Mon Espace de Culture
Mon espace de culture est composé de 3 serres, une serre tempérée, une serre chaude et une serre froide.
La structure de chaque serre est quasiment identique. Elles disposent toutes d'une toiture en polycarbonate (16mm ou 32mm). D'une zone périphèrique en partie en polycarbonate (16mm) ou double vitrage et d'une partie "en dur" de type maçonnerie. Les zones maçonnées sont recouvertes de plaques de liège qui assurent une isolation thermique et donne un aspect plus esthétique et naturel.
Les intérieurs des serres sont sur le même modèle. Des panneaux grillagés délimitent des zones et permettent de réaliser un labyrinthe dans lequel il est agréable de se promener parmi les orchidées et les plantes tropicales.
Les orchidées sont installées soit :
dans des paniers métalliques garnis de plaques de liège. Le substrat utilisé dans tous les paniers est composé de billes de liège (naturel ou expansé).
sur des plaques de liège expansé (ep 30mm ou 40mm)
Chaque serre est gérée par un automate qui en assure les régulations et automatismes suivants:
La ventilation: chaque serre dispose de plusieurs ventilateurs dont certains assurent une ventilation variable. Cette ventilation est essentielle aux orchidées qui ne supportent pas l'air stagnant. Elle permet en hiver de brasser l'air chauffé qui resterait bloqué au plus haut de la serre sans ce mouvement d'air apporté. En été, la ventilation assure une homogénéité de température.
L'aération: Composante essentielle à la bonne santé des orchidées. L'air renouvelé est assuré par une ouverture automatique des ouvrants. Les ouvrants sont actionnés en fonction de la température extérieure et intérieure et également en fonction des températures de consigne qui varient entre le jour et la nuit.
La température: L'automate contrôle la température intérieure de la serre en fonction de la consigne demandée. Comme indiqué précédemment les consignes de température varient en fonction de la période de la journée et de l'année. La température est pilotée en agissant sur des modules chauffants (aérothermes alimentés par pompe à chaleur) ou des modules rafraichissants (uniquement dans la serre froide). La serre froide dispose d'une climatisation réversible qui est pilotée pour générer du chaud ou du froid en fonction de la consigne demandée.
L'hygromètrie: un système de brumification (en plus des arrosages) permet de contrôler l'humidité dans les serres. Il permet également en matinée de simuler l'effet de passages nuageux d'altitude. La serre froide reste ainsi plongée dans le fog humide durant plusieurs minutes et plusieurs fois dans la journée.
Les arrosages: chaque serre dispose d'un arrosage par le dessus, pour simuler au mieux la pluie. Les serres sont divisées en plusieurs zones d'arrosage pour tenter de trouver les conditions adaptées aux différentes espéces d'orchidées.
L'ombrage: Un système d'ombrage par l'extérieur permet de contrôler la luminosité et les apports UV afin de limiter la surchauffe des serres. En hiver de nuit l'ombrage permet de limiter légèrement les déperditions de chaleur.
La serre tempérée (14°C - 33°C)
Cette serre de 100m2 (6ml hauteur) est intégrée à l'habitation, elle contient des plantes de culture tempérée chaude.
Elle ne dispose pas d'un système de climatisation ce qui ne permet pas d'y cultiver des orchidées de zone tempérée fraiche.
Le diaporama ci-dessous permet de visualiser l'intérieur de la serre tempérée ou une vidéo permet de vous promener dans le labyrinthe.
Plusieurs vidéos sont accessibles pour visualiser la brumification, l'arrosage, l'ouverture des ouvrants de cette serre.
Les paramétres de régulation sont communs à l'ensemble de la serre (humidité, température, ventilation) sauf les arrosages.
La serre est divisée en 4 zones d'arrosage qui correspondent à chaque hémisphère (nord & sud) et à des zones humides et plus sèches.
Les orchidées sont placées dans la serre, à priori, en fonction de leur pays d'origine et de la pluviomètrie dans le zone d'origine, mais également en fonction de leur genre. Le but étant de trouver la zone la plus adaptée en fonction de la plante et de ses besoins
Le tableau ci-dessous présente la gestion des arrosages dans les zones de la serre. Les durées d'arrosage dépendent de la témpérature intérieure et extérieure. En période chaude de mai à septembre un arrosage supplémentaire est effectué en fin de journée si la température extèrieure est supérieure à 24°.
La serre chaude (16°C - 35°C).
Cette serre de 50m2 (4ml hauteur) est indépendante de l'habitation, elle contient des plantes de culture tempérée chaude. C'est une demie serre exposée au sud.
Elle est contigue à la serre froide.
Le diaporama ci-dessous permet de visualiser l'intérieur de la serre chaude ou une vidéo permet de vous promener dans le labyrinthe.
La serre froide (11°C - 25°C)
Cette serre de 50m2 (4ml hauteur) est indépendante de l'habitation, elle contient des plantes de culture froide ou fraiche. C'est une demie serre exposée au nord.
Elle est contigue à la serre chaude. Il faut d'ailleurs passer par le serre chaude pour accéder à la serre froide.
Le diaporama ci-dessous permet de visualiser l'intérieur de la serre froide ou une vidéo permet de vous promener dans le labyrinthe (et suite)
Visite de la serre Chaude
Visite de la serre Froide
Serres chaude et froide
Plusieurs vidéos sont accessibles ci-dessous pour visualiser la brumification, l'arrosage, l'ouverture des ouvrants, l'ombrage de cette serre divisée en 2 parties.
Les modes de régulation des 2 serres sont séparés, chaque demie-serre est automatisée par son propre système de régulation.
Au sein de chaque serre tous les paramétres ambiants sont communs sauf les arrosages. La serre est divisée en 2 parties, une partie humide et une partie dite "plus séche".
Le tableau ci-dessous présente la gestion des arrosages dans chaque zone de la serre. Les durées d'arrosage dépendent de la témpérature intérieure et extérieure. En période chaude de mai à septembre un arrosage supplementaire est effectué en fin de journée si la température extérieure est supérieure à 24°. Des arrosages complémentaires sont également autorisés dans la serre froide pour simuler des passages nuageux avec pluies courtes.
Les Elements constitutifs des installations
Chaque serre dispose des élements suivants pour en assurer la régulation :
Deux automates programmables "Logo Siemens" assurent la régulation de chaque serre.
Le premier automate gère l'ambiance de la serre,
le second automate gère les arrosages en respectant les quantités (nombre et durée) d'arrosage en fonction des périodes de l'année (comme indiqué sur les tableaux ci-dessus).
L'ambiance générale de la serre est assurée par les composants suivants :
Des Aérothermes (pompe à chaleur) pour assurer le chauffage (et la climatisation dans la serre froide)
Des Ventilateurs pour assurer le brassage de l'air
Des actionneurs (vérins ou systèmes équivalents) pour assurer l'ouverture et fermeture des ouvrants
Un système de brumification haute pression qui permet la production de brouillard et une partie de la régulation de la température
Des rampes d'arrosage au niveau du toit des serres pour permettre une simulation de chute de pluie. Ces rampes sont alimentées par une ou plusieurs pompes.
Un système d'ombrage réalisé avec un tissu d'ombrage (75% d'ombrage) et d'un système d'enroulage permet d'enrouler et dérouler le tissu afin de couvrir par l'extérieur le toit de la serre.
D'instruments de mesures pour chacune des composantes de l'ambiance à contrôler. Ces instruments sont les suivants :
Une ou plusieurs sondes de température intérieure
Une ou plusieurs sondes de température extérieure
Une sonde hygrométre pour mesurer l'humidité ambiante à l'intérieur
Capteurs de position des ouvrants
Anémométre pour mesurer la vitesse du vent
Girouette pour mesurer le sens du vent
Détecteur de pluie
Le système d'arrosage
Les arrosages sont effectués, si possible, avec de l'eau de pluie. Des cuves extérieures (plus de 20m3) permettent de stocker l'eau de pluie. Cette eau de pluie est pompée pour être stockée dans des cuves intérieures dans lesquelles l'eau est traitée avant arrosage.
Si l'eau de pluie vient à manquer, ce qui arrive chaque année, l'eau de l'adduction communale est alors utilisée, elle est peu calcaire ce qui est un point positif. L'eau de "ville" est alors stockée dans les cuves de traitement. Le système de bascule entre eau de pluie et eau de ville est automatique.
A chaque fois qu'une cuve de stockage intérieure est remplie, l'eau y est désinfectée par traitement UV. C'est un bon système pour tuer bactéries, virus et petits animaux qui peuvent proliférer dans l'eau de pluie stockée durant une longue période.
A chaque fois qu'une cuve intérieure est remplie automatiquement, une information presente sur l'automate permet de savoir qu'un cycle complet a été effectué et qu'il est nécessaire de redoser en engrais dans cette cuve.
Tous les arrosages sont donc effectués avec de l'engrais à trés faible dose. Je n'utilise cependant pas de dosatron. L'engrais ajouté est du 20-20-20 Peters.
Une simple pompe à 3bars permet de pousser l'eau dans les rampes d'arrosage. Les rampes sont équipées de buses d'arrosage à faible diamétre permettant un parapluie d'arrosage d'enrivon 1,50m de diamétre. Chaque buse est équipée d'un antigoutte.
Les buses sont espacées d'environ 1m.
Chaque zone d'arrosage est équipée d'une électrovanne qui permet de choisir la zone qui sera arrosée alors qu'une seule et unique pompe pousse l'eau vers toutes les zones d'arrosage de la serre (zone humide, zone séche etc)
Le système de brumification
La brumification est assurée par une pompe haute pression de marque Climext. J'ai tenté plusieurs marques et en conclusion les pompes climext sont fiables et de fabrication sérieuse. La plus ancienne fonctionne depuis plus de 6 ans sans probléme, il faut juste faire la maintenance annuelle qui consiste à controler le niveau d'huile.
Une même pompe assure la brumification dans la serre chaude et la serre froide et la serre tempérée dispose de sa propre pompe.
Des électrovannes haute pression permettent d'orienter le flux pression vers la zone à brumifier. En fin de fonctionnement de la pompe le réseau est purgé pour faire redescendre la pression dans l'installation afin que les buses ne gouttent pas. Ceci est nécessaire même si les buses sont équipées de système anti-goutte.
La brumification me semble essentielle dans une serre, elle permet :
de réguler le taux d'humidité
de réguler la température. Aprés brumification la température chute de manière significative du fait de la chaleur massique de l'eau et d'une bonne dispertion assurée par la finesse des gouttes. Le diamètre des buses est de 0.2mm.
de simuler des passages nuageux de haute montagne en génèrant un brouillard important dans la serre. Toutes les serres et principalement en période sêche, sont brumifiées en matinée pour apporter une forte humidité sans avoir besoin d'arroser les plantes.
Buses de brumification dans les serres chaude et froide. 24 buses par serre.
Le système de ventilation
La ventilation est une composante essentielle au bon développement des orchidées. Chaque serre est équipée d'un nombre important de ventilateurs. Il y a une bonne vingtaine de ventilateurs dans la serre tempérée et les serres chaude et froide (plus petites) disposent de 2 ventilateurs "fort volume" en hauteur et de 4 ventilateurs plus petits en périphérie.
Les ventilateurs les plus hauts, en plus d'assurer toute l'année les mouvements d'air dans la serre, permettent en période de chauffage de rabattre l'air chaud qui stagnerait naturellement en hauteur. Ces gros ventilateurs sont commandés par des régulateurs de vitesse (variation de fréquence) qui permettent de modifier le débit d'air brassé et de simuler des mouvements d'air plus ou moins forts.
Les ventilateurs ne fonctionnent pas en permanence mais sont aléatoirement activés en fonction de la température, du temps sans ventilation et de quelques autres facteurs (par exemple ils sont à l'arrêt lors des phases de brumification).
Le système de chauffage et de climatisation
Les trois serres sont équipées d'un système de chauffage :
La serre tempérée est équipée de ventilo-convecteurs alimentés par une pompe à chaleur géothermique qui sert également à chauffer l'habitation. Ce système de chauffage est peu coûteux en utilisation et permet de chauffer à 14°C la nuit et 16°C le jour le volume de 600m3 de la serre. Il a été dimensionné pour supporter une température extérieure de -5°C, température rarement atteinte en région toulousaine.
La serre chaude dispose d'une pompe à chaleur air-air. Cette pompe à chaleur permet d'assurer une température de 16°C de nuit et de 18°C de jour avec une témpérature extérieure de -10°C.
La serre froide dispose d'une pompe à chaleur air-air réversible surdimensionnée qui permet d'assurer une température de consigne toute l'année comprise entre :
La nuit : 10°C minimum et 17°C maximum
Le jour : 15°C minimum et 24°C maximum
PAC serre chaude
Distribution Air Chaud ou Froid par manche (SC ou SF)
Ventilo-convecteur Serre Tempérée
PAC serre froide
Le système d'aération.
Les orchidées sont des filles de l'air et si possible d'un air propre et renouvelé le plus fréquement possible.
L'automatisme est concu pour permettre l'ouverture des ouvrants d'une serre dès que la témpérature intérieure le permet et si le système de chauffage n'est pas en fonctionnement.
L'ouverture des ouvrants est progressive pour permettre de ne pas faire chuter la température intérieure en cas d'une température extérieure faible. Il y a donc un contrôle fin de l'évolution de la température intérieure pour optimiser les ouvertures. Quand la température extérieure atteint une température souhaitable en fonction du type de serre, tous les ouvrants sont ouverts.
Les ouvertures dans les différentes serres sont les suivantes :
Ouvrants en toiture (2 ouvrants de grande surface) pour les serres chaude et froide. Ces ouvrants sont actionnés par des moteurs indépendants qui permettent d'ouvrir l'ouvrant en fonction du vent, de l'ensoleillement , des températures intérieure et extérieure, du moment de la journée.
Ouvrants à soufflet et portes fenêtres coulissantes en façade de la serre tempérée. Les ouvrants à soufflet sont actionnés par des "pistons à crémaillére". Les portes fenêtres sont actionnées par des moteurs type "moteur de portail"
Actionneur portes fénétres (ST)
Actionneurs des ouvrants à soufflet (ST)
Ouverture en toiture (SF & SC)
Le système d'ombrage.
Un système d'ombrage est présent sur la serre chaude et la serre froide. Ce système n'est pas installé sur le serre tempérée dont la toiture est réalisée avec du polycarbonate de 32mm parfois un peu trop filtrant.
Les 2 pans de la toiture des serres chaude et froide sont équipés du système d'ombrage par l'extérieur.
Ce système est composé d'un tissu (à base d'aluminium) filtrant à 75%, cette filtration permet de réduire sérieusement les apports solaires lors des journées les plus chaudes, mais également en hiver, de limiter les apports lumineux dans la serre froide, lumiére que n'aiment guère les Draculas.
Le tissu d'ombrage est tendu ou enroulé sur un tube motorisé qui est piloté par l'automate pour gérer au mieux les apports luminueux et ultraviolets. Par nuit froide les ombrages sont également déroulés afin de réduire les déperditions thermiques de la toiture de la serre.
