Dans une serre, la gestion de la température a un impact direct sur la santé des plantes qui y sont cultivées.
Autant en hiver qu'en été, le moindre rayon de soleil peut transformer l’intérieur de la serre en fournaise et cuire les plantes en quelques heures.
Seuls la combinaison d'un contrôleur environnemental, d'équipements de ventilation mécanique et de conduit(s) de ventilation ainsi que de leur placement judicieux permettent de contrôler les variations de température brusques et rapides à l'intérieur de la serre.
D’où l’importance d’équiper la serre d'un système de ventilation calibré pour assurer un renouvellement adéquat de l'air ambiant dans les volumes d'air attendus avec un apport suffisant en air frais et sec tout en évacuant l’air chaud et humide avec l'objectif d'homogénéiser le climat de la serre.
Selon le consensus scientifique actuel, en hiver la norme est de l'ordre de 2 renouvellements d'air par heure effectués en milieu de journée au moyen d'un faible flux d'air indirect. En été, on vise plutôt le maintien d'un flux constant afin de contrer l'accumulation de chaleur inévitable dans des environnements clos comme une serre.
Source: Greenhouse ventilation
La méthode de calcul volume total à renouveler par heure est la suivante :
Volume de la serre : 1600 pieds cube
Renouvellement d'air par heure : (1400 x 2) = 3200 pieds cube
Calcul du volume à la minute : 3200 pieds cube / 60 minutes = 54 CFM
Capacité théorique du ventilateur d'extraction : 1400 CFM @ 50% = 700 CFM
Temps d'opération du ventilateur: 2800 / 700 = 5 minutes par heure
En conclusion, le ventilateur fonctionne pendant 5 minutes à chaque heure pour assurer au moins 2 renouvellements d'air par heure dans dans la serre avec un ventilateur d'extraction fonctionnant à 50 % de sa capacité — pour un coût d'opération d'environ: 113W/hr * 4.8 hr/jr * 1 unité = 0.06$/jour
La forme de ma serre d'un type gothique allongé et étroit aussi appellé "Lancet". Ces dimensions sont 20 pieds de long sur 10 pieds de large et 8 pieds de haut. Le volume total de la serre est d'environ 1600 pieds cube.
Le système de ventilation est composé de deux ventilateurs de conduit axial chacun d'une capacité de déplacement d'environ 1400 pieds cube à la minute (CFM). Ils sont installés dans les pignons à chaque extrémité de la serre, avec l'admission installée sur le mur nord et l'extraction sur le mur sud. Bien que les vents dominants dans ma région sont d'ouest en est, l'orientation de ma serre permet de profiter d'un courant d'air froid descendant de la montagne. En dépit de cette configuration, la chaleur tend à s'accumuler assez rapidement dans l'environnement fermé de ma serre en polycarbonate.
Suite l'analyse de la situation, le ventilateur d'extraction qui est situé à une extrémité sud de la serre n'a qu'une action à courte porté d'au maximum à 6 à 8 pieds. La chaleur s'accumule plus loin et fait monter la température tout au long de la journée. Comme l'air chaud monte dans le faîte du toit de la serre, c'est à cet endroit que la solution doit être appliquée. L'idée m'est venue en remarquant des conduits d'admission d'air dans certains bâtiments commerciaux. J'ai donc répliqué ce type d'équipement en installant un conduit de ventilation d'un diamètre de 12 pouces sur 16 pieds, percé de trous répartis sur toute la longueur et muni à l'extrémité d’un ventilateur d’extraction afin de capturer l’air surchauffé accumulé en hauteur.
La disposition de 16 orifices percés de chaque côté du conduit pour un total de 32 — des petits trous de 3 pouces près du ventilateur et qui vont en s'élargissant jusqu'à 5 pouces plus on s'éloigne de la sortie — favorisent une répartition progressive de la capacité d'extraction tout au long du conduit pour une plus grande efficacité dans l'évacuation de la chaleur.
Un ventilateur à flux d’air horizontal (HAF) est stratégiquement positionné à mi-hauteur, 4 pieds à partir du mur nord, dirigé vers le sud. Son déplacement d’air atteint 4 227 CFM, avec une hélice de 18 pouces alimentée par un moteur de 113 W (1/15 HP). Ce ventilateur en opération continue brise les couches d'air stagnantes en brassant l'air à mi-hauteur (4 pieds) de la serre — pour un coût d'opération d'environ 0,012 $ par heure ou 0.28$ par jour.
Ce dispositif conjugue simplicité, efficacité et robustesse. La gestion de la ventilation répond à plusieurs exigences : prévenir la surchauffe, maîtriser l’humidité et assurer un climat homogène dans la serre, indispensable à la santé des cultures sur buttes surélevées. Les essais sur plusieurs saisons confirment la pertinence de l’approche et l’ingéniosité du montage, inspiré autant par l’ingénierie que par l’observation attentive des besoins des plantes.
Recirculation d'air dans la serre :
Ventilateur Horizontal Air Flow (HAF) CANARM
Volume de déplacement: 4,227 CFM
Diamètre de l'hélice: 18"
Force du moteur: 1/15 HP totally enclosed Phs: 1
Vitesse de rotation (variable): 1,400 RPM max.
Volts: 115
Watts: 113
Amps: 0.9
Zone 1 (près du ventilateur, 0–4 pi) : petits orifices de 2 pouces, espacés de 2,5 à 5 pieds, afin de limiter une évacuation trop brutale en amont.
Zone 2 (médiane, 4–12 pi) : alternance de trous de 2 et 3 pouces, placés à 7, 9 et 11 pieds, pour assurer un débit équilibré.
Zone 3 (extrémité, 12–16 pi) : trous plus larges de 3 pouces, rapprochés entre 12,5 et 15,5 pieds, afin de forcer l’air à parcourir toute la longueur du conduit.
L’analyse de débit a démontré que pour maintenir une vitesse de soufflage inférieure à 1 000 pieds par minute — seuil de confort et de silence —, la surface totale de trous devait atteindre entre 2 et 2,7 pieds carrés. Cette surface a été obtenue en modulant la taille des orifices le long de la gaine, selon le principe d’un élargissement progressif.
Une stratégie de perçage en quinconce gauche/droite a été adoptée. L’orientation des trous, légèrement inclinés vers le haut, favorise la captation de l’air chaud qui s’accumule sous le faîtage.
Ainsi, l’ensemble du dispositif repose sur trois principes :
Contrôle de la vitesse d’air pour éviter le bruit et les turbulences.
Répartition graduelle des ouvertures pour équilibrer la pression.
Orientation et alternance des trous pour homogénéiser l'extraction du ventilateur.
Le montage terminé, le conduit est en service. Les photographies, prises à cerrtaines étape de la construction du conduit, permettent de visualiser le concept et son ingéniosité. La serre dispose désormais d’un système d'extraction de l'air chaud et humide performant, capable de maintenir des conditions favorables à la croissance des plantes.