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Température dans une serre



  1. #1
    flofreerun

    Température dans une serre


    ------

    Bonjour à tous ! Je suis tout nouveau sur le forum et je me suis inscrit car je suis en terminale sti2d, Je bosse sur mon projet actuellement, et je bloque sur quelque chose qui peut paraître bête, mais j'aimerais savoir si quelqu'un connais une formule qui permettrait de calculer la température qu'il fera dans ma serre en fonction je suppose, de la température extérieure et de l'ensoleillement , pour info C'est une serre en poly carbonate de 6m2. J'ai chercher Un peu et je tombe sur des trucs vraiment compliqués qui ne me donnent pas vraiment la réponse..J'ai bien un logiciel de simulation (Archimist) mais il n'est pas vraiment OP pour simuler une serre.Ah oui et, les plantes que je cultive sont des ondontoglossums.Voilà , merci d'avance ! :/

    -----

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  3. #2
    gwgidaz
    Animateur Électronique

    Re : Température dans une serre

    Bonjour,

    J'ai le même problème, alors on va voir les réponses...
    Il y a des ponts thermiques en alu ( structure)
    Le soleil envoie au maxi 1Kw/m2 . Comme il bouge, la surface qu'il voit de la serre bouge aussi.
    Le mieux n'est-il pas de mesurer la température?

  4. #3
    flofreerun

    Re : Température dans une serre

    Si bien-sûr que mesurer la température serait le plus simple sauf qu'on a pas encore la serre ! le but du projet est justement de trouver des résultat plus ou moins justes avec des simulations ou des calculs pour ensuite les vérifiés avec des mesures concrètes.

  5. #4
    gwgidaz
    Animateur Électronique

    Re : Température dans une serre

    Moi, j'en ai une et j'ai fait des mesures, avec soleil, sans soleil, etc.
    Y a -t-il des renforts en alu de ta serre?
    Quelle est l'épaisseur du polycarbonate ?

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    flofreerun

    Re : Température dans une serre

    Oui la 'structure' est en alu, et de souvenir le polycarbonate fais 4mm d'épaisseur

  8. #6
    gwgidaz
    Animateur Électronique

    Re : Température dans une serre

    Bonjour,

    Il en est de même pour ma serre. Si ça peut t'aider, voici les résultats de mes mesures, serre de 5 m2 ( sud ouest de la France) :

    Température maximale atteinte, en début d'après midi , serre fermée :

    journée ensoleillée d'été : 23° de plus qu'à l'extérieur
    journée ensoleillée d'hiver : 15 ° de plus qu'à l'extérieur;

    journée couverte d'hiver : 7 ° de plus qu'à l'extérieur.

    Sachant que l'exposition joue un peu ( la mienne est Sud nord)

    Autres remarques :
    - premier problème: trop de chaleur en moyenne en chaude saison, une ventilation est indispensable.
    - deuxième problème : par temps très froid, la température descend fortement le matin, le minimum étant juste avant le lever du soleil. Par exemple, nous avons eu -6 ° plusieurs fois à l'extérieur , et je pense que la température serait descendue en dessous de zéro degrés à l'intérieur, si je n'avais pas mis un petit radiateur infrarouge de 1200 W. Je résous partiellement le problème en plaçant des objets à forte inertie thermique. Notamment, le sol est recouvert de dalles gravillonnées , qui sont en contact direct avec la terre. Ainsi, je profite de la chaleur accumulée dans le sol. J'ai également une centaine de litres d'eau stockée à l'intérieur, par terre, dans des bidons de 5 litres. Je profite de la chaleur de l'eau. Si tes plantes acceptent une température de -5 degrés, l'eau commencera à geler et tu pourras profiter de sa chaleur latente de congélation, qui est considérable.

    J'ai placé un ventilateur VMC qui s'enclenche avec un thermostat au dessus de 27/30 degrés ( le panneau d'ouverture du toit est toujours fermé, je n'ai pas confiance en cas de grand vent.
    J'ai placé aussi une réglette infrarouge qui s'enclenche vers 3 ou 4 degrés.
    La hausse de température apportée par la réglette est de 12 degrés pour 1200 watts, soit 0, 01 degrés par watts. Cela permet de calculer des coefficients d'isolation thermique.
    J'ai du placer quelques renforts en diagonale pour les grands panneaux qui menaçaient de se désolidariser par grand vent . ( mais ma serre n'est pas parmi les plus chères, 250 euros...)
    J'ai calfeutré les deux fentes qui se trouvaient le long de la porte.

    Ainsi, je peux manger quelques mandarines en ce moment...Qui reviennent assez cher .

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  10. #7
    Gilgamesh
    Modérateur

    Re : Température dans une serre

    Citation Envoyé par flofreerun Voir le message
    J'ai chercher Un peu et je tombe sur des trucs vraiment compliqués qui ne me donnent pas vraiment la réponse..
    Malheureusement le problème EST vraiment compliqué...

    Ca va dépendre de l'épaisseur des vitrages et de l'importance des ponts thermiques (les montants en alu), de l'albedo du sol dans la serre (qui dépend lui même de l'état de la végétation), de la conduction thermique du sol (qui dépend lui même de son tassement et de sa teneur en eau), de la teneur en vapeur d'eau de l'air à l'intérieur de la serre, du renouvellement de l'air par les ouvertures et VNC...

    Et il faut intégrer les trois modes de transports de la température : conduction, convection, rayonnement. C'est costaux.
    Dernière modification par Gilgamesh ; 04/03/2015 à 08h12.
    Parcours Etranges

  11. #8
    Boumako
    Invité

    Re : Température dans une serre

    Bonjour

    Les ponts thermiques n'ont pas d'influence mesurable et l’albédo et la nature du sol jouent très peu. La teneur en vapeur d'eau n'a pas non plus d'influence. La température est principalement conditionnée par la nature des parois, l'exposition et le renouvellement d'air.
    Je te ferais une réponse plus détaillée ultérieurement.
    Dernière modification par Boumako ; 04/03/2015 à 10h14.

  12. #9
    flofreerun

    Re : Température dans une serre

    Merci pour vos premières reponses ça m'as pas mal aider déjà ! après Ouai je vois que ça a l'air bien Compliquer et que ca dépends de beaucoup de facteurs , Je vois mon prof demain Je lui demanderais s'il sait comment faire ,
    Si vous avez d'autres precisions où quoi n'hésitez pas

  13. #10
    flofreerun

    Re : Température dans une serre

    Gwgidaz pourrais tu m'en dire un peu plus sur ton système de ventilation ? Surtout la puissance de ton ventilateur, sinon merci

  14. #11
    Boumako
    Invité

    Re : Température dans une serre

    Voici un peu plus de détails. Pour commencer un petit schéma avec des proportions indicatives :
    Nom : serre rayonnement.jpg
Affichages : 717
Taille : 34,7 Ko

    La serre est exposée au rayonnement solaire. Une partie se reflète sur les parois, le reste passe à travers (une petite partie est également absorbée, mais pour rester simple je n'en parle pas).

    Le rayonnement solaire contient environ 50% de lumière visible et 50% d'infrarouge de longueur proche du visible. La partie IR est absorbée presque intégralement par le sol, tandis qu'environ 20% du visible se reflète sur le sol (20% * 45%, j'ai arrondi à 10%) et traverse de nouveau la paroi pour se perdre à l'extérieur.

    La fraction absorbée par le sol va provoquer son échauffement, qui va chauffer l'air comme le ferait un radiateur. Cet air chaud est retenu prisonnier par les parois de la serre.

    La température va augmenter progressivement pour tendre vers une limite, pour laquelle la serre va perdre autant de puissance que le soleil lui en apporte.
    Ces pertes sont provoquées par :
    - La puissance qui traverse les parois par conduction : L'air chaud chauffe la paroi, cette paroi cède alors la chaleur vers l'extérieur.
    - L'air chaud qui s'échappe directement par les ouvertures.
    - La puissance qui se perd dans le sol.

    La puissance (en watts) qui travers les parois est fonction de la différence de température entre l'intérieur et l'extérieur. Elle est égale à P = (Ti - Te) * S * U
    S étant la surface totale (en m²) des parois de la serre et U étant un coefficient qui dépend de la nature des parois. U vaux environ 6 pour une bâche plastique ordinaire, 3 pour une plaque à double épaisseur de 4mm, 1.5 pour une plaque double épaisseur de 16mm.

    La puissance perdue par ventilation est fonction du débit d'air (en m3/seconde) multiplié par la différence de température et par une constante. Elle est égale à P = (Ti-Te) * débit * 1260

    La puissance perdue dans le sol est assez difficile à estimer, et je préfère ne pas l'aborder pour ne pas compliquer inutilement l’explication. Son effet reste néanmoins minoritaire.

  15. #12
    Le_mulet

    Re : Température dans une serre

    Dans certaines serres dites bioclimatique, on retrouve des systèmes d'accumulations de chaleurs.
    Généralement ce sont des tonneaux noirs rempli d'eaux qui sont sont positionnés sur la paroi face au vitrage.

    http://agrithermic.fr/serre-bioclimatique.html

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  17. #13
    vuaerom

    Re : Température dans une serre

    Citation Envoyé par Le_mulet Voir le message
    Dans certaines serres dites bioclimatique, on retrouve des systèmes d'accumulations de chaleurs.
    Généralement ce sont des tonneaux noirs rempli d'eaux qui sont sont positionnés sur la paroi face au vitrage.

    http://agrithermic.fr/serre-bioclimatique.html
    Je ne vois pas le rapport avec le calcul de la température.

    Pour résoudre (en partie) ton problème tu peux utiliser les expression des lois de transfert de chaleur :
    - Fourier (pour la conduction)
    - Newton (pour la convection)
    - Wien (pour le rayonnement)

    J´ai vu ca en BAC+3, je ne sais pas si tu as la possibilité de résoudre ces équations qui peuvent etre un peu complexe à ton niveau.
    Je peux le cas échéant t´envoyer mon cours par email, dans ce cas, envoie moi un message en privé.

  18. #14
    Boumako
    Invité

    Re : Température dans une serre

    Il n'y a aucun rapport en effet, ceci dit ton intervention est également discutable : La loi de Wien ne sera d'aucune utilité dans ce problème, et la loi de Fourier et de Newton n'aideront pas beaucoup le demandeur pour 2 raisons : La difficulté 1ere n’est pas de connaitre les formules mais de savoir les utiliser correctement, et j'ai déjà donné la démarche.
    Si l'auteur veux préciser certains points il le demandera ; en attendant il est inutile de le submerger sous une masse d'informations peu pertinentes.

  19. #15
    1max2

    Re : Température dans une serre

    Bonjour, moi je calculerais déjà la chaleur maximum captée dans une serre avec le soleil au max (au midi solaire) par unité de temps , puis en faisant progressivement baisser le soleil , en faisant une superbe intégration, mesurer l'énergie recueillie sur une journée genre équinoxe , sous une certaine latitude . .
    Avec l'énergie recueillie, on peut déduire normalement une augmentation de température par rapport à la température extérieure .
    Ca me semble déjà assez compliqué , avec la notion de flux sur une surface, pour le soleil , on pourrait se contenter de sa hauteur (angle ) pour une période donnée.....
    Chez moi j'ai rajouté une serre à ma maison, serre qui me sert de cuisine , je peux dire que la température est fonction du soleil , évidemment , mais aussi de la température extérieure, et surtout de la présence de vent ou pas.
    On trouve des équations de la hauteur du soleil ; bon courage !!!

  20. #16
    vuaerom

    Re : Température dans une serre

    Citation Envoyé par Boumako Voir le message
    Il n'y a aucun rapport en effet, ceci dit ton intervention est également discutable : La loi de Wien ne sera d'aucune utilité dans ce problème, et la loi de Fourier et de Newton n'aideront pas beaucoup le demandeur pour 2 raisons : La difficulté 1ere n’est pas de connaitre les formules mais de savoir les utiliser correctement, et j'ai déjà donné la démarche.
    Si l'auteur veux préciser certains points il le demandera ; en attendant il est inutile de le submerger sous une masse d'informations peu pertinentes.
    Il y a surement une part de vrai dans ce que tu me dis, cependant citer dans la bibliographie "Boumako,forum futura science, section physique", je ne suis pas sur que ca passe très bien.
    Il faut un minimum de rigueur.
    D´ailleurs l´expression que tu donnes : P = (Ti - Te) * S * U est typiquement l´application de la Loi de Fourier pour un mur plan, sachant que U=lambda/epaisseur et lambda (conductivité thermique) ne dépend que de la nature du matériau utilisé.

  21. #17
    Boumako
    Invité

    Re : Température dans une serre

    Tu as mal compris ma remarque : Je ne dis pas que je suis une référence, mais qu'il est inutile de donner trop de théorie étant donné le niveau du demandeur. Je préfère donner des formules brutes (qui découlent bien évidement de principes connus, je n'ai rien inventé), sachant que l'auteur peut demander plus de détails si il le souhaite. Déjà que certaines personnes qui ont un niveau plus élevés s'y perdent déjà ; par exemple quand tu dis
    D´ailleurs l´expression que tu donnes : P = (Ti - Te) * S * U est typiquement l´application de la Loi de Fourier pour un mur plan, sachant que U=lambda/epaisseur et lambda (conductivité thermique) ne dépend que de la nature du matériau utilisé.
    c'est inexact. U dépend aussi des coefficients d'échanges superficiels (que j'ai bien sur pris en compte dans les valeurs que j'ai donné). Il ne dépend pas que du matériau employé.

  22. #18
    vuaerom

    Re : Température dans une serre

    Si la nature du matériau n´est pas prise en compte dans ton expression de U, ça voudrait dire qu´à la place d´une plaque de polycarbonate on pourrait mettre de la brique réfractaire par exemple. Ce qui est tout à fait abérant. Il faut absolument prendre en compte le facteur matériau quelque part.
    Rien qu´entre du polyc. et du verre la différence sera non-négligeable.

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  24. #19
    gwgidaz
    Animateur Électronique

    Re : Température dans une serre

    Bonjour,

    Il me semble intéressant de comparer la théorie avec la mesure réelle.
    Ma serre a une surface totale de 22 m2 , de polycarbonate alvéolaire d'épaisseur 4 mm, de coefficient u = 2 W/M2.K
    Si j'introduit une source de chaleur de 1,2 KW, en régime établi, et temps calme, la différence de température In/out est de 12 °C
    Si j'applique Fourier, je trouve P = 2. 22 . 12 = 528 watts.
    Donc l'expérience montre qu'il faut le double de puissance . Je l'attribue à la convection, aux ponts thermiques ( sol notamment), fuites par quelques fentes, et rayonnement.

    Pour répondre à Flofreerun, le "VMC" dont je parle, c'est un petit moteur incorporé dans une bouche d'aération, de quelques watts en 220 V, d'environ 15 ou 20 cm de diamètre, payé 18 euros, qui a un débit de 80 M3 /heure. Il aspire l'air intérieur pour le rejeter à l'extérieur. J'ai fait un trou sur une partie haute verticale d'une des plaques de polycarbonate, à 1m80 de hauteur .Si tu l'installes, ne pas oublier de laisser la porte légèrement ouverte, ( quelques cm) car si les fentes sont calfeutrées , l'air aura du mal à entrer pour renouveler l'air expulsé.
    Le chauffage, c'est une réglette infrarouge placée à côté, qui vise le sol au centre de la serre, payée 19 euros, p= 1200W .

    Aération et chauffage sont commandés par un thermostat électronique de ma fabrication.
    Dernière modification par gwgidaz ; 05/03/2015 à 12h56.

  25. #20
    Boumako
    Invité

    Re : Température dans une serre

    Citation Envoyé par vuaerom Voir le message
    Si la nature du matériau n´est pas prise en compte dans ton expression de U, ça voudrait dire qu´à la place d´une plaque de polycarbonate on pourrait mettre de la brique réfractaire par exemple. Ce qui est tout à fait abérant. Il faut absolument prendre en compte le facteur matériau quelque part.
    Je te conseille de lire un peu plus attentivement les messages, où ai-je écris que la nature du matériau n'est pas prise en compte ?

  26. #21
    vuaerom

    Re : Température dans une serre

    Comment obtiens tu ton u=2W/m2/k ? C´est une donnée fournisseur ?
    En prenant la conductivité thermique du polycarbonate 0,2W/m/K qui ne tient pas compte de l´air dans les alvéole.
    j´obtiens: P=0,2/0,004 * 22 * 12 = 13 200 W

  27. #22
    gwgidaz
    Animateur Électronique

    Re : Température dans une serre

    Oui, c'est une donnée fournisseur. Mais attention, c'est du polycarbonate alvéolaire, donc plein d'air !

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