaire optimal au Maroc varie selon la zone climatique et l'usage.
Méthode de
calcul F-Chart adaptée au Maroc
Paramètres
climatiques par zone :
Zone |
Irradiation
moyenne |
Température
ambiante |
Facteur
correction |
Atlantique |
5,2 kWh/m².j |
18°C |
0,95 |
Continentale |
6,0 kWh/m².j |
16°C |
1,00 |
Montagneuse |
5,8 kWh/m².j |
12°C |
0,90 |
Saharienne |
7,2 kWh/m².j |
22°C |
1,05 |
Formule de
calcul du taux de couverture
Taux
de couverture (%) = (Énergie solaire utile / Besoins totaux ECS) × 100
Avec :
- Énergie solaire utile =
Surface capteur × Irradiation × Rendement × Facteur correction
- Besoins ECS = Volume
journalier × ΔT × ρ × Cp
Taux de
couverture recommandés par usage
Type
d'usage |
Taux
optimal |
Taux
minimum |
Justification
économique |
Résidentiel
individuel |
75% |
60% |
ROI 8-10 ans |
Résidentiel
collectif |
70% |
55% |
ROI 10-12 ans |
Hôtellerie |
80% |
65% |
ROI 6-8 ans |
Industriel |
60% |
45% |
ROI 5-7 ans |
3.2 Volume de stockage optimal
Ratios de
stockage selon l'usage
Application |
Ratio
stockage/capteur |
Autonomie |
Stratification |
Résidentiel
individuel |
60-80 L/m² |
1-2 jours |
Simple |
Collectif
résidentiel |
50-70 L/m² |
1 jour |
Recommandée |
Hôtellerie |
70-90 L/m² |
0,5 jour |
Obligatoire |
Industriel |
40-60 L/m² |
0,3 jour |
Technique |
Calcul
volume stockage optimisé
Méthode des
degrés-jours :
Ville |
DJ
base 18°C |
Facteur
stockage |
Volume
spécifique |
Agadir |
850 |
0,8 |
50 L/m² |
Casablanca |
1200 |
1,0 |
65 L/m² |
Fès |
1650 |
1,2 |
75 L/m² |
Ifrane |
2200 |
1,4 |
85 L/m² |
3.3 Calcul de rentabilité
Coûts
d'investissement par type de système
Type
système |
Coût
capteur |
Coût
installation |
Total
(DH/m²) |
CESI
thermosiphon |
1800 DH/m² |
400 DH/m² |
2200 DH/m² |
Circulation
forcée |
2200 DH/m² |
600 DH/m² |
2800 DH/m² |
Collectif
simple |
1600 DH/m² |
800 DH/m² |
2400 DH/m² |
Collectif
complexe |
2000 DH/m² |
1000 DH/m² |
3000 DH/m² |
Économies
annuelles par zone climatique
Zone |
Économie
(DH/m².an) |
Prix
évité gaz |
Prix
évité électricité |
Atlantique |
280-320 |
180 DH/m².an |
400 DH/m².an |
Continentale |
320-380 |
220 DH/m².an |
450 DH/m².an |
Montagneuse |
300-350 |
200 DH/m².an |
420 DH/m².an |
Saharienne |
380-450 |
250 DH/m².an |
500 DH/m².an |
Analyse de
rentabilité (VAN et TRI)
Paramètres
financiers standards :
Paramètre |
Valeur |
Justification |
Taux
d'actualisation |
6% |
Marché financier marocain |
Durée
d'amortissement |
15 ans |
Durée de vie système |
Inflation
énergétique |
4% |
Historique prix énergie |
Coût
maintenance |
2%/an |
Du coût d'investissement |
Seuils de
rentabilité par région :
Région |
TRI
minimum |
Temps
de retour |
VAN/Investissement |
Grand
Casablanca |
12% |
8 ans |
1,25 |
Marrakech-Tensift |
15% |
7 ans |
1,40 |
Souss-Massa |
16% |
6,5 ans |
1,45 |
Oriental |
13% |
7,5 ans |
1,30 |
Zones
rurales |
18% |
6 ans |
1,55 |
Incitations
et subventions
Programme
national de développement du solaire thermique :
Secteur |
Subvention |
Plafond |
Conditions |
Résidentiel |
20% |
5000 DH |
Système certifié |
Collectif |
15% |
50000 DH |
Audit énergétique |
Hôtellerie |
25% |
100000 DH |
Label vert |
Industriel |
30% |
200000 DH |
Étude faisabilité |
Exemple de
calcul complet
Cas type :
Résidence R+4 à Rabat
- 20 logements × 4
personnes = 80 personnes
- Besoin ECS : 50
L/pers/jour à 45°C
- Surface capteurs :
60 m² (0,75 m²/pers)
- Volume stockage :
3000 L
- Taux de couverture
: 72%
Bilan
économique :
- Investissement
total : 180 000 DH
- Économie annuelle
: 22 000 DH
- Subvention : 27
000 DH (15%)
- Investissement net
: 153 000 DH
- TRI : 14,4%
- Temps de retour :
7,2 ans
Cette approche méthodologique permet d'optimiser les installations
solaires thermiques selon les spécificités climatiques, économiques et
réglementaires du Maroc, garantissant ainsi la viabilité technique et
financière des projets.