Ventilation d'une serre gothique

Ventiler une serre gothique efficacement : retour sur mon expérience

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

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.

Gestion de la circulation horizontale

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.

La construction d’un conduit de ventilation 

• 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 :

1. Contrôle de la vitesse d’air pour éviter le bruit et les turbulences.

2. Répartition graduelle des ouvertures pour équilibrer la pression.

3. 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.