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SOMMAIRE
LENERGIE SOLAIRE THERMIQUE 2
Etat des lieux 2
LA TECHNIQUE DU SOLAIRE THERMIQUE 5
Le chauffage eau solaire individuel 5
Principe de fonctionnement 5
Le systme solaire combine (SSC) 8
Les capteurs 9
CONSEIL DE MISE EN UVRE 12
Pertinence dune installation 12
Lorientation des capteurs 13
Lintgration architecturale 15
Quelques conseils retenir 17
REFERENCES 18
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Le solaire Thermique
Le flux solaire peut tre directement converti en chaleur par l'intermdiaire de
capteurs solaires thermiques.
Cette technique est applicable au chauffage des habitations, des piscines, la
production d'eau chaude sanitaire (ECS), ou encore au schage des rcoltes
(fourrage, crales, fruits).
Contrairement aux ides reues, lintrt du solaire est sensiblement le mmesur tout le territoire. En effet l'ensoleillement est plus fort dans le Sud, mais
dans le Nord, les besoins en chauffage sont plus importants et plus tals sur
l'anne.
ETAT DES LIEUX
Le chauffage solaire s'est dvelopp dans de nombreux pays europens au
cours des dernires annes, avec l'appui des tats et des rgions : en Grce,
mais aussi en Allemagne, Autriche, Suisse, Hollande, Danemark...
A l'inverse, le march franais du solaire thermique s'est effondr : en 1998, les
ventes ne reprsentaient plus qu'environ 1 800 m poss, soit une division par
30 par rapport 1980. On ne dnombre aujourd'hui gure plus de 2 industriels
franais : Giordano (plus de la moiti du chiffre d'affaires) et Clipsol, qui a misau point un produit original : le plancher solaire direct (PSD).
Devant ce constat, l'ADEME met en place, depuis 1999, un programme de
relance du solaire thermique en France mtropolitaine : Le Plan Soleil.
Grce ce programme, le march s'est relanc. La France comptait 726 500 m
de capteurs solaire thermique en 2003, ce qui la positionne au quatrime rang
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europen derrire l'Allemagne (5,4 Mm), la Grce (2,9 Mm) et l'Autriche (2,7
Mm).
Lintroduction du Solaire Thermique dans le paysage nergtique marocain
rpond plusieurs attentes et apporte les solutions optimales aux problmes
de lnergie que vit et subit notre pays .
1980 : 15530m y ont t installs jusquen 1990 soit 1320 installations
en 10 ans 132 installations/an = 11 installations /mois pour une
dizaine dartisans et dimportateurs ctait vou lchec.
1984 : Visionnaire son habitude, Feu Sa Majest Le Roi Hassan II prne
lutilisation du Solaire comme source dnergie.
1984 : La Banque Mondiale attribue au Maroc la qualification de march
idal pour le solaire.
1986/88 : A nouveau, appels de Feu Sa Majest le Roi Hassan II en faveur du
Solaire
1993 : 900 m solaires de plus ! ! !
Surfaces cumules de capteurs solaires installs dans les principaux pays
dEurope et du monde en 1998 m2
Pays Total
Allemagne 2 630 000
Grce 2 493 000
Autriche 1 884 000
France 654 600
Espagne 341 000
Danemark 294 000
Italie 250 000
Portugal 215 000
Grande Bretagne 207 000
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Pays-Bas 206 500
Sude 150 000
Finlande 90 000
Belgique 18 000
Irlande 1 500
Luxembourg 1 000
Total U.E 9 435 600
Japon 6 500 000
Etats-Unis 8 900 000
Suisse 451 000
Le Maroc est en mesure, aujourdhui, dassurer la fourniture de Chauffe-eau
Solaires aux consommateurs qui le souhaitent. Quils soient individuels ou
collectifs, la profession, regroupe au sein de lAMISOL peut rpondre aux
besoins.
La crise de lnergie que nous avons traverse aurait d fortement encourager
le dveloppement du solaire.
Or, nous commenons peine prendre conscience de notre gisement solaire,
qui est le ntre, jusqu la fin des temps.
Casablanca compte, elle seule, 3000 H de soleil/an.
Pris srieusement, le soleil devient une vritable solution notre ma nquednergie, une source demplois permettant la multiplication dunits
industrielles ou artisanales.
Aurait-on encore des doutes sur la fiabilit de cette technologie ?
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LA TECHNIQUE DU SOLAIRE THERMIQUE
Le Chauffe Eau Solaire Individuel
1. Principe technique de fonctionnement:
Le chauffe-eau solaire individuel permet de produire de l'eau chaude
sanitaire partir du rayonnement solaire. Des capteurs solaires thermiques(1) absorbent le rayonnement du soleil qu'ils retiennent et transforment en
chaleur. Le circuit primaire (2), tanche et calorifug, contient un mlange
d'eau et d'antigel. Ce liquide s'chauffe en passant dans les tubes du capteur,et se dirige vers un ballon de stockage.
Pour restituer la chaleur, un changeur thermique (3) cde ses calories
solaires l'eau sanitaire. Le liquide primaire ainsi refroidi repart vers lecapteur (4) o il est chauff nouveau tant que l'ensoleillement reste
efficace.
Le ballon solaire (5) est une cuve mtallique isole qui constitue la rserve
d'eau sanitaire. L'eau chaude soutire est remplace immdiatement par la
mme quantit d'eau froide du rseau (6), rchauffe son tour par le
liquide du circuit primaire.
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Sc
ma
e
c
e
Dans l schma ci ssus, la ci culati n du li uide primaire est force par
un circulateur (7) qui fonctionne comme une pompe lectrique. Ce dernierest coupl un rgulateur (8) qui compare la temprature du liquide
primaire au ni eau des capteurs (9) avec celle de l eau sanitaire contenue
dans le ballon (10). Ds que l eau du ballon a atteintla bonne temprature, le
rgulateur coupe la circulation.
Comme une installation solaire ne peut couvrir 100% des besoins toute
l anne, il est ncessaire d'quiperle ballon d'un dispositif d'appoint (12).
Cet appoint peut tre une rsistance lectrique ou un couplage avec votre
chaudire actuelle.
L'appoint
Pour pallierle manque de soleil et s'assurer d'avoirtoujours de l'eau chaude
la bonne temprature et en quantit suffisante, il est ncessaire d'avoir
recours un systme d'appoint en eau chaude. Cet appoint peut tre soit
intgr au ballon solaire soit spar.
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Si vous ne possdez pas de ballon, vous opterez pour un appointintgr. Le
principe est simple, votre ballon solaire peut tre connect votre chaudire
actuelle ou une rsistance lectrique peut tre installe directement dans le
ballon solaire.
Si vous possdez dj un ballon de stockage, le ballon solaire sera reli ce
dernier et aura pour fonction de prchaufferl'eau. Vous faites ainsi des
conomies puisque votre chaudire ne fonctionnera que pour maintenirl'eau
temprature. Le schma ci dessous permet de mieux comprendre ces 2
systmes d'appoint :
Source GDF
Le choix du systme dpend essentiellement de votre installation actuelle de
production d'eau chaude et de chauffage. La prise en compte de son ge, de
son nergie de fonctionnement et de la prsence ou non d'un ballon de
stockage vous permet de dterminer aismentle type d'installation solaire
thermique le plus adapt votre situation. Surla base de ces trois critres, le
tableau ci dessous vous permet de l'identifier en un clin d'il :
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LeSyst e sol i e combi (SSC) ou Combisol i e
Comme son nom l'indique, le Systme solaire combin, associe chauffage
de l'eau sanitaire et chauffage de l'habitat. En plus de rchaufferl'eau
sanitaire, le caloporteurtransmet sa chaleur au rseau d'eau de chauffage
galement stocke dans un ballon ettoujours parle biais d'un changeur
thermique. C'est ensuite l'eau de chauffage qui circule dans les radiateurs
pour rchaufferl'air ambiant.
L encore, il convient de conserver une chaudire classique pour prendre le
relais en cas de besoin.
En France, seul un millier de Systmes solaires combins sontinstalls et
sont essentiellement des PSD (PlancherSolaire Direct). Le PSD fonctionne
selon le mme principe est un CombiSolaire, la seule diffrence que lecaloporteur passe directement dans un rseau de tubes intgrs au plancher.
C'est donc la dalle qui sert de zone de stockage de l'eau rchauffe. Le PSD
dispense donc de ballon d'eau de chauffage et de radiateurs. La chaudire
traditionnelle reste un complment ncessaire.
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es capteurs
PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT
Les capteurs solaires de type plan sont le plus couramment utiliss.
Ils se composent d'un absorbeur situ dans un coffrage isol en face
arrire et constitu d'un vitrage en face avant. Cet absorbeur
possde une couche slective qui augmente la captation de l'nergie
solaire tout en limitant les pertes par rayonnement. Le vitrage quant
lui vite le refroidissement de l'absorbeur par le vent et cre un
effet de serre qui augmente le rendement du capteur. L'isolation
l'arrire du capteur diminue les pertes de chaleur.
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Un autre type de capteur plus simple et plus conomique est utilis pour
Le chauffage des piscines. Appel capteur moquette, il est simplement
Compos dun rseau de tubes noirs accols les uns aux autres.
C'est la surface de l'absorbeur que le rayonnement solaire est
converti en chaleur. Un liquide caloporteur circule dans l'absorbeur et
vient transmettre sa chaleur via un changeur l'eau sanitaire. De cefait, le circuit solaire est totalement indpendant du circuit consommateur
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Photographie 1 : Chauffe-eau solaire individuel (4 m de capteurs)
Les capteurs plans sont utiliss pour la production d'eau chaude
sanitaire sur des habitations ou des installations collectives. Un premier
ballon de stockage solaire est gnralement plac en amont d'un
deuxime ballon d'appoint (au gaz, fioul ou lectrique). Celui-ci assure le
maintien en temprature de consigne de l'eau chaude. Dans le cas d'un
Btiment neuf, il est possible d'installer un seul ballon qui intgre un
deuxime changeur ou une rsistance lectrique.
A RETENIR :
Une installation solaire thermique ne couvre jamais 100% les
besoins de chaleur (exception fate pour le chauffage de leau des
piscines). En effet, compte tenu de la forte variation de
lensoleillement entre lt et lhiver, il y aurait une surproduction
en t quine se justifie pas conomiquement. Voil pourquoi uneinstallation solaire thermique est toujours complte par un appoint
(gaz ou lectrique le plus souvent).
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besoi sesti . S oductionnedoit sdpasser lesbesoins. edpassement peut treautoris condition ue lnergieexcdentairesoit aloriseparailleurs chauffagedunepiscine, process, etc. . ;linstallationdoit tre installesurunbtiment ayant desbesoinseneauchaudeent : lestablissementsscolaireset lesgroupessportifs
inutiliss ltneconstituent pasdesbtimentssur lesquelleslinstallationseracorrectement exploiteet rentabilise. establissementsayant uneconsommation trs irrgulireau longdelannesont moinsadaptscar ilsnepermettent pasuneutilisationoptimisede linstallation.
L i i
orientationdescapteursdoit trepleinsudd'unemanire idale.Toutefois, il faut tenircomptedesdeuxparamtressui antsdans lecadreduchoixd'uneorientation :
y lesmasquesenvironnants,
y l'orientationdusite.ans lecaso lesiteprsentedesmasques importants l'estvgtation, btiments, etc. , il est peut treprfrabled'orienterplus
l'ouest lechampsolaireplutt quede leplacerpleinsud. aproductionseraalorsplus importante l'aprs-midi sanspourautant dfavoriserlematin qui n'est pasensoleilldu fait desmasques). 'orientationdubtiment est aussi prendreencomptedans lamesureo lescapteurs seraient placssurla faadedubtiment ouencoresurla toiture.Il s'agit l d'intgreraumieux lescapteursaubti quitte produireunpeumoinsd'nergie.
Li li i
Lescapteurssolairesvont dlivrer lemaximumdepuissancedans lecaso lerayonnementsolaireparvient 90 dans leplanduchampsolaire.Il est alors intressant d'inclinerlescapteurspourmaximiserlapriodeo l'onsouhaite leplusdeproduction.
ans lidal, il faut orienterlescapteurssolairespleinsudet les incliner40 pour laproductiondeauchaudesanitaireet 60 pour laproductiondeauchaudesanitaireet lechauffage cela favorisera laproductionenhiverpuisque lesrayonsdusoleil sont plusbasenhiver).
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Figure 4 : Reprsentation 3D
de l'orientation et de
l'inclinaison dun capteur
solaire inclin 45
e positionnement des capteurs
Le positionnement des capteurs et leur intgration au btiment ou au site
doivent tre tudis prcisment de manire garantir un rendement
satisfaisant tout en respectant les rglements durbanisme.
La pose des capteurs solaires thermiques peut se faire :
sur une toiture terrasse,
intgr dans une toiture en pente, intgr en faade (dconseill pour la production deau chaude
sanitaire, uniquement pour le chauffage),
intgr sur un auvent ou une verrire,
positionn sur un garde-corps,
au sol sur des chssis mtalliques,
etc.
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Pour les moquettes solaires (chauffage de leau des piscines), tant
donne lutilisation principalement estivale de lnergie fournie par les
capteurs, ceux-ci peuvent tre poss lhorizontale ou sur un plan peu
inclin afin que les rayons du soleil soient le plus possible
perpendiculaires au plan des capteurs. Ils ne peuvent pas tre
positionns en faade dun btiment ( la verticale). Les moquettessolaires sont forcment places en surimposition lorsquelles sont
installes en toiture ; elles ne peuvent pas tre intgres la toiture.
La dure de vie de ces installations est dune quinzaine dannes.
Lintgration architecturale
Sur un btiment, les capteurs solaires deviennent un lment de
composition architectural et ce titre, il faut respecter certaines rgles
qui vont dans le sens dune intgration raisonne et harmonieuse.
Sur une toiture terrasse :
orienter les capteurs solaires conformment aux faades,
se dcaler des bordures du toit sil ny a pas dacrotre,
prfrer linstallation de plusieurs ranges de faible hauteur, plut t
quun faible nombre de ranges sur une hauteur plus grande,
habiller larrire des capteurs dans le cas dun btiment industriel
de faible hauteur.
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Sur une toiture en pente :
Intgrer les capteurs dans la toiture en vitant les surimpositions,
viter les disproportions entre la surface des capteurs et la surface
qui les reoit,
rechercher des structures de fixation ayant les m mes coloris que
la toiture,
viter les contrastes entre les capteurs en toiture et la faade.
En faade dun btiment :
Prvoir limplantation des capteurs la conception du btiment et
viter de placer des capteurs en faade dun btiment existant,
privilgier un positionnement en harmonie avec le bti, respecter
les symtries et viter les pices rapportes,
conserver la cohrence de composition de la faade avec les
lments existants (porte, fen tres, etc.),
Sur des structures spcifiques :
Les capteurs solaires thermiques peuventgalement tre installs surune toiture dungarage, sur un auvent, sur une verrire, sur ungarde-corps, etc. Il faut alors veiller conserver une harmonie et faire
en sorte que les capteurs deviennent un lment part entire
naturellement intgr au btiment.
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Quelques conseils retenir
Lors de linstallation :
y Il faut placer le ballon solaire au plus prs des capteurs et
calorifuger les canalisations,
y Il faut veiller une bonne accessibilit de la sonde de temprature
du capteur, de la purge dair et des raccordements de manire faciliter la mise en service et lentretien,
y Veiller soigner les passages de cbles et tuyauteries travers la
toiture et les murs,
Lors du fonctionnement :
y Une absence annuelle pendant les priodes estivales (tout le mois
de juillet par exemple) est dfavorable la rentabilit de
linstallation,y Mettre en place des mitigeurs et de la robinetterie thermostatiques
permet dconomiser leau,
y Sensibiliser les utilisateurs plut t prendre des douches que desbains.
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REFERENCES
1) Site XL conseil gnral des lands, guide technique thmatique sur lnergie
solaire thermique (2009).
2) Actu _ environnement (2009).
3) Site energyrenouvelable, le solaire thermique ; source_ Eurobserverver.
4) Site S comme solaire (2006), technique du solaire thermique.
5) Site du centre national de documentation du MAROC BdD, document
joint : (tat de dveloppement du solaire thermique au MAROC).