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.

 



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