Analyse et discussion des effets réducteurs du taux de ventilation

Après analyse des valeurs trouvées pour les coefficients Cd et Cw, il apparaît clairement

que la faiblesse de l’efficience globale en ventilation de la serre est due non seulement à l’utilisation de filets anti insectes avec des mailles fines, mais également à la disposition des

57 rangées du couvert végétal perpendiculairement à la direction du vent dominant. Nous allons donc étudier et tenter de quantifier l’influence de ces deux effets séparément.

Le coefficient de perte de charge de l’ouvrant de notre serre expérimentale peut être calculé par une formule qui suppose que la circulation d’air devrait vaincre trois résistances particulières disposées en séries; celle de l’ouvrant proprement dite, celle du filet et celle de la végétation : v n o onv Cp Cp Cp 1 Cd    (3.20)

Où Cpi est le coefficient de chute de pression associé à l’effet i, dans notre cas les indices

o, n et v représentent respectivement l’ouvrant sans obstacle, le filet anti insectes et la végétation.

La combinaison des coefficients de chute de pression étant additionnelle on peut également écrire :

v o ov Cp Cp

Cp   (3.21)

Où CPov représente la perte de charge de l’ouvrant et la végétation.

La relation (3.20) peut s’écrire alors comme suit :

n ov onv Cp Cp 1 Cd   (3.22)

Pour les filets anti insectes, Brundrett (1993) a proposé une relation empirique permettant de calculer le coefficient de perte de charge d’un filet en fonction de sa porosité α et du diamètre du filament du fil utilisé d:

. . 0,026 5 0 465 1 . . n d Cd   (3.23)

Dans notre cas connaissant la valeur de



on peut en déduire le coefficient de chute de pression à travers le filetCPn, tel que : Cdn _√ .

Finalement en appliquant la relation (3.22) on peut en déduire les coefficients CPov et puis

58 Nous avons ainsi déterminé l’influence du filet anti insecte. Cependant et afin de quantifier les influences respectivement du design des ouvrants d’aération et de l’orientation des rangées du couvert végétal, nous nous sommes référés à l’étude menée par Fatnassi et al, (2002) dans une serre très semblable de point de vue de la dimension et le site d’étude à la nôtre. Nous avons donc essayé d’exploiter la connaissance des performances en ventilation de cette serre afin de quantifier l’influence relative des trois pertes de charges identifiées plus haut : celle du filet anti insecte, celle de l’orientation des rangés du couvert végétal et enfin celle de l’ouvrant lui-même.

L’application des relations 3.20 à 3.23 permet de déterminer les valeurs des différents paramètres de ventilation (Tableau 3.4) et d’estimer la contribution respective des 3 composantes.

Table 3. 4: Paramètres de ventilation de notre serre expérimentale (A) et celle (B) étudiée par

Majdoubi et al.(2007) et (C) étudiée par Fatnassi et al.(2002)

Coefficients onv Cd (I) w C (II) n Cd (III) ov Cd (IV) w onv C Cd (V) w ov C Cd (VI) Méthode de calcul mesurée (régression linéaire) mesurée (régression linéaire) calculée (Brundrett,1993 model ) Calculée à partir de (I) et (III) mesurée (régression linéaire) données de Fatnassi et (III) et (IV) A 0.35 0.12 0.38 0.58 0.12 0.2 B 0.25 0.14 0.38 0.33 0.09 0.123 C 0.42 0.11 0.52 0.7 0.14 0.23

Les résultats du tableau 3.4 montrent clairement que la valeur du coefficient Cw dépend

uniquement du design de la serre et qu’elle est supérieure dans notre cas à celle identifiée par Majdoubi et al.(2007) pour une serre canarienne de 11250m² de surface, et légèrement inférieure à celle identifiée par Fatnassi pour aussi une serre canarienne de ½ hectare de surface. La réduction de performance en ventilation de notre serre est donc due à la combinaison de l’effet du filet anti insectes et à l’orientation perpendiculairement à la direction du vent dominant des rangés de couvert végétal. La valeur du coefficient global de perte de charge Cdonv est ainsi égal à 0,42 pour la serre de Fatnassi et à seulement 0, 35 pour la

59 nôtre. L’utilisation de filets avec des mailles plus fines sur les ouvrants d’aération de notre serre explique une grande partie de cette différence comme la montre la valeur du coefficient de perte de charge des deux types de filets : Cdn= 0,52 pour la serre de Fatnassi et Cdn = 0,38

pour la nôtre.

Un récapitulatif de l’influence de ces différentes pertes de charges, filet anti insectes, orientation des rangés du couvert végétal et ouvrant sans filets est représenté dans le Tableau (3.5).

Table 3. 5 : différentes parametres de pertes de chargees (ouvrant sans filets, filet anti insectes et orientation des rangés du couvert végétal

Parameters Values w o C Cd 0,26 w n C Cd 0,131 w v C Cd 0,13 w onv C Cd 0,09

D’après ces résultats, il est bien clair que dans notre serre :

Le filet anti insectes (20/10) réduit le taux de ventilation de la serre de 39% ;

 La position perpendiculaire à la direction du vent dominant des rangés du couvert végétal réduit le taux de ventilation de la serre de 52 % ;

 La combinaison des deux effets réduit le taux de ventilation de la serre de 63 %.

II.3.3. Conclusion

Cette étude nous a permis de montrer que la méthode du bilan d’énergie, beaucoup plus simple à mettre en œuvre que celle des gaz traceur pour les grandes serres, est très appropriée, en conditions de production, à la détermination des performances en aération. Connaissant les conditions climatiques extérieures et les propriétés géométriques et physiques du système

60 serre, le modèle d'échange de chaleur entre l’air intérieur à la serre et les autres compartiments du système permet d'en déduire le taux d’aération. Ensuite, la mise en œuvre d'un modèle semi-déterministe d'aération basé sur le théorème de Bernoulli, autorise l'identification des coefficients d'efficience du vent sur la ventilation. Les résultats que nous avons acquis ainsi en régime permanent, confirment des observations faites par ailleurs que le taux de ventilation à une dépendance linéaire vis-à-vis de la vitesse du vent supérieure au seuil de 1,5m/s.

Globalement, la valeur trouvée du coefficient d’efficacité de ventilation lié au vent est inférieure (environ 0,09) à celle de serres multi chapelles de petite taille équipées d’ouvrants. Notre analyse montre que la réduction de la performance en ventilation de la serre étudiée par rapport aux autres serres est liée principalement à la diminution du coefficient de perte de charge Cd causée par l’utilisation de filets anti insectes avec des mailles fines (20/10) et à

l’obstruction des rangées du couvert végétal à la circulation d’air.

Les calculs permettent d’estimer l’importance de ces deux effets et montrent que l’effet de l’orientation des rangés de végétation est du même ordre de grandeur que celui causé par l’utilisation du filet anti insectes (20/10). Cette conclusion est importante car, si l’obstruction de la végétation à la circulation de l’air a été suspectée pour expliquer la faible performance en ventilation de la serre, elle a été rarement identifiée précisément dans la littérature. En outre, une fois connue et estimé, cet effet défavorable peut être éliminé facilement ou réduit, en changeant l’orientation des rangés par rapport à la direction du vent dominant.

Sur un plan pratique, ces résultats peuvent être utilisés pour améliorer la climatisation des serres et notamment mieux estimer le taux d’aération nécessaire pour maintenir une température supportable pour la culture, surtout en période estivale. Ils permettent aussi de prédire les modifications climatiques causées par l’utilisation de filets anti insectes. Cela est particulièrement important pour des serres situées le long des côtes Atlantiques du Maroc où le refroidissement évaporatif est plutôt faible et où la performance en ventilation des serres doit être maximisée. Plus généralement, de telles informations peuvent aider à améliorer la structure et le contrôle du climat et de l’irrigation dans ce type de serres qui se développe rapidement en Afrique et dans le bassin Méditerranéen.

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