Solaire thermique 02 - ECS SOLAIRE - Techniques et Dimensionnement selon les Normes Marocaines

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.