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Conseils pour mieux conserver l’énergie d’une serre

Jeudi 7 septembre 2023 | Jose Chen Lopez

À l’arrivée de l'automne, les jours deviennent de plus en plus courts. C'est le temps de l'année où notre source d'énergie la plus économique et écologique, soit la lumière du soleil, devient plus limitée. Celle-ci est essentielle pour maintenir la température globale dans la serre nécessaire à la croissance des plantes, en fonction des intervalles appropriés. En hiver, la production de végétaux devient plus difficile, puisque les températures et la radiation solaire atteignent leurs valeurs minimales.

De plus, il y a plusieurs journées nuageuses, ce qui réduit davantage la photosynthèse. Les serres sont d’ailleurs conçues pour minimiser les effets négatifs de ces contraintes environnementales. Il va sans dire que plus il fait froid, plus les besoins en chauffage augmentent. L'énergie consommée pour chauffer une serre peut représenter jusqu'à 80 % de l'énergie totale requise pour l'exploiter.

L’emplacement géographique de la serre

En été, la durée du jour commence à diminuer avec l'augmentation de la latitude. Par exemple, le 21 décembre, la durée du jour à New York (latitude : 40˚ N) est de 9 heures et 15 minutes, et la radiation solaire lors de cette même journée ensoleillée serait de 1555 J/cm². Pour la même journée à Queretaro au Mexique (latitude : 20˚ 35’ N), la durée du jour est de 10 heures et 53 minutes, et la radiation solaire pour cette journée ensoleillée serait de 2783 J/cm².

La quantité d'énergie reçue par radiation solaire est presque deux fois plus élevée à Queretaro. Par conséquent, on peut s'attendre à des températures plus basses et à des coûts de chauffage plus élevés à New York.

La perte ou le gain de chaleur dans une serre peut se produire sous 4 formes, soit la conduction, la convection, la radiation ou l'infiltration.

• La conduction se produit lorsque la chaleur est transférée entre deux corps en contact direct.
• La convection se produit lorsque la chaleur est transférée au moyen d'un fluide comme l'eau ou l'air vers la surface d'un objet.
• La radiation se produit lorsque la chaleur est transférée sans contact physique ou sans passer par un fluide (ex. : radiation solaire).
• L’infiltration se produit lorsqu'il y a un échange ou une fuite d'air entre l'intérieur et l'extérieur.

Heureusement, il y a plusieurs moyens d'économiser de l'énergie pour le chauffage de la serre. En voici quelques-uns :

Planifier l’orientation de la serre selon le type: baie simple et chapelles multiples

Pour produire des cultures en hiver dans des latitudes nordiques dépassant les 40˚N, une serre à baie simple devrait être orientée est-ouest, mais les rangs devraient être orientés nord-sud, pour minimiser l'ombrage. Pour les serres à chapelles multiples, les serres ainsi que les rangs devraient être orientés nord-sud.

Choisir le bon revêtement: couche simple vs couche double

Les revêtements à couche simple perdent plus de chaleur que les revêtements à couche double. Chaque matériau possède ses propres valeurs de transfert de la chaleur. En serriculture, l'unité utilisée pour mesurer la quantité d'énergie requise pour chauffer ou refroidir une livre d'eau d'un degré Fahrenheit est appelée « unité thermique britannique » (British Thermal Unit (BTU)).

Pour démontrer les différences de perte d'énergie, supposons qu'il y ait deux serres : une avec une couche de polyéthylène simple, et l'autre avec une couche de polyéthylène double. La température extérieure est de -7˚C (20˚F) et l'intérieur est maintenu à 16˚C (60˚F) pendant la nuit. La perte d'énergie pour la serre avec une seule couche de polyéthylène serait de 335 000 BTU, tandis qu'elle serait de 200 000 BTU pour la serre avec une couche de polyéthylène double. La perte de chaleur peut être réduite davantage en utilisant du polyéthylène avec une barrière infrarouge et un traitement de surface anticondensation.

Choisir le bon revêtement: coefficients de perte de chaleur

Les revêtements pour serres ont différents coefficients de perte de chaleur. Par exemple, en réutilisant les paramètres ci-dessus, la perte de chaleur pour une serre recouverte d'une paroi de polycarbonate double de 8 mm d'épaisseur serait de 183 000 BTU. Les économies potentielles seraient de 45 % et de 9 % en comparaison avec une couche de polyéthylène simple et une couche de polyéthylène double, respectivement.

Choisir le type de serre en fonction de la perte de chaleur: baie simple vs chapelles multiples

Une serre à baie simple perdra plus de chaleur qu'une serre à chapelles multiples parce que sa surface est davantage exposée aux éléments extérieurs. Par exemple, s'il y a trois serres semblables à la serre mentionnée ci-dessus, la perte de chaleur pour une couche de polyéthylène simple serait de 335 000 BTU. Multipliée par trois, cette perte correspond à 1 005 000 BTU. Si ces trois serres étaient connectées, la perte de chaleur serait de 785 000 BTU (22 % moins importante).

Bien isoler la serre

Des matériaux isolants peuvent être placés à la base des murs de la serre (même sous la surface du sol) jusqu'à la hauteur des plantes. On peut simplement utiliser du polystyrène extrudé.

Les persiennes non étanches peuvent être une cause importante d'infiltration d'air et de perte de chaleur. Source: Premier Tech.

Limiter les infiltrations d’air dans la serre

Le taux d'infiltration d’air dans une serre est mesuré selon les échanges d'air par heure. Une nouvelle serre avec un revêtement de verre aura 1,5 fois la quantité d'échanges d'air par heure en comparaison avec une serre recouverte d'une double couche de film de polyéthylène. Typiquement, une vieille serre en verre en bonne condition a deux fois la quantité d'échanges d'air par heure en comparaison avec une nouvelle serre en verre, et quatre fois plus si elle est en mauvaise condition. Il est impossible d'éviter l'infiltration, mais celle-ci peut être minimisée en bouchant les trous et en fermant bien les évents, les persiennes et les portes.

Utiliser des brise-vents pour réduire les infiltrations d’air

Il est recommandé d'installer des brise-vents, comme des conifères, autour de vos installations. Toutefois, comme avec n'importe quel autre brise-vent, il faut prendre soin de les placer à une certaine distance afin d'éviter qu'ils ne causent de l'ombrage, particulièrement du côté sud pendant l'hiver. Les brise-vents servent de barrière physique pour le vent, réduisant la vélocité de l'air et l'infiltration.

Des rideaux partiellement rétractés contribueront à garder la chaleur à l'intérieur de la serre pendant la nuit. Source: Premier Tech.

Utiliser des bâches ou des rideaux pour réduire les pertes de chaleur

Lors d'une nuit claire, l'énergie thermique s'échappe rapidement de la terre vers l'espace par rayonnement de grandes longueurs d'onde. À l'inverse, la perte d'énergie est moindre lors des nuits nuageuses puisque les nuages piègent le rayonnement de grandes longueurs d'onde, agissant comme une couverture naturelle. De même, les bâches ou les rideaux installés dans les serres permettent de réduire la perte de chaleur pendant la nuit.

Ils sont installés juste en-dessous de la chapelle et sont rétractables (ouverts le jour, fermés la nuit). Lorsqu'ils sont fermés, le volume d'air à chauffer est moindre et le rayonnement de grandes longueurs d'onde est réfléchi vers les feuilles des plantes et les autres surfaces. Pendant l'été, une bâche peut servir d'écran, réduisant ainsi la charge thermique à l'intérieur de la serre. Les rideaux sont souvent faits de polyester aluminisé et, dépendamment de la façon dont ils sont tissés, ils peuvent être poreux, semi-poreux ou étanches à l'humidité.

Entretenir adéquatement les capteurs de température ou thermostats

Il est important d'effectuer un entretien et une calibration de routine des capteurs de température et/ou des thermostats. Lorsque les capteurs ne lisent pas la bonne température de l'air, le système de chauffage peut fonctionner trop longtemps ou trop souvent, ou ne pas chauffer suffisamment lorsqu'il le faut. Un système de chauffage qui ne fonctionne pas assez fréquemment lorsque la température est trop froide peut ralentir le développement des plantes et favoriser l’apparition de problèmes d'insectes ou de maladies.

À l'inverse, si un système de chauffage fonctionne trop, la chaleur excédante est souvent non rentable et représente donc une perte. Les capteurs de température doivent couvrir toute la superficie de la serre, afin de générer un chauffage efficient.

Toutes les pistes de solutions citées ci-haut, visent à rendre votre serre plus écoénergétique. Évidemment, elles sont plus faciles à mettre en pratique et seront plus rentables si la serre a été conçue dans cet optique au départ. Heureusement, si certaines modifications valent le coup pour la planète, sachez qu’elles seront profitables autant pour vos cultures que pour vous. Puisque qui dit économie d’énergie, dit également, économie d’argent!

Pour en savoir davantage sur les bonnes pratiques en lien avec le chauffage d’une serre, lisez-ceci : Systèmes de chauffage d’appoint pour une serre bien tempérée

Pour toute question, communiquez avec votre représentante du Service horticole de Premier Tech:

Susan Parent Spécialiste horticole Est du Canada et Nord-Est des États-Unis