Transcript etude climat serre agricole

STUDY OF CLIMATE GREENHOUSE
HEATING: APPLICATION TO
AGRICULTURE FIELD
Habib Benzaama
ENP ORAN ALGERIA
Centre de Développement des Energies
Renouvelables, Ghardaïa,
The First Euro-Mediterranean Conference
on Remote Managing,
Environment and Sustainable
Development TEDD’2014 ENPO
Introduction
TEDD’ 2014
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Introduction
Objectives
Methodology
Results
Conclusion
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Development
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•
La consommation mondiale d'énergie devrait augmenter
de 60% sur la période 2010/2020 (principalement des pays
émergeants) ce qui conduit a la recherche de nouvelles et
plus diverses sources d'énergie, et de stockage de celle-ci.
Il s'est avéré que la question des énergies renouvelables
solaire se trouve dans la difficulté de son stockage.
Le stockage de l'énergie est un moyen important pour
l'optimisation des systèmes de génération d'énergie et
utilisation de la chaleur.
Le chauffage des serres est l'une des activités les plus
importantes au cours de la saison d'hiver et elle est une
condition essentielle pour le développement des plantes à
cette époque.
Une serre est un abri clos à parois transparentes (en verre
ou en plastique), permettant la création d’un microclimat
qui répond au mieux aux conditions de culture d’espèce
végétale. La serre joue un rôle important dans
l’amélioration de la production végétale par une protection
contre la basse température.
Objectifs
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Objectives
Methodology
Results
Conclusion
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Notre travail est basé sur l’étude du bilan thermique d’une
serre solaire, équipée d’un dispositif de stockage
thermique dans l’eau.
Ce travail a pour objectif de déterminer le bilan
énergétique de la surface du sol, l’étude de conduction
avec le sous sol, le transfert thermique au niveau des
tubes et l’étude de l’échange de chaleur par convection
forcée de fluide (eau chaude).
Stockage de l’énergie solaire dans l’eau contenue dans
des gaines en plastique, cette énergie provient
essentiellement du rayonnement solaire pendant la
journée. Cette énergie est utilisée pour le chauffage
durant la nuit.
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Définir les dimensionnements du modèle proposé pour
faire le stockage thermique et augmenter la performance
de ce stockage.
Valider les résultats obtenus par des mesures obtenues
dans une serre d’expérimentation réalisée au Centre de
Développement des Energies Renouvelables, a Ghardaïa
Méthodologies
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Etablir les dimensions de l’échangeur dans le sol à
partir d’échange thermique par convection forcée
dans un tube enterré. Ceci permet de mettre en
évidence l’effet du diamètre, de la longueur, du débit
volumétrique et le domaine de stockage entre le sol
et l’eau entrant dans le flux thermique fourni par
l’échangeur.
Dans un second temps, nous présentons les
interprétations des graphes de la variation de
température en fonction de la profondeur
d’enfouissement de la gaine. Ceci permet de
déterminer la profondeur de stabilisation (isolée effet
des conditions atmosphériques) pour obtenue un bon
rendement de stockage.
Une programmation en MATLAB de toutes les
formulations entrant dans le calcul du débit est
utilisée.
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La serre
1.1 Dispositif de la serre étudiée
Le dispositif expérimental réalisé au Centre de
Développement des Energies a Ghardaïa et dont nous
exploitons les données, est une serre tunnel recouverte de
polyéthylène basse densité (PEBD), de 25 m de longueur
et 8 m de largeur.
Fig. 1- Serre avec dispositif de stockage de la chaleur
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Equipements de la serre
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La serre est équipée d’un système de stockage, qui est
composé de 14 gaines plastiques de 20 cm de diamètre
enfuis dans le sol. La masse d’eau qui se trouve à l’intérieur
des gaines est chauffée par la radiation solaire ayant traversé
la couverture de la serre et l’atmosphère de la serre.
L’étude expérimentale
entreprise consiste à
mesurer :
les températures à
l’intérieur à trois
hauteurs de la serre,
dans le sol à différentes
profondeurs et dans le
stockage, ainsi que les
sollicitations extérieures.
Fig.2- Les différents échanges.
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Echanges d’énergie intervenant
dans la serre
La serre est le siège de tous les modes de transfert de
chaleur (échange radiatifs, convectifs, par renouvellement
d’air et par changement de phase…) qui s’effectuent d’une
part entre les différents nœuds dans la serre et d’autre part
entre les sous systèmes et le milieu extérieur (voûte céleste,
air extérieur, sol extérieur environnant).
Fig.3- Bilan thermique à la surface du sol.
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Echanges d’énergie intervenant
dans la serre
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Fig.4- Echange thermique dans la serre.
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Hypothèses
Pour établir un bilan énergétique d’une serre, on a
considéré les hypothèses suivantes:
Hypothèses du modèle:
- Le sol est un milieu homogène et invariable.
- la variation temporelle du taux d’humidité du sol est
négligée
Hypothèses géométriques :
- Une entrée d’eau verticale située entre la surface du sol
(z=0) et le niveau d’enfouissement des tubes (z=+z).
- Un ou plusieurs (N tubes) tubes disposés horizontalement
sous la terre à la profondeur z=+z, formant une nappe de
tubes.
- Une sortie d’eau verticale située entre le niveau
d’enfouissement des tubes (z=+z) et la surface du sol
(z=0).
Principaux paramètres de
dimensionnement
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Le débit d’eau total
Le nombre et le diamètre des tubes
La vitesse de l’eau dans les tubes
La longueur des tubes
La distance entre tubes
La profondeur d'enfouissement des tubes
Fig.5- Modèle
d’étude du
stockage
thermique
dans le sol
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Système de stockage de
l’énergie thermique au sous sol
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Le système de stockage d’énergie thermique solaire
comprend les éléments suivants:
Un capteur solaire plan.
Un circuit caloporteur pour transfert l’énergie extraite
du capteur à la l’appareil d’accumulation.
Un stockage thermique (notre cas : stockage dans
le sol) .
Un réseau de distribution (pompe, vannes …etc.)
Fig.6- Modèle
d’étude du
system de
stockage
thermique
dans le sol
Résultats et interprétations
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Fig.7- Evolution de température on fonction du rayon (r) du tube
Résultats et interprétations
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Dans cette étude nous prendrons les valeurs moyennes
de caractéristique thermique de la terre (argile, sable,
terre à 10% humidité).
Les caractéristiques thermiques de ces types de sols
sont résumées dans le tableau ci-dessous :
Tab.1- Eclairement d'une surface horizontale (L =33 ,6°, l =
3.001°, date : 21 mai 2013) Zone de GHARDAIA
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Fig.8- Variation type de l’éclairement solaire diffus au cours
d’une journée (valeurs calculées et mesurées)
Résultats et interprétations
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Fig.9. Variation type de l’éclairement solaire direct au cours
d’une journée (valeurs calculées et mesurées)
Résultats et interprétations
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Fig.10- Variation type de l’éclairement solaire global au
cours d’une journée (valeurs calculées et mesurées)
Résultats et interprétations
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Fig.11- Evolution de la température en fonction de la
profondeur du sol (sol argileux)
Résultats et interprétations
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Fig.12. Evolution de la température en fonction de la
profondeur du sol (sol en sable)
Résultats et interprétations
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Fig.13- Evolution de la température en fonction de la
profondeur du sol (terre à 10% d’humidité)
Résultats et interprétations
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Fig.14. Evolution de température en fonction
du temps (sol argileux)
Résultats et interprétations
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Conclusion
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Fig.15. Evolution de température en
fonction du temps (sol en sable)
Résultats et interprétations
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Conclusion
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Fig.16- Evolution de température on fonction du temps (sol
en terre à 10% d’humidité)
Conclusion
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L'étude que nous avons faite vise à ce qui suit:
Introduction
Objectives
Methodology
Results
Conclusion
Promouvoir les connaissances sur l'énergie
solaire.
- Maitriser les équations qui régissent les
échanges thermiques se trouvant à l'intérieur de
la serre.
- L'accès au meilleur chauffage pour une serre
agricole
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en
sélectionnant
les
paramètres
:
température, l'humidité adéquate, l'emplacement
et l'orientation de la serre, une bonne ventilation
et la canalisation adéquate.
MERCI DE VOTRE ATTENTION