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Systèmes de chauffage d’appoint pour une serre bien tempérée

Jeudi 7 septembre 2023 | Jose Chen Lopez

Le réchauffement climatique est un phénomène de plus en plus préoccupant. Pour les producteurs en serre, une diminution de l’utilisation de combustibles fossiles* peut être une façon de minimiser leur impact sur l'environnement. Il est possible de maintenir la serre à des températures adéquates sans faire l’utilisation de ces combustibles pendant une bonne partie de l’année, mais il se peut qu’en hiver, de jour comme de soir, les stratégies de conservation d’énergie mises en place ne soient pas suffisantes pour maintenir la température de l'air dans un intervalle optimal.

Dans ce cas, l'utilisation d'un combustible fossile est tout de même nécessaire pour chauffer la serre. Les critères à considérer pour le choix de ce dernier devrait être :

• Que l’investissement soit rentable
• Que la source de chaleur soit à proximité des plantes et qu’elle ait la capacité de réchauffer l'ensemble de la serre, tout en maintenant des températures suffisamment élevées pour favoriser une croissance active des plantes.
• Que la source de combustible soit sécuritaire.

Voici les grandes lignes pour apprendre à mieux connaitre trois des systèmes de chauffage qui peuvent répondre aux critères ci-haut: les systèmes de chauffage central, le chauffage par rayonnement infrarouge et le chauffage par air pulsé.

Tuyaux d’un système de chauffage par le sol. Notez les tuyaux à la base du mur. Source : http://www.nexuscorp.com/equipment_hot_water_radiant_heat

Les systèmes de chauffage central

Fonctionnement

• La chaleur est transférée d'un tuyau d'eau chaude à un objet; ce type de transfert de chaleur est appelé « chaleur rayonnante ».
• Ce type de système de chauffage utilise une chaudière pour chauffer l'eau ou produire de la vapeur.
• Les chaudières peuvent brûler des combustibles comme du gaz naturel, du bois, du charbon et du mazout.
• Les systèmes à l'eau chaude sont plus efficaces que les systèmes à la vapeur.
• L'utilisation d'une chaudière produit du CO₂. Ce gaz peut être capté et distribué dans la serre pour aider les plantes dans le processus de photosynthèse.
• L'eau chaude ou la vapeur doit être transportée dans des tuyaux dans toute la serre.
• La température de l'eau pour les systèmes de chauffage par le haut peut aller jusqu'à 200˚F (94˚C), tandis que la température de l'eau sous les caissettes de culture peut atteindre 104˚F (40˚C).
• Le chauffage des planchers est une autre façon de chauffer une serre avec de l'eau chaude. Avec cette méthode, des tuyaux sont placés dans le sol sous une couche de béton, de gravier, de sable ou de terre. Les tuyaux chauffants forment des boucles couvrant toute la surface de la serre. La température de l'eau peut atteindre 104˚F (40˚C).

Type de culture

• Dans les serres réservées à la production de légumes, deux tuyaux transportant de l'eau chaude sont placés dans le sol, entre les rangs, de manière parallèle. Ces tuyaux servent à chauffer la serre et ressemblent à des rails de train. De petits chariots peuvent être utilisés sur ces rails pour transporter des végétaux, supporter des équipements pour arroser les plantes, ou supporter des équipements pour que les employés puissent s'occuper des plantes.
• Pour la production de légumes, une autre option est de placer des tuyaux de polyéthylène contenant de l'eau chaude à proximité des plantes.

Type de serre

Les tuyaux peuvent être placés autour du périmètre intérieur de la serre dans le cas d'une serre à chapelle simple. Pour une serre à chapelles multiples, il est recommandé d'installer des tuyaux près des gouttières (pour faire fondre la glace) et/ou sous les caissettes de culture.

Notes

• Ce système est recommandé pour les grosses installations en raison des coûts élevés (pose et matériel).
• L'efficacité peut être plus grande qu'avec des unités de chauffage par air pulsé puisque la serre est chauffée de façon uniforme; peu de ventilation est requise.
• Ces systèmes requièrent du temps pour atteindre la température désirée; à l'inverse, il faudra aussi du temps pour réduire la température.

Chauffage par rayonnement infrarouge. Source: http://www.robertsgordon.com/greenhouse-infrared-heating 

Chauffage par rayonnement infrarouge

Fonctionnement

• La chaleur est transférée de la source vers un objet. Dans le cas d'une serre, la chaleur est transférée du tuyau infrarouge vers la plante et d'autres objets. En d'autres mots, l'air ne transférera pas la chaleur et la température de l'air n'augmentera pas et n'aura aucun impact sur la température des plantes.
• Un tuyau infrarouge ou deux (en forme de U) installé(s) en parallèle avec les gouttières, sur toute la longueur de la serre.
• Le système comprend un ou plusieurs brûleurs le long du tuyau.
• Le combustible peut être du gaz naturel ou du propane.
• Les radiateurs à infrarouge à faible intensité sont plus sécuritaires que ceux à haute intensité, parce que les tuyaux sont chauffés à un maximum de 1 100˚F (594˚C); la température des tuyaux d'un radiateur à haute intensité peut atteindre 1 800˚F (982˚C).
• La différence de chaleur rayonnée vers le plancher entre les extrémités d'un tuyau peut être minimisée en augmentant la hauteur du tuyau.

Notes

• Les tuyaux à ailettes sont plus efficaces que les tuyaux lisses; cela s'explique par la plus grande surface de rayonnement des tuyaux à ailettes.
• Ce type de système de chauffage fournit plus efficacement de la chaleur lorsque la chaleur est réfléchie dans un angle de 90 degrés (face aux plantes) puisqu'il peut couvrir toute la surface de la serre.

Système de chauffage par air pulsé installé en hauteur. Source: Premier Tech Horticulture

Chauffage par air pulsé

Types de chauffage par air pulsé

• Il existe deux types de chauffage par air pulsé : ventilé et non ventilé. Dans le cas du premier type, la chaleur de la combustion est transférée à l'air à l'aide d'un échangeur d'air; les gaz produits doivent être évacués hors de la serre par un tuyau de raccordement. L'oxygène pour la combustion est obtenu de l'environnement extérieur. Le deuxième type utilise de l'oxygène provenant de l'intérieur de la serre. L'un des désavantages de ce type de chauffage par air est que les gaz produits restent à l'intérieur de la serre. Toute la chaleur produite est utilisée pour chauffer l'air.

Fonctionnement

• Les combustibles utilisés pour le chauffage par air sont : le gaz naturel, le gaz de pétrole liquéfié, le kérosène et le mazout.
• Les sous-produits de la combustion comprennent : vapeur d'eau, dioxyde de carbone, monoxyde de carbone, éthylène, propylène et dioxyde de soufre. Les plantes peuvent utiliser le dioxyde de carbone, mais jusqu'à un certain point.
• Les unités de chauffage par air peuvent être installées en hauteur, ou sur le plancher.
• Une serre peut avoir un ou plusieurs unités de chauffage par air; cela dépend de la façon dont elle est conçue.
• Il suffit d'une unité de chauffage et d'un tube de polyéthylène pour chauffer une serre. Toutefois, des tubes de polyéthylène de plus petit diamètre peuvent être placés à côté des caissettes, sous les rangs ou entre les rangs.
• Ce type de système requiert des ventilateurs pour déplacer l'air chauffé vers le côté opposé de la serre. Cela peut aussi être fait en installant des tubes de polyéthylène, en parallèle, le long de la serre et des rangs de cultures. Des trous de ventilation sont percés dans les tubes sur toute la longueur pour distribuer la chaleur aux plantes de façon uniforme.
• Il est nécessaire d'installer des ventilateurs horizontaux pour déplacer l'air dans toute la serre. Ces ventilateurs aident à la circulation de l'air; l'air stagnant pouvant causer des différences de température de l'air, les plantes pourraient croître de façon inégale, et le microenvironnement chaud et humide pourrait favoriser le développement de maladies.
• Le chauffage peut être fermé ou mis en marche, dépendamment des températures réglées sur le thermostat.

Notes

• Ce type de système de chauffage est recommandé pour les petites serres.
• Le temps requis pour chauffer l'air est relativement faible comparativement aux systèmes de chauffage central.
• La chaleur transférée aux plantes est moins efficace parce que l'air doit d'abord être chauffé pour chauffer les plantes (la chaleur est transférée par convection). Par conséquent, la température des plantes ne peut être plus élevée que la température de l'air.

En plus des méthodes mentionnées ci-haut, une serre peut être chauffée au moyen d'eau chaude provenant de centrales électriques se trouvant à proximité. Une autre option consiste à utiliser la chaleur géothermique : l'eau chaude du sol est pompée vers la surface et fournit de la chaleur à la serre. Les mines profondes peuvent également être une source d'air chaud.

Quelle que soit la méthode que vous choisissez pour chauffer votre serre, il est primordial de consulter un ingénieur si vous souhaitez y apporter des modifications ou des améliorations; l'efficacité des divers systèmes de chauffage et la réussite des différentes stratégies de conservation de l'énergie reposent d’abord sur une bonne conception de celle-ci.

Pour découvrir différentes stratégies de conservation d’énergie et éviter les pertes de chaleur excessives en fonction du type de serre et de son emplacement, lisez-ceci : Conseils pour mieux conserver l’énergie d’une serre

*Dans le présent cadre, les termes « combustibles fossiles » font référence au gaz naturel, au gaz de pétrole liquéfié, au charbon et au mazout. 

Pour plus d’informations, contactez votre représentante du Service horticole de Premier Tech.

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