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Influence du materiau de couverture sur les echanges energetiques d’une serre. Etude comparative verre normal-verre a faible emissivite. II. Influence sur le
microclimat interieur.
M. Baille, J.C. Laury, Alain Baille
To cite this version:
M. Baille, J.C. Laury, Alain Baille. Influence du materiau de couverture sur les echanges energetiques d’une serre. Etude comparative verre normal-verre a faible emissivite. II. Influence sur le microclimat interieur.. Agronomie, EDP Sciences, 1983, 3 (3), pp.203-206. �hal-02727062�
Influence du matériau de couverture sur les
échanges énergétiques
d’une serre : étudecomparative
verrenormal - verre à faible émissivité. II. Influence sur le microclimat intérieur
Maria BAILLE Jcan-Claude LAURY Alain BAILLE G. SAPPE
Institut technique interprofessionnel de l’Horticulture, Station du Val de Loire, F 49000 Angers (
*
) 1. N. R.A., Station de Bioclimatologie, Centre de Recherches d’Avignon, F 84140 Montfavet
RÉSUMÉ On compare les microclimats thermiques et lumineux induits par deux types de couverture de scrrc : le verre
horticole ordinaire et le verre à faible émissivité. Les températures de paroi, plus élevées de jour comme de
nuit sous le V.F.E., induisent des indices actinothermiques plus élevés de 1° à 2° sous la serre couverte par ce matériau. Par contre, la transmission du V.F.E. dans la partie visible du rayonnement global solaire est
inférieure d’environ 10 p. 100 à celle du verre ordinaire.
Mots clés additionnels : Couverture, bilan d’énergie, pertes thermiques.
SUMMARY Influence of the cover material on the energy balance of a glasshouse : comparison of ordinary glass
with low emissivity glass. II. Effect on internal microclimate
We have compared the thermal and radiative microclimates induced by two glasshouse cover materials : standard glass and low emissivity glass (V.F.E.). Wall temperatures were greater in the V.F.E. glasshouse, by day and by night, and, consequently, induced actinothermal indexes were 1 to 2 °C greater under this material. V.F.E. transmission in the visible solar radiation band was 10 % lower than the corresponding
transmission of standard glass.
Additional key words : Cover, energy balance, heat loss.
1. INTRODUCTION
Dans la 1«’ partie de cette étude (BAILLE et al., 1983), on
a présenté les résultats concernant la comparaison, sur le plan des déperditions thermiques et des consommations
d’énergie, de 2 matériaux de couverture de serre :
- le verre horticole ordinaire (V.O.) ;
- le verre à faible émissivité (V.F.E.).
Dans cette 2! partie, on étudiera plus particulièrement les
microclimats thermiques et lumineux induits par ces 2 types de couverture. Du fait des caractéristiques particulières du
V.F.E. dans la gamme du rayonnement solaire ainsi que dans les grandes longueurs d’onde, on peut s’attendre à des différences dans les microclimats respectifs qui seront créés
sous serre par ces 2 matériaux. Dans la présentation des résultats, les microclimats induits en périodes diurne et
nocturne feront chacun l’objet d’une analyse séparée.
Il. SERRES ET DISPOSITIF EXPÉRIMENTAL
Les serres et le dispositif expérimental sont les mêmes
que ceux décrits dans l’article précédent. Des mesures de rayonnement global, à l’extérieur et sous les 2 serres, ont
été ajoutées pendant certaines périodes d’essai, afin d’évaluer les différences de transmission du rayonnement solaire sous les 2 serres.
II1. MICROCLIMATS INDUITS EN PÉRIODE DIURNE
A. Caractéristiques optiques des matériaux dans la
gamme du rayonnement solaire
La transmission, T, et la réflexion, p, des 2 maté- riaux dans la gamme du rayonnement solaire (400 nm < X < 2 800 nm) ont été déterminées au labora-
toire à l’aide d’un spectrophotomètre. Les résultats sont
présentés sur la figure 1 :
- le verre ordinaire présente une transmission et une
réflexion sensiblement constantes dans la gamme 400 nm- 2 700 nm : 80 p. 100 pour la transmission et 10 p. 100 pour la réflexion. On peut en déduire l’absorption, a, par la relation :
- le V.F.E. possède une transmission d’environ 10 p. 100 inférieure au verre ordinaire dans le domaine du visible et du proche infrarouge (400 nm < < 1000 nm).
Sa transmission décroît ensuite rapidement à partir de
1 000 nm pour s’annuler vers 2 700 nm. Corrélativement, le coefficient de réflexion du V.F.E., de l’ordre de 10 p. 100
dans le visible, augmente rapidement à partir de 1 600 nm
pour atteindre 50 p. 100 vers 2 700 nm. L’absorption du
V.F.E. est donc supérieure à celle du verre ordinaire,
surtout à partir de 1 000 nm.
B. Températures de paroi, TPp
Du fait de sa plus grande absorption du rayonnement solaire, la paroi en V.F.E. présente, durant le jour, des températures supérieures à celles du verre ordinaire : la
figure 2 présente les écarts moyens diurnes 3T! entre les
températures de paroi du V.F.E. et du verre ordinaire, en fonction de la vitesse du vent et pour différentes classes de rayonnement global, Rce-
On remarque que la température de paroi du V.F.E. est toujours supérieure à celle du verre ordinaire : l’écart 3T!
est d’autant plus important que la vitesse du vent est plus
faible et que RG.cest plus élevé, et varie entre 0,5 °C (vent fort, ciel couvert) et 5 °C (vent faible, ciel clair).
C. Températures d’air, Tas, et indices actinothermiques, T
i .
Tant que la température d’air sous serre est inférieure à 25 °C, l’aération statique (ouvrants en faîtière) n’intervient
pas. Dans ce cas, on observe (fig. 3), au niveau des
températures d’air ventilé sous serre (Tas) comme au niveau
des indices actinothermiques (Ti.), des valeurs plus élevées
sous la serre V.F.E. que sous la serre V.O. : les écarts sont de l’ordre de 1 °C en moyenne.
Par contre, lorsque la ventilation en faîtière intervient, on
constate que les températures sont sensiblement égales sous
les 2 serres (fig. 4), que ce soit pour Tas ou pour T;a : la ventilation ramène donc au même niveau la température
d’air et de couvert végétal sous les 2 serres alors que les
températures de paroi peuvent présenter des écarts impor-
tants. Ces observations prouvent le rôle non négligeable de
l’aération sur la température de l’air, mais également sur la température de surface.
D. Rayonnement global, R!
A partir des mesures de rayonnement global effectuées à l’extérieur et sous les 2 serres, on a pu déterminer le coefficient global de transmission, T!, pour chaque serre, qui tient compte de l’influence des structures et obstacles permanents : tuyaux aériens de chauffage, toile d’écran
thermique en position repliée. La figure 5 présente l’évolu-
tion de T! sous chaque serre en fonction du rayonnement global extérieur, RG,c. On constate que, du fait du nombre
important d’obstacles, la transmission moyenne est relative- ment faible : 50 p. 100 en moyenne pour la serre V.O., 43 p. 100 pour le V.F.E. Par faible rayonnement
(R,,, < 150 W . m-Z), c’est-à-dire par temps couvert, la transmission est légèrement améliorée du fait du caractère
diffus du rayonnement. Par contre, par fort rayonnement
(R
o> 500 W - m-Z), la transmission diminue assez nette- ment : 40 p. 100 pour le V.O., 35 p. 100 pour le V.F.E.
Le verre à faible émissivité présente donc une réduction
de la transmission du rayonnement solaire global, de l’ordre
de 10 à 15 p. 100 par rapport au verre ordinaire : ce résultat est logique compte tenu des caractéristiques optiques des
2 matériaux (Cf. fig. 1) et confirme les résultats obtenus par TOUSSAINT (1980).
IV. MICROCLIMATS INDUITS EN PÉRIODE NOCTURNE
A. Sans chauffage
Du fait de sa faible émissivité dans les grandes longueurs
d’onde et de ses pertes plus faibles par rayonnement, la
serre V.F.E. se refroidit moins que la serre V.O. Lorsque le chauffage n’intervient pas (Tas> 20 °C), elle présente des températures de paroi nettement supérieures à celles de la
serre V.O. : l’écart ilTp peut atteindre 3 à 4 °C en moyenne
sur la nuit. Cette augmentation de température de paroi se répercute surtout sur les indices actinothermiques, T;a. La figure 6 présente les écarts d’indice actinothermique, 31°;!,
entre les 2 serres, en fonction des écarts de température de paroi, 3T! : on constate une bonne corrélation entre ces
2 écarts avec, grosso-modo, la relation proportionnelle
suivante :
Les températures d’air résultantes Tas, également supé-
rieures sous la serre V.F.E., sont cependant moins influen- cées par le matériau de couverture : l’écart moyen IlTasest
de l’ordre de 1 °C.
B. Avec chauffage
Dans le cas des nuits avec intervention du chauffage, la température d’air Tasest fixée à une valeur de consigne de
20 °C. L’intervention du chauffage ne semble pas modifier de façon sensible les écarts observés entre températures de paroi, qui sont toujours sensiblement plus élevées dans le
cas du verre à faible émissivité, ainsi qu’on peut le voir sur la
figure 7, où les écarts Il T sont représentés en fonction de la
vitesse du vent pour différentes classes du rayonnement
atmosphérique R,. Comme dans le cas de la journée, les
différences les plus importantes sont observées par ciel clair
(R
A< 270 W . m-2) et vent faible et les plus faibles par ciel
couvert (RA > 320 W . m-z) et vent fort.
De même, les indices actinothermiques sont supérieurs
sous le V.F.E. : les écarts peuvent atteindre 2°C par ciel clair et vent faible.
V. DISCUSSION ET CONCLUSION
L’étude comparative réalisée a montré que les microcli-
mats créés par les 2 types de couverture de serre présentent
des différences significatives :
- au niveau du microclimat diurne, il faut souligner la
réduction de transmission du rayonnement solaire sous le
verre à faible émissivité : 15 p. 100 environ sur la totalité du spectre solaire et 10 p. 100 environ dans la partie visible.
L’absorption plus importante du V.F.E. dans le spectre solaire induit des températures de paroi plus élevées. En
l’abscnce d’aération, cela se traduit par des températures
d’air et des indices actinothermiques supérieures de 1 °C
environ sous le V.F.E. L’intervention de l’aération tend à annuler cet écart entre les 2 serres ;
- au niveau du microclimat nocturne, que ce soit avec ou sans chauffage, le V.F.E. induit des températures de paroi et des indices actinothermiques plus élevés que le
verre ordinaire. Les écarts sont variables suivant les condi- tions climatiques extérieures. Par temps clair et par vent
faible, ils peuvent atteindre 4 à 5° pour les températures de paroi et 2° pour les indices actinothermiques.
La comparaison, sur le plan du microclimat thermique,
est donc en faveur du verre à faible émissivité : à tempéra-
ture d’air égale sous les 2 serres, l’indice actinothermique, qui est un bon indicateur de la température de surface de la plante, est plus élevé sous le V.F.E. que sous le verre
normal. Ce résultat permet d’envisager d’abaisser la tempé-
rature de consigne de chauffage sous la serre V.F.E., de
l’ordre de 1 à 2 °C : on aurait alors les mêmes indices - et donc les mêmes températures de plante - sous les 2 serres.
De cette façon, une économie de chauffage supplémentaire
viendrait s’ajouter à celle qui découle déjà de la réduction des pertes par rayonnement, qui a été chiffrée, dans la
1re partie de l’étude, à 22 p. 100. Par contre, au niveau du microclimat lumineux, la réduction de la transmission du rayonnement solaire observée sous le V.F.E. est un handi- cap qui risque d’accentuer les problèmes dus aux insuffisan-
ces de lumière, notamment en hiver dans les zones les plus septentrionales.
Reçu le 15 juin 1982.
Accepté le 29 octobre 1982.
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
Baille Maria, Laury J.-C., Baille A., 1983. Influence du matériau de couverture sur les échanges énergétiques d’une serre : étude comparative verre normal - verre à faible émissivité. I. Influence
sur les déperditions thermiques. Agronomie, 3 (3), 197-202.
Toussaint A., 1980. Croissance de quelques plantes ornementales
sous trois vitrages isolants. Pépiniéristes, Hortic. Maraîchers, n° 212, 27-38.
