Équipe étudiante

Développement d’un modèle de serre en Python permettant d’évaluer l’impact des matériaux de recouvrement sur la consommation énergétique pour les petits et moyens producteurs

Cette étude vise à comparer de nouveaux matériaux de couverture de serre ainsi que des modèles de serre afin de proposer une combinaison optimale pour les producteurs de serres de petite à moyenne échelle pour les régions nordiques. Les petites serres au Québec utilisent principalement le polyéthylène comme matériaux de recouvrement ce qui entraîne un important gaspillage de plastique en raison de la nécessité de le remplacer tous les 3 à 5 ans. 

Pour remédier à ce problème et minimiser les besoins en chauffage dans les régions froides, de nouveaux matériaux de couverture plus durables et plus économes en énergie sont en cours de développement. Ces matériaux, qui impactent à la fois le transfert de chaleur et la luminosité, seront comparés par les biais de leurs propriétés physiques, optiques et thermiques grâce à un modèle thermique. Afin de comparer efficacement les matériaux et les architectures de serre, un modèle rapide, complet et sans licence est nécessaire. 

Celui-ci se positionne avantageusement par rapport aux modèles précédents qui utilisent des paramètres trop simplifiés ou ont des temps de calcul et de programmation longs. Ainsi, un programme prédisant les besoins en chauffage et en ventilation de façon horaire a été développé avec Python. 

Le programme prend en compte des paramètres détaillés, notamment les cultures, les matériaux de construction et de couverture, les architecture de serre et la localisation. Il utilise des données météorologiques horaires facilement disponibles dans toute l'Amérique du Nord, notamment la température, l'humidité, la pression atmosphérique, la couverture nuageuse, la vitesse du vent et l'irradiance solaire. Le modèle calcule les pertes et les gains de chaleur à travers le toit, les murs, le périmètre et le sol, en tenant compte des radiations à ondes longues et courtes, de la conduction/convection, de l'infiltration, et des sources/puits d'énergie induits par l'évapotranspiration des plantes ou les systèmes de contrôle environnemental. 

Les résultats préliminaires indiquent que le modèle prédit efficacement les charges de chauffage et de refroidissement d'une serre en polycarbonate à double paroi située à Saint-Lambert-de-Lauzon en Beauce. Des mesures ont été effectuées pendant un mois avec des thermocouples, des pyranomètres, des pyrgéomètres et l’environnement de la serre a été contrôlé avec un système d'automatisation de serre Maximus.