7 Le séchage solaire du bois au Maroc

En 1986, Khadouri [6] a présenté, dans le cadre de son mémoire de troisième cycle de l‟Institut Agronomique et Vétérinaire Hassan II (IAV) de Rabat, la première conception d'un séchoir solaire du bois au Maroc. Le séchoir conçu est à effet direct orienté vers le sud avec un toit incliné de 25° par rapport à l‟horizontale, sa capacité est de 1,5 m3

. Toutes les faces sont transparentes à l'exception de la face nord calorifugée. La couverture transparente est en verre et l'ossature est à base de bois.

En 1997, Youssefi et al. [3] ont réalisé le premier séchoir solaire expérimental au Laboratoire Public d‟Etudes et d‟Essais (LPEE) de Casablanca. La construction et l'expérimentation de ce séchoir ont constitué une suite logique de l'étude réalisée par Khadouri [6].

En 2002, face aux problèmes liés à la qualité et à la finition artistique des produits artisanaux à base du bois de thuya, un séchoir solaire a été implanté dans la ville d'Essaouira. Sa conception, son expérimentation, ses performances et sa faisabilité ont été étudiées et

testées par Elkannafi [4] dans le cadre de son mémoire de troisième cycle de l‟Ecole Nationale Forestière d‟Ingénieurs (ENFI) de Salé.

En 2003, dans le but de mieux comprendre le comportement du séchoir installé à Essaouira vis-à-vis de rayonnement solaire incident, une première modélisation du séchoir solaire a été développée par Lakhrati [41] dans le cadre de son mémoire de troisième cycle de l‟Ecole Nationale Forestière d‟Ingénieurs (ENFI) de Salé.

I-7-2 Expérimentation

Ce paragraphe est consacré aux résultats expérimentaux obtenus par les séchoirs solaires de Casablanca et d‟Essaouira. La description de ces deux séchoirs sera présentée au paragraphe II-3-2 (Chapitre II).

I-7-2-1 Séchoir de Casablanca

L'étude expérimentale du séchoir de Casablanca a eu lieu pendant le mois de juin de l‟année 1997. Le but de cette étude était la comparaison du séchage de deux piles identiques de Pin maritime (27 et 54 mm d'épaisseur), une à l'air libre et l'autre dans le séchoir solaire. La comparaison des deux modes de séchage est faite sur le temps de séchage et sur la qualité du bois fini. Le séchage solaire s'est révélé plus rapide que celui à l'air libre, surtout en dessous de point de saturation des fibres, et a permis d'atteindre des humidités plus basses, 10% pour le bois de 27 mm et 14% pour le bois de 54 mm (Figure I.11).

Fig.I.11: Cinétique du séchage de deux modes de séchage [3] A: 27 mm , B: 54 mm

La qualité du bois séché a été jugée à travers les fentes superficielles et les déformations apparaissant sur le bois après son séchage. Le tableau I.3 présente une comparaison de la qualité du bois fini. Il montre que le bois séché à l'air libre présente plus de fentes à la fin de séchage par rapport au bois séché dans le séchoir. Ainsi, pour les planches de 54 mm d'épaisseur les taux des planches qui présentent une déformation à la fin du séchage sont de 40% pour le séchage à l‟air libre et de 18% dans le séchoir solaire. Pour les planches de 27 mm d‟épaisseur, ces taux sont respectivement de 20% et 7 %.

Nombre total de planches Nombre de planches avec fentes avant le séchage Nombre de planches avec fentes après le séchage Variation en % Epaisseur 27 54 27 54 27 54 27 54 Séchoir solaire de Casablanca 100 60 15 25 22 36 7% 18% Air libre 100 60 10 29 30 53 20% 40%

Tableau I.3: Comparaison de la qualité de bois séché pour les deux modes de séchage [3]

I-7-2-2 Séchoir d'Essaouira

L'étude expérimentale du séchoir d‟Essaouira a eu lieu entre le 26 mai et le 15 juin de l‟année 2002. L'expérimentation a consisté en le séchage d'un volume de 0,4 m3

du bois de thuya en planches de 27 mm d'épaisseur. Une autre pile de 0,2 m 3 de bois de thuya a été séchée à l'air libre, elle a servi de témoin pour comparer les deux modes de séchage.

La figure I.12 et le tableau I.4 donnant une comparaison entre les deux modes de séchage montrent que le séchage solaire est plus rapide que le séchage à l'air libre. Le bois séché dans le séchoir solaire a pu atteindre des humidités plus basses. Ainsi, dans une période de 22 jours, l‟humidité du bois est passée de 33% à 13,55% dans le séchoir et de 34% à 20,10% à l'air libre.

Fig.I.12: Comparaison de la cinétique de séchage du bois de thuya [4] : SAL : Séchage à l'air libre

SS : Séchage solaire

Séchage solaire Séchage à l'air libre

Humidité initiale % Humidité finale % Temps (jours) Humidité initiale % Humidité finale % Temps (jours) 33,33 13,55 22 34,33 20,10 22

La qualité de séchage a été jugée par la présence ou non des fentes et des déformations dans le bois fini. Le tableau I.5 résume les résultats relatifs aux deux modes de séchage. On remarque que le nombre de fentes après le séchage augmente de 25% pour la pile séchée à l‟air libre et de 10,25% seulement pour la pile séchée dans le séchoir solaire.

Nombre total de planches Planches avec fentes avant le séchage Planches avec fentes après le séchage Taux d‟augmentation des fentes % Séchoir solaire d‟Essaouira 78 45 53 10,25% Séchage à l'air libre 56 31 45 25%

Tableau.I.5: Pourcentage des fentes dans le bois de thuya pour les modes de séchage [9]

Le coût total des équipements du séchoir d‟Essaouira (verre, ventilateur, absorbeur, plate forme et isolation) est 5675 Dh. Le prix de revient de l'opération de séchage évalué à travers le calcul des différentes charges (main d'œuvre, consommation électrique, frais d'entretien et de réparation et frais de terrain) est de 127 Dh/m3. Ce prix est largement inférieur à celui obtenu pour le séchage de thuya dans un séchoir traditionnel qui est de 1183 Dh/m3 (Lmouchter in [4])

L‟étude théorique du séchoir d‟Essaouira réalisée par Lakhrati [41] est basée sur l‟écriture des différents bilans d‟échanges qui s'établissent à l'intérieur du séchoir et entre le séchoir et l'extérieur. Un programme de calcul groupant tous les modes d'échange au niveau du séchoir a été développé. Les résultats ont montré qu'une inclinaison du toit de 30° et une orientation vers la direction sud peuvent être retenues comme étant un choix optimum sur toute l'année. On a montré aussi que l'épaisseur optimale du verre, compte tenu de la charge du vent, est de 4 mm, ce qui permet de réduire le coût du séchoir.

I-8 Conclusion

La notion de l‟humidité d‟équilibre présente un grand intérêt pour le séchage et pour l‟emploi des bois mis en œuvre. Pour lutter contre le changement dimensionnel du bois mis en œuvre, il est indispensable d‟amener ce dernier à l‟humidité d‟équilibre qui correspond aux conditions de température et d‟état hygrométrique de l‟air dans lequel le bois sera employé ou stocké.

Les différents travaux réalisés dans le monde montrent l'intérêt des séchoirs solaires. Ces appareils dotés d'une technologie simple et d'un fonctionnement facile sont concurrentiels aux séchoirs artificiels souvent très coûteux et au séchage à l'air libre très lent. Leur seul inconvénient est leur dépendance des conditions climatiques.

Le temps de séchage est très variable et dépend du type de séchoir et de son efficacité, de l'épaisseur du bois et des conditions climatiques.

Les deux séchoirs expérimentés au Maroc ont montré l'intérêt du séchage solaire. Ce dernier s'est révélé plus rapide que le séchage à l'air libre, surtout en dessous de point de saturation des fibres où l'énergie nécessaire pour vaincre les forces hygroscopiques est plus importante. Il a permis aussi d'atteindre des humidités plus basses. Au point de vue qualité, le bois séché dans le séchoir solaire a présenté moins de fentes à la fin de séchage et donc une meilleure qualité de bois. Le prix de revient calculé pour le séchage de bois de thuya dans un séchoir solaire est presque 10 fois moins cher que celui calculé pour un séchage traditionnel.

Tenant compte de cette étude bibliographique, notre travail portera sur la modélisation d‟un séchoir solaire à effet direct parce qu‟il répond mieux aux critères économiques et technologiques des artisans d‟Essaouira et s‟adapte mieux aux conditions d‟ensoleillement au Maroc. La description de ce séchoir ainsi que le calcul du rayonnement solaire utilisé dans cette étude seront présentés dans le chapitre : Protocole expérimental – Grandeurs mesurées

Chapitre II : Protocole expérimental-

Grandeurs mesurées

II-1 Introduction

L‟étude théorique du séchage solaire du bois nécessite la connaissance des données relatives au bois à sécher (nature, dimensions des planches, dimensions des piles,…), au séchoirs utilisés (construction, capacité, orientation….) et au climat du site d‟implantation (température ambiante, humidité relative et rayonnement solaire reçu par le capteur dans le cas d'un séchoir à effet indirect ou par les faces transparentes du séchoir dans le cas d'un séchoir à effet direct).

Le choix d'un séchoir solaire se justifie par son coût qui doit être faible comparativement aux séchoirs artificiels, par la facilité de sa construction et par son fonctionnement qui doit être simple. D'après les travaux cités au chapitre I, les séchoirs à effet direct répondent le mieux à ces critères. Du point de vue coût, Sharma [36] a obtenu avec son séchoir à effet direct un coût inférieur de 40% à celui du séchage artificiel.

Pour ce travail, nous avons choisi les données climatiques de la ville de Rabat, ville côtière de latitude 34°N et de longitude 7° ouest. Le climat dans ce site est un climat de type méditerranéen qui se caractérise par un ensoleillement uniforme et une température ambiante relativement douce tout au long de l'année [42]. Notre choix de site est justifié par l'existence d'une banque de données solaires pour Rabat.

Les données climatiques de la ville de Rabat nous ont été fournies par le Laboratoire d‟Energie Solaire de l‟Université Mohammed V. Rabat. Elles correspondent aux mois de janvier, avril, juillet et octobre de l‟année 2002. En effet, pour la simulation du séchoir étudié nous allons utiliser les données climatiques relatives au mois de juillet 2002 et pour l‟étude de l‟effet climatique sur la cinétique de séchage, nous allons utiliser les données climatiques de quatre mois différents représentant chacun une saison: janvier 2002 (hiver), avril 2002 (printemps), juillet 2002 (été) et octobre 2002 (automne).