1. SYSTÈMES COMBINÉS (SSC)
1.1 Planchers chauffants solaires
Les planchers chauffants solaires représentent la solution optimale pour
les régions marocaines à climat continental et montagneux, particulièrement
adaptés aux températures de distribution basses (28-35°C).
Ratios de
dimensionnement planchers chauffants
|
Zone
climatique |
Surface
capteur/m² habitable |
Puissance
spécifique |
Température
départ |
|
Moyen
Atlas (Ifrane, Azrou) |
0,15 - 0,20 m²/m² |
60-80 W/m² |
30-35°C |
|
Haut
Atlas (> 1200m) |
0,18 - 0,25 m²/m² |
70-90 W/m² |
32-38°C |
|
Oriental
(Oujda, Fès) |
0,12 - 0,18 m²/m² |
50-70 W/m² |
28-33°C |
|
Plateau
Central |
0,10 - 0,15 m²/m² |
45-65 W/m² |
26-32°C |
Caractéristiques
techniques planchers solaires
|
Composant |
Spécification |
Matériau |
Performance |
|
Tube
PER |
Ø16 ou Ø20 mm |
Polyéthylène réticulé |
Classe 5 (90°C-50ans) |
|
Espacement
tubes |
150-200 mm |
- |
Selon déperditions |
|
Épaisseur
dalle |
60-80 mm |
Béton + additif |
Inertie thermique |
|
Isolation
périphérique |
40-60 mm |
Polystyrène extrudé |
Ponts thermiques |
|
Collecteur-distributeur |
Laiton ou Inox |
1" à 1"1/4 |
8-12 circuits max |
Performances
saisonnières par région
|
Région |
Saison
de chauffe |
Taux
couverture solaire |
Économie
annuelle |
|
Ifrane |
Oct-Avril (7 mois) |
45-55% |
35-45 DH/m².an |
|
Fès |
Nov-Mars (5 mois) |
55-65% |
25-35 DH/m².an |
|
Meknès |
Nov-Mars (5 mois) |
50-60% |
28-38 DH/m².an |
|
Beni
Mellal |
Déc-Fév (3 mois) |
65-75% |
18-25 DH/m².an |
1.2 Radiateurs basse température
Solution adaptée à la rénovation de bâtiments existants avec
optimisation pour les températures de distribution 45-55°C.
Dimensionnement
radiateurs BT solaires
|
Type
logement |
Puissance
radiateur |
Surface
émission |
Débit
circulation |
|
Villa
individuelle (150m²) |
40-50 W/m² |
1,2-1,5 m²/m² |
300-400 L/h |
|
Appartement
(80m²) |
45-55 W/m² |
1,0-1,3 m²/m² |
250-350 L/h |
|
Maison
traditionnelle |
35-45 W/m² |
1,4-1,8 m²/m² |
200-300 L/h |
|
Construction
moderne |
30-40 W/m² |
0,8-1,2 m²/m² |
350-450 L/h |
Coefficients
de performance radiateurs selon matériau
|
Matériau
radiateur |
Coefficient
K |
Température
moyenne |
Inertie
thermique |
|
Acier
panel |
1,25 W/m².K |
50°C |
Faible (réactif) |
|
Fonte
aluminium |
1,40 W/m².K |
48°C |
Moyenne |
|
Fonte
traditionnelle |
1,10 W/m².K |
52°C |
Forte (stable) |
|
Convecteurs
BT |
1,60 W/m².K |
45°C |
Très faible |
1.3 Systèmes à hydroaccumulation
Technologie avancée permettant le stockage d'énergie thermique pour
optimiser l'utilisation du rayonnement solaire intermittent.
Ratios
stockage hydroaccumulation
|
Type
de ballon |
Volume/m²
capteur |
Stratification |
Pertes
thermiques |
|
Stockage
journalier |
50-80 L/m² |
3-4 zones |
< 2 kWh/jour |
|
Stockage
hebdomadaire |
200-300 L/m² |
5-6 zones |
< 5 kWh/jour |
|
Stockage
saisonnier |
800-1200 L/m² |
8-10 zones |
< 15 kWh/jour |
|
Stockage
intersaisonnier |
2000-3000 L/m² |
12+ zones |
Variable |
Performances
stockage par volume
|
Volume
stockage |
Autonomie |
Efficacité |
Coût
spécifique |
|
500-1000
L |
1-2 jours |
85-90% |
8-12 DH/L |
|
1000-3000
L |
3-7 jours |
90-93% |
6-10 DH/L |
|
3000-8000
L |
1-3 semaines |
92-95% |
5-8 DH/L |
|
>
8000 L |
1-3 mois |
94-96% |
4-7 DH/L |
Technologies
d'échangeurs intégrés
|
Type
échangeur |
Surface/m³
ballon |
Efficacité |
Application
optimale |
|
Serpentin
simple |
0,15-0,25 m²/m³ |
70-80% |
Stockage journalier |
|
Double
serpentin |
0,30-0,45 m²/m³ |
80-87% |
ECS + chauffage |
|
Échangeur
à plaques |
0,50-0,80 m²/m³ |
87-92% |
Systèmes complexes |
|
Échangeur
noyé |
0,20-0,35 m²/m³ |
85-90% |
Haute température |
2. INTÉGRATION AVEC D'AUTRES SOURCES
2.1 Couplage avec pompe à chaleur
L'association solaire thermique + pompe à chaleur (PAC) optimise les
performances énergétiques, particulièrement efficace dans les régions à climat
continental du Maroc.
Ratios
dimensionnement solaire + PAC
|
Configuration |
Ratio
solaire/PAC |
COP
système |
Économie
énergétique |
|
Solaire
prioritaire |
70% / 30% |
4,5-5,5 |
60-70% |
|
Équilibre
optimal |
60% / 40% |
4,8-5,8 |
65-75% |
|
PAC
prioritaire |
40% / 60% |
5,0-6,0 |
55-65% |
|
Appoint
seul |
30% / 70% |
4,2-5,2 |
50-60% |
Performance
couplage par température extérieure
|
Température
ext |
Contribution
solaire |
COP
PAC |
Performance
globale |
|
>
15°C |
80-90% |
3,5-4,0 |
Optimale |
|
10-15°C |
60-75% |
3,0-3,5 |
Très bonne |
|
5-10°C |
40-60% |
2,5-3,0 |
Bonne |
|
0-5°C |
20-40% |
2,0-2,5 |
Satisfaisante |
|
<
0°C |
10-25% |
1,8-2,2 |
Limitée |
Stratégies
de pilotage intelligent
|
Mode
fonctionnement |
Condition
activation |
Priorité |
Économie
réalisée |
|
Solaire
seul |
T° capteur > T° consigne + 8°K |
1 |
100% gratuit |
|
Solaire
+ PAC bivalent |
T° capteur > T° consigne + 3°K |
2 |
70-80% |
|
PAC
+ préchauffage solaire |
T° ext < 5°C ET solaire disponible |
3 |
40-50% |
|
PAC
seule |
Absence solaire ET T° ext < 0°C |
4 |
20-30% |
2.2 Couplage avec chaudière
Configuration classique mais toujours pertinente, particulièrement pour
la rénovation de systèmes de chauffage central existants.
Ratios
solaire/chaudière par combustible
|
Type
chaudière |
Puissance
solaire/Puissance chaudière |
Taux
substitution |
ROI
(années) |
|
Gaz
naturel |
0,4 - 0,6 |
40-60% |
8-10 |
|
GPL
(Butane) |
0,5 - 0,7 |
50-70% |
6-8 |
|
Fuel
domestique |
0,6 - 0,8 |
60-80% |
5-7 |
|
Électricité |
0,3 - 0,5 |
30-50% |
10-12 |
Stratégies
d'intégration par type de chaudière
|
Technologie
chaudière |
Point
d'intégration |
Régulation |
Efficacité
globale |
|
Chaudière
standard |
Retour chauffage |
Thermostat différentiel |
75-82% |
|
Chaudière
condensation |
Préchauffage primaire |
Régulation climatique |
82-88% |
|
Chaudière
bois |
Ballon tampon commun |
Cascade priorités |
78-85% |
|
Chaudière
hybride |
Intégration électronique |
Pilotage intelligent |
85-92% |
2.3 Systèmes hybrides
Combinaisons
avancées intégrant plusieurs sources d'énergie renouvelables et
conventionnelles.
Configurations
hybrides optimales pour le Maroc
|
Configuration |
Composition |
Taux
EnR |
Complexité |
Coût
(DH/kW) |
|
Solaire
+ Bois |
60% ST + 40% Bois |
100% |
Moyenne |
8000-12000 |
|
Solaire
+ PAC + PV |
40% ST + 40% PAC + 20% PV |
100% |
Élevée |
15000-20000 |
|
Tri-énergie |
50% ST + 30% Gaz + 20% Élec |
50% |
Faible |
6000-9000 |
|
Tout
renouvelable |
45% ST + 35% PAC + 20% Bois |
100% |
Très élevée |
18000-25000 |
Performance
saisonnière systèmes hybrides
Région de
Fès - Maison 120m² :
|
Mois |
Apport
solaire |
Apport
PAC |
Appoint |
COP
global |
|
Janvier |
25% |
60% |
15% |
3,2 |
|
Février |
35% |
55% |
10% |
3,8 |
|
Mars |
50% |
45% |
5% |
4,5 |
|
Octobre |
45% |
50% |
5% |
4,2 |
|
Novembre |
35% |
60% |
5% |
3,6 |
|
Décembre |
30% |
65% |
5% |
3,4 |
3. DIMENSIONNEMENT ET RÉGULATION
3.1 Calcul des besoins de chauffage
Méthodologie adaptée aux spécificités climatiques et constructives
marocaines selon la réglementation thermique en vigueur.
Déperditions
thermiques par type de construction
|
Type
construction |
Déperditions
globales |
Coefficient
G |
Besoins
spécifiques |
|
Construction
traditionnelle |
2,5-3,5 W/m².K |
2,8 W/m².K |
120-180 kWh/m².an |
|
Construction
années 90 |
1,8-2,5 W/m².K |
2,1 W/m².K |
90-140 kWh/m².an |
|
Construction
RT 2020 |
1,2-1,8 W/m².K |
1,5 W/m².K |
60-100 kWh/m².an |
|
Construction
passive |
0,6-1,0 W/m².K |
0,8 W/m².K |
30-60 kWh/m².an |
Méthode des
degrés-jours unifiés (DJU) pour le Maroc
|
Ville |
DJU
base 18°C |
Période
chauffe |
Besoins
annuels (kWh/m²) |
|
Ifrane |
2200 |
7 mois |
140-180 |
|
Fès |
1650 |
5 mois |
100-130 |
|
Meknès |
1580 |
5 mois |
95-125 |
|
Oujda |
1720 |
5 mois |
105-135 |
|
Beni
Mellal |
1200 |
4 mois |
75-95 |
|
Khenifra |
1950 |
6 mois |
120-150 |
Calcul
surface capteurs pour chauffage
Formule
générale :
Surface
capteurs (m²) = (Besoins chauffage × Taux couverture) / (Irradiation ×
Rendement capteur × Facteur utilisation)
|
Zone
climatique |
Facteur
utilisation |
Rendement
capteur moyen |
Ratio
final (m²/m² habitable) |
|
Montagne
(>1000m) |
0,65 |
45% |
0,18-0,25 |
|
Continental |
0,70 |
50% |
0,15-0,22 |
|
Semi-aride |
0,75 |
55% |
0,12-0,18 |
|
Côtier |
0,80 |
48% |
0,10-0,15 |
3.2 Stratégies de régulation
Régulation
de base - Systèmes simples
|
Type
régulation |
Paramètres |
Précision |
Coût
(DH) |
|
Thermostat
d'ambiance |
1 sonde |
±2°C |
300-500 |
|
Régulation
climatique |
2 sondes |
±1°C |
800-1200 |
|
Régulation
optimisée |
3-4 sondes |
±0,5°C |
1500-2500 |
|
Régulation
prédictive |
5+ sondes + météo |
±0,3°C |
3000-5000 |
Paramètres
de régulation optimaux
|
Grandeur
réglée |
Valeur
de consigne |
Différentiel |
Temporisation |
|
Température
départ plancher |
30-35°C |
3°K |
5 min |
|
Température
départ radiateurs |
45-55°C |
5°K |
3 min |
|
Température
stockage |
60-80°C |
8°K |
10 min |
|
Démarrage
circulation |
ΔT 6-8°K |
2°K |
2 min |
|
Arrêt
circulation |
ΔT 2-3°K |
1°K |
5 min |
Stratégies
avancées par type de bâtiment
|
Type
bâtiment |
Stratégie
optimale |
Économie
réalisée |
Complexité |
|
Maison
individuelle |
Régulateur programmable + sonde ext |
15-25% |
Simple |
|
Immeuble
collectif |
Régulation centralisée + vannes |
20-30% |
Moyenne |
|
Bâtiment
tertiaire |
GTC + optimisation énergétique |
25-35% |
Élevée |
|
Bâtiment
industriel |
Supervision + cascade sources |
30-40% |
Très élevée |
3.3 Monitoring et optimisation
Indicateurs
de performance à surveiller
|
Indicateur |
Valeur
cible |
Seuil
alerte |
Fréquence
mesure |
|
Rendement
capteur |
> 40% |
< 30% |
Journalière |
|
Taux
couverture solaire |
> 50% |
< 35% |
Hebdomadaire |
|
COP
système |
> 3,0 |
< 2,5 |
Mensuelle |
|
Consommation
spécifique |
< 100 kWh/m².an |
> 150 kWh/m².an |
Saisonnière |
|
Disponibilité
système |
> 95% |
< 90% |
Continue |
Systèmes de
monitoring par niveau
|
Niveau
monitoring |
Paramètres
surveillés |
Coût
installation |
ROI
monitoring |
|
Basique |
T°, Débit, Pression |
2000-3000 DH |
2-3 ans |
|
Standard |
+ Énergie, Météo |
5000-8000 DH |
3-4 ans |
|
Avancé |
+ Diagnostic, Prédictif |
10000-15000 DH |
4-5 ans |
|
Expert |
+ IA, Optimisation temps réel |
20000-30000 DH |
5-7 ans |
Maintenance
prédictive basée sur les données
|
Défaillance
potentielle |
Indicateur
précurseur |
Délai
d'intervention |
Coût
évité |
|
Panne
pompe circulation |
Baisse débit > 20% |
1-2 semaines |
2000-3000 DH |
|
Encrassement
capteurs |
Baisse rendement > 15% |
1 mois |
500-1000 DH |
|
Fuite
circuit primaire |
Chute pression > 0,5 bar |
Immédiat |
3000-5000 DH |
|
Dysfonctionnement
régulation |
Dérive consignes > 5°K |
1 semaine |
1000-2000 DH |
Optimisation
énergétique continue
Algorithmes
d'optimisation :
|
Méthode |
Gain
énergétique |
Complexité
mise en œuvre |
Coût
développement |
|
Régulation
adaptive |
8-15% |
Moyenne |
5000-10000 DH |
|
Prédiction
météo |
12-20% |
Élevée |
10000-20000 DH |
|
Apprentissage
automatique |
15-25% |
Très élevée |
20000-40000 DH |
|
Optimisation
multi-critères |
20-30% |
Experte |
30000-60000 DH |
Exemple d'optimisation : Villa 150m² à Fès
Configuration
initiale :
- Surface capteurs :
25 m²
- Stockage : 1000 L
- Plancher chauffant
- Régulation basique
Après
optimisation :
- Monitoring avancé
installé
- Régulation
prédictive
- Stratification
stockage améliorée
- Gains réalisés :
28% d'économie supplémentaire
- Investissement
optimisation : 15 000 DH
- Retour sur
investissement : 3,2 ans
Cette approche méthodologique du chauffage solaire permet d'adapter les
solutions aux contraintes climatiques et économiques spécifiques du Maroc, tout
en optimisant les performances énergétiques et la rentabilité des
installations.