Modélisation, caractérisation et analyse du comportement dynamique des transferts de chaleur à travers la paroi en polyéthylène et en verre des serres agricoles

Abstract

La serre tunnel agricole classique est largement répandue dans les pays méditerranéens malgré les insuffisances qu’elle présente, notamment la surchauffe pendant le jour et le refroidissement nocturne intense, qui parfois se traduit par l’inversion thermique interne. La serre chapelle habillée en verre est relativement plus performante, mais son évolution reste lente en raison de son coût d’investissement et son amortissement. La serre agricole a pour objectifs de créer un microclimat favorable aux exigences et à la croissance des plantes à partir des conditions climatologiques environnantes ; de produire en fonction des calendriers culturaux des fruits, légumes et fleurs hors saison à bon marché et largement disponibles le long de l’année. Elle est définie par son architecture structurelle et fonctionnelle, par la qualité optique, thermique et mécanique de sa paroi et par les moyens techniques d’accompagnement. La serre est considérée comme un milieu confiné où plusieurs composantes s’échangent entre elles et dont les principaux facteurs intervenant sont: la lumière, la température et l’humidité relative. La culture protégée s’échauffe bien plus qu’à l’air libre grâce à la présence de la paroi faisant barrière aux influences néfastes des vents et des variations climatiques environnantes, ainsi qu’à la réduction de la convection de l’air intérieur. Cet état d’évolution thermique est fonction du degré d’étanchéité de la couverture et de ses caractéristiques physiques, pour être transparente aux rayonnements solaires, absorbante et réfléchissante des rayonnements infrarouges émis par le sol, d’où l’effet de piégeage des radiations solaires autrement appelé «effet de serre». Nous proposons dans cet article la modélisation du système serre dynamique, la caractérisation et l’analyse du comportement thermique de la paroi des deux serres expérimentales, l’une en polyéthylène (serre tunnel) et l’autre en verre (serre chapelle) à travers l’expérimentation et la simulation couronnées enfin par l’identification de l’évolution du coefficient (K) des déperditions thermiques à travers la paroi.