Comment résoudre les problèmes de mauvaise circulation de l'air dans une serre à travées multiples ?
Une mauvaise circulation de l'air entraîne des variations de température, d'humidité et de concentration de gaz dans toute la serre. Ce problème peut être plus difficile à diagnostiquer dans une serre à plusieurs travées, car les zones de culture y sont interdépendantes.
Avant de modifier l'équipement, il est important de distinguer deux notions souvent confondues. La ventilation, qui correspond au renouvellement d'air entre l'intérieur et l'extérieur, se mesure en taux de renouvellement d'air par heure (TRA) et est généralement conçue pour 40 à 60 TRA en période de forte chaleur estivale, avec un minimum d'environ 1 TRA en hiver. La circulation, quant à elle, désigne le mouvement interne de l'air à l'intérieur du bâtiment, mesuré par l'efficacité du circuit de ventilation et dimensionné à environ 2 CFM par pied carré de surface au sol. Une serre peut atteindre son taux de renouvellement d'air optimal tout en présentant des zones stagnantes, et inversement, une forte agitation interne peut entraîner une surchauffe. Identifier le problème à l'origine de cette défaillance constitue la première étape essentielle.
Repérer les points de rupture du flux d'air
Avant de modifier l'équipement, repérez les zones de faible et/ou d'irrégularité de la circulation d'air. Ce diagnostic permettra aux cultivateurs d'optimiser l'agencement, d'éliminer les obstructions et de déterminer si une ventilation mécanique est nécessaire.
Vérifier les zones de croissance stagnante
Comparez les conditions au niveau des cultures, entre les rangs et près du toit. Les zones chaudes correspondent à des régions où la circulation de l'air est faible. Recherchez les variations entre les travées extérieures et le centre. Si, par exemple, la circulation de l'air varie souvent dans une zone, il peut s'agir d'un problème de répartition du flux d'air plutôt que d'un problème de capacité de ventilation.
Le test pratique consiste en une mesure à trois niveaux. Relevez simultanément la température et l'humidité à hauteur de gouttière, à hauteur de l'auvent et près du sol sur au moins trois travées. Une zone chaude et humide persistante au niveau de l'auvent, alors que la gouttière affiche une température normale, indique un défaut de circulation. Une température ambiante qui suit la température extérieure sur toute la travée indique un défaut de ventilation ou de capacité. L'enregistrement des relevés à différents moments de la journée permet de distinguer les véritables défauts de conception des variations transitoires.
Inspectez les conduits d'aération et les ouvertures.
Les ouvertures du toit et des côtés doivent permettre une circulation d'air optimale. Le flux d'air frais dans l'espace de culture peut être réduit par des aérations fermées, des mécanismes défectueux, des ouvertures obstruées ou des commandes mal réglées.
Examinez l'ensemble des points de ventilation, et non une seule ouverture. Vérifiez la surface de ventilation effective par rapport à la surface au sol : la ventilation naturelle nécessite généralement au moins 15 % à 20 % de la surface au sol (ouvertures de toiture et latérales combinées), mesurée après la prise en compte des fermes, des mécanismes et des écrans. En cas de ventilation insuffisante dans une serre à travées multiples, la configuration de la ventilation peut être revue par… fabricant de serres à travées multiples .
Recherchez les barrières physiques
Les structures, écrans, cloisons et équipements suspendus peuvent obstruer la circulation de l'air dans les cultures denses. Même avec des ventilateurs et des aérations en marche, ces obstacles peuvent créer des zones mortes. Au fur et à mesure de la croissance des cultures, vérifiez l'installation. Un espace d'air limité dans les plantes matures et autour des équipements peut poser problème.
Les moustiquaires méritent une attention particulière car leur impact est mesurable : les moustiquaires, dont la porosité varie de 25 % à 53 %, réduisent le débit de ventilation à mesure que la porosité diminue. Une moustiquaire standard absorbe généralement 10 % à 20 % du débit d’air d’une ouverture non obstruée. Une moustiquaire à mailles de 75 réduit la ventilation naturelle d’environ 25 % par rapport à une moustiquaire à mailles de 40. Enfin, une moustiquaire à mailles de 50, avec un taux d’ouverture de 55 % sur une ouverture de 100 m², ne laisse passer qu’un volume d’air équivalent à celui d’une ouverture de seulement 55 à 60 m³. Les stores thermiques et les rideaux d’ombrage laissés partiellement fermés ont un effet similaire et sont faciles à négliger.
Vérifiez le sens de rotation et la position du ventilateur.
Les ventilateurs doivent créer un flux d'air planifié à travers la culture plutôt que de déplacer de grandes quantités d'air autour d'une petite zone.
Vérifiez la hauteur, l'orientation, l'espacement et le fonctionnement des ventilateurs. Tenez également compte de la hauteur des cultures et des équipements internes susceptibles d'obstruer la circulation de l'air. L'objectif est de réduire les zones de stagnation sans créer de courants d'air excessifs. Pour les systèmes de ventilation horizontale, la règle de dimensionnement est d'environ 2 CFM de capacité de ventilation par pied carré de surface au sol, soit environ 0,6 m³/min par mètre carré, les ventilateurs étant disposés en ligne de sorte que le refoulement de l'un alimente l'aspiration du suivant. Les ventilateurs inclinés vers le bas ou espacés de manière irrégulière interrompent la circulation et créent des zones de recirculation, souvent décrites par les opérateurs comme « l'air n'atteint tout simplement pas l'autre extrémité ».
Comparer les conditions à travers la structure
Interprétez les tendances et tirez des conclusions à partir des données de température et d'humidité recueillies à différents endroits. Les mesures effectuées près du toit, de la canopée, des murs et au centre du bâtiment permettent de déceler des différences qui n'avaient pas été détectées lors d'une inspection rapide.
Effectuez des mesures à différents moments. Les tendances observées peuvent indiquer s'il est nécessaire d'ajuster la ventilation ou la circulation.
Améliorer la circulation de l'air grâce à une meilleure coordination du système
Identifiez les points faibles et optimisez la circulation de l'air grâce à la ventilation, aux ventilateurs, à des modifications d'agencement et à des réglages précis. L'objectif est de garantir une circulation d'air uniforme, essentielle à la croissance des cultures, sans créer de courants d'air inutiles, de pertes de chaleur ou de surconsommation d'énergie. Cet équilibre est optimal dans les serres à travées multiples bien conçues.
Améliorer le renouvellement naturel de l'air
La ventilation naturelle assure le renouvellement de l'air extérieur à l'intérieur du bâtiment, tandis que l'air chaud et humide est évacué. Les ouvertures de toit et latérales peuvent fonctionner simultanément si elles sont correctement positionnées et contrôlées.
Il n'est pas toujours possible, même avec de grandes ouvertures, de résoudre les problèmes de circulation d'air. D'autres facteurs entrent en jeu, comme la direction du flux d'air et la présence d'obstructions internes. Les performances des différentes combinaisons d'ouvertures varient également considérablement : une entrée d'air latérale associée à des aérations de toiture exposées au vent offre le débit naturel le plus élevé (environ 12,3 renouvellements d'air par heure à une vitesse de vent de 0,5 m/s), tandis que les configurations avec uniquement des aérations de toiture ou uniquement des aérations sous le vent sont nettement moins performantes. Si une maison est équipée d'aérations de faîtage mais ne dispose pas d'une entrée d'air basse pour les alimenter, l'augmentation du débattement des aérations ne sera d'aucune utilité.
Utilisez les ventilateurs de circulation de manière stratégique
Les ventilateurs de circulation servent à faire circuler l'air dans les espaces où les fenêtres classiques ne suffisent pas. Ils doivent être positionnés de manière à créer un flux d'air continu à travers la culture, plutôt que par zones. Le fonctionnement des ventilateurs doit être adapté à la densité de la culture, à la température, à l'humidité et à la taille de la serre.
Cartographiez d'abord le flux d'air : identifiez les zones de stagnation avant d'ajouter de l'équipement.
Positionnez les ventilateurs pour une couverture optimale : dirigez le flux d’air vers les zones faibles.
Évitez les courants d'air excessifs : un flux d'air direct et puissant peut perturber les cultures sensibles.
Dégagez les voies de passage : supprimez les obstacles qui bloquent la circulation.
Dimensionnement par rapport à la surface au sol : Prévoir environ 2 CFM par pied carré (environ 0,6 m³/min par m²) de capacité de circulation.
Ventilation et refroidissement coordonnés
Les systèmes de refroidissement et de ventilation doivent assurer un flux d'air coordonné et sans interférence. Une mauvaise coordination peut entraîner une évacuation trop rapide de l'air conditionné et/ou une circulation insuffisante de l'air frais dans l'ensemble de la culture.
C’est un risque réel avec les systèmes d’évaporation. Le refroidissement par ventilateurs et panneaux est conçu pour une efficacité de panneaux humides de 70 à 80 %, ce qui permet une baisse de température d’environ 5 °C (9 °F) avec une efficacité globale du système d’environ 80 %, l’air insufflé arrivant à une température de 5 à 11 °C (10 à 20 °F) inférieure à la température ambiante. Si les aérations de toiture s’ouvrent pendant le fonctionnement des ventilateurs des panneaux, une grande partie de cet air refroidi s’échappe par le faîtage avant d’atteindre la culture, et les performances de refroidissement mesurées s’effondrent, même si tous les composants fonctionnent.
Planifiez les séquences d'opérations en fonction des situations réelles. Lors de la planification d'un système de serres à travées multiples, un fabricant de serres de ce type peut vous aider à coordonner la ventilation, le refroidissement et la circulation de l'air.
Ajuster la disposition interne
L'emplacement des cultures, le matériel, les allées et les cloisons peuvent améliorer la circulation de l'air. Évitez de surplanter sous prétexte d'espace disponible ; il est essentiel de laisser suffisamment de place pour la circulation de l'air entre les zones de culture. Veillez à maintenir un accès aisé au matériel et aux voies de ventilation. Parfois, de simples modifications d'aménagement suffisent à améliorer la circulation de l'air, sans avoir à procéder à des changements importants.
Gérer le flux d'air entre les travées connectées
Dans les serres communicantes, la circulation de l'air peut varier si celle-ci n'est pas uniforme. Il convient donc d'examiner les ouvertures, les rangs de cultures et les équipements internes de chaque section. Un flux d'air dégagé permet d'éviter les zones chaudes ou humides isolées et favorise une ventilation plus homogène dans l'espace de production.
Vérifier le flux d'air à travers les travées connectées
Dans une grande serre à travées multiples, l'air ne circule pas toujours de manière uniforme. Des différences dans la position des aérations, la densité des cultures, les équipements internes et la pression peuvent entraîner une circulation d'air plus importante dans une travée que dans une autre.
Cartographie des principales voies aériennes
Identifiez les points d'entrée de l'air extérieur, les points de sortie de l'air chaud et la circulation de l'air à travers la culture. Vérifiez ces flux lorsque la culture a atteint sa taille adulte prévue, car la densité du feuillage peut modifier considérablement la circulation de l'air.
L'objectif est de repérer les zones où l'air pénètre mais n'atteint pas la culture de manière uniforme, ou encore les zones où il est piégé avant d'atteindre une sortie. Un test de fumée ou un transect à l'aide d'un anémomètre portatif à hauteur de canopée permet de convertir ces observations en une carte qui peut être comparée au circuit prévu. Un fabricant de serres à travées multiples devrait être en mesure de fournir le schéma de flux d'air nécessaire à cette comparaison.
Vérifier les différences de pression entre les zones
Dans les grands espaces communicants, les conditions de pression peuvent varier lorsque des bouches d'aération, des ventilateurs ou des systèmes de refroidissement fonctionnent simultanément. Un ventilateur placé dans une zone peut aspirer l'air d'une autre zone au lieu d'améliorer la circulation générale.
Vérifiez le fonctionnement des ventilateurs, des aérations de toiture et latérales, du système de refroidissement et des moustiquaires. Le système doit fonctionner de manière à créer un flux d'air harmonieux et non des courants d'air opposés. En présence de plusieurs travées et étapes de refroidissement, la séquence de fonctionnement des ventilateurs, des aérations et des moustiquaires doit être coordonnée au sein d'un programme unique, que le fabricant de serres multi-travées peut intégrer à la logique de contrôle.
Vérifier le flux d'air après les changements de croissance des cultures
La circulation de l'air peut se modifier en fonction de la hauteur ou de la densité des cultures. Les équipements, les systèmes de suspension et les structures de support des cultures peuvent également altérer le flux d'air initial.
Il convient donc de vérifier à nouveau la circulation de l'air après tout changement important de culture ou ajout de matériel. Cela permet d'identifier les nouvelles zones de stagnation avant qu'elles ne deviennent une source de problèmes récurrents de température ou d'humidité. Le volume d'air libre au-dessus du couvert végétal et la résistance à l'écoulement horizontal devraient varier sensiblement à mesure que le couvert se referme ; il est donc important de rééquilibrer le programme de circulation à ce moment-là plutôt qu'en fin de saison.
Entretien des ventilateurs et des équipements de ventilation
Un entretien insuffisant peut réduire progressivement le débit d'air, même si le système d'origine était bien conçu. Nettoyez les pales des ventilateurs, inspectez les moteurs, vérifiez les mécanismes de ventilation et retirez la poussière et les débris végétaux des ouvertures. Des inspections régulières permettent également de détecter les problèmes mécaniques avant qu'ils n'affectent la circulation de l'air dans les zones de culture importantes. Les grilles sales constituent un cas particulier : comme elles absorbent déjà 10 à 20 % du débit d'air lorsqu'elles sont propres, des mailles fines contaminées peuvent en bloquer beaucoup plus, et ce, sans le moindre bruit.
Automatisation de la surveillance et du contrôle
Les capteurs et les régulateurs permettent d'ajuster les ventilateurs, les aérations et les systèmes de refroidissement en fonction des conditions climatiques. Dans une grande serre, il est préférable d'utiliser les relevés de plusieurs zones de culture plutôt que de se fier à un seul capteur.
Les paramètres de contrôle doivent être adaptés à la culture et aux conditions d'exploitation. Le contrôle automatique doit également être vérifié régulièrement, car un capteur ou un actionneur défectueux peut engendrer des problèmes de flux d'air sans être immédiatement détecté.
Foire aux questions
Les causes fréquentes incluent une ventilation insuffisante, un mauvais positionnement des ventilateurs, des obstructions internes, des cultures denses et des systèmes climatiques mal coordonnés. Il est essentiel d'identifier la cause exacte avant d'installer tout équipement. En pratique, les défauts les plus courants sont un rapport surface de ventilation/surface au sol inférieur à 15-20 % (valeur de référence), des aérateurs de faîtage sans entrée d'air basse, un circuit de circulation sous-dimensionné par rapport à la règle des 2 CFM par pied carré et des écrans ou toiles d'ombrage partiellement fermés.
Non. Les ventilateurs peuvent améliorer la circulation de l'air, mais ils ne peuvent pas compenser des conduits d'aération obstrués, une mauvaise circulation de l'air ou une conception de système inadaptée. Augmenter la capacité de circulation dans une maison dont la surface d'aération est insuffisante accroît le brassage interne sans évacuer la chaleur et masque souvent le véritable problème tout en augmentant les coûts de fonctionnement.
Il n'existe pas de valeur universelle, car les besoins dépendent de la taille, de l'agencement, de la densité des cultures, du climat et du matériel. On peut toutefois spécifier la capacité totale : environ 2 CFM par pied carré de surface au sol, soit approximativement 0,6 m³/min par mètre carré, pour la boucle de flux d'air horizontale, plus la capacité du ventilateur d'extraction permettant d'atteindre le taux de renouvellement d'air requis de 40 à 60 renouvellements par heure en période de refroidissement maximal. L'emplacement du ventilateur et la couverture du flux d'air sont plus importants que la simple augmentation de la quantité.
Mesurez à trois hauteurs (gouttière, auvent et sol) simultanément sur plusieurs travées. Une zone chaude et humide confinée au niveau de l'auvent, tandis que la gouttière affiche une température normale, indique un problème de circulation et de distribution de l'air. Une hausse uniforme de la température sur toute la travée, suivant les conditions extérieures, indique un problème de capacité de ventilation ou de configuration des ouvertures.
Le volume d'air libre au-dessus de la canopée et la résistance à l'écoulement horizontal varient à mesure que les plantes remplissent la serre. Un circuit équilibré pour une culture vide ou jeune est généralement insuffisant lorsque la canopée est pleine ; il est donc nécessaire de rééquilibrer le programme de circulation une fois la culture bien établie, et après toute modification importante de l'agencement intérieur.
Uniquement indirectement, et cela peut aggraver la situation. Si les aérations de toiture restent ouvertes pendant le fonctionnement d'un système d'évaporation, l'air refroidi s'échappe par le faîtage avant d'atteindre les cultures, ce qui fait chuter le rendement mesuré bien en deçà des 70 à 80 % d'efficacité de surface pour lesquels le système a été conçu. Il convient donc de corriger d'abord le flux d'air, puis d'évaluer si une capacité de refroidissement supplémentaire est réellement nécessaire.
Une bonne circulation de l'air est un problème de conception du système, et non un simple problème de ventilateur. Les entreprises doivent évaluer les ouvertures de ventilation, les obstacles internes, l'emplacement des ventilateurs, la coordination du refroidissement et les systèmes de contrôle environnemental comme un système intégré.
La distinction qu'il convient de retenir est que la ventilation et la circulation sont des quantités distinctes avec des objectifs de conception distincts — 40 à 60 renouvellements d'air par heure au maximum pour l'échange, et environ 2 CFM par pied carré pour la boucle interne — et qu'un défaut dans l'une ne peut pas être réparé avec la capacité de l'autre.
Un fabricant expérimenté de serres à travées multiples peut faciliter l'intégration de ces éléments avant l'installation et réduire les problèmes de circulation d'air ultérieurs. Pour les structures existantes, des ajustements ciblés permettent d'améliorer la circulation sans avoir à remplacer tous les composants.
