Le marché du traitement de l’air et de la déshumidification active de serres

Les applications

Grandes serres
chauffées

Les serres chauffées d’un hectare ou plus sont bien souvent utilisées pour du maraîchage.

Tomate, concombre et poivron représentent les cultures les plus fréquentes. Ces plantes sont hautes, elles occupent un volume important de la serre. Le feuillage est étendu avec une surface foliaire élevée générant une forte évapotranspiration.

De nombreux exploitants cultivent en hors-sol sur gouttières et certains producteurs ont fait le choix de disposer des gaines aérauliques dans l’espace sous gouttières.

La solution AirGaïa a l’avantage de s’implanter idéalement dans ces serres en soufflant sous la culture dans des gaines. 

Dans le cas de serres semi-fermées, les unités intérieures compactes peuvent facilement être logées dans le corridor.

Sur le plan thermique, la serre étant chauffée, il faut veiller à conserver la chaleur autant que possible, donc ne pas ouvrir. 

Cela permettra aussi de conserver le CO2. Enfin la température de soufflage devra rester assez proche de la température de la serre pour ne pas perturber la culture.

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Cannabis
thérapeutique

En local fermé isolé («indoor»), les surfaces cultivées sont des modules d’environ 100m² alors que sous serre, la culture est plus souvent fractionnée en zones indépendantes d’environ 500m².

Cette culture évapo-transpire fortement et est extrêmement exigeante en matière de stabilité thermique et hygrométrique. La question du choix d’un système de déshumidification actif ne se pose pas : il faut déshumidifier intensément toute l’année.

L’éclairage artificiel ou l’effet de serre génèrent de forts apports de chaleur. La plante étant sensible aux excès de température, le process de déshumidification doit fonctionner sans apport de chaleur supplémentaire.

Les températures de soufflage doivent être maîtrisées et de faibles amplitudes pour ne pas affecter la santé et la croissance de la plante.

Globalement, il est indispensable de garantir un climat très stable afin d’obtenir une qualité optimum, en particulier en concentration de principes actifs.

Cette culture est également très énergivore : températures de consigne élevées ; forts besoins de déshumidification ; éclairage artificiel indoor conjugués à des besoins de refroidissement. Il est donc judicieux d’utiliser un système efficient sur le plan énergétique.

Les équipements de traitement de l’air sont indispensables à la culture cannabis mais leur implantation ne doit pas se faire au détriment de la surface cultivée.

AirGaïa apporte une réponse spécifique aux besoins particuliers de chaque projet.

Serres en agriculture
Biologique AB

Ces serres appartiennent à la catégorie des serres froides. 

En AB, la maîtrise de la qualité de l’air est encore plus importante que dans les serres chauffées de même culture.

Pour répondre au Label Bio, la réglementation française précise que :

• Si la serre est chauffée, alors la commercialisation au stade de la production avec la qualité biologique pour les légumes : tomates, courgettes, poivrons, aubergines et concombres est interdite entre le 21 décembre et 30 avril.

• Les producteurs ne peuvent utiliser que les énergies renouvelables (ENR) pour chauffer les serres, pour toutes les exploitations entrant en conversion à partir du 1er janvier 2020. Pour les exploitations en conversion ou certifiées avant cette date, cette obligation entrera en vigueur au 1er janvier 2025.

• Ces obligations ne s’appliquent pas à la production de plants

Le système AirGaïa permet de répondre à cette réglementation :

• Le mode déshumidification pourra être utilisé toute l’année,

• Le mode chauffage par pompe à chaleur et donc par ENR pourra être activé en dehors des 4 mois proscrits.

Les attentes du marché

Des serristes qui ont des exigences sur le plan thermique et aéraulique :

  • Conserver la serre fermée aussi longtemps que possible
  • Disposer d’une puissance de déshumidification suffisante
  • Souffler un air à la température adéquate pour la culture (ni trop chaud ni trop froid)
  • Ne pas refroidir la serre en hiver et ne pas la chauffer en période estivale
  • Ne pas souffler directement dans le feuillage
  • Limiter la consommation des ventilateurs
  • Permettre une homogénéité des températures et humidités en tout point de la serre avec le bon gradient vertical de température
  • Eviter les points chauds et les points froids.

Des problématiques d’implantation :

  • S’implanter dans la serre sans générer d’ombre portée
  • S’implanter dans la serre sans rogner sur l’espace de culture
  • s’implanter sans pénaliser la circulation des personnes dans la serre.

La solution de Déshumidification AirGaïa répond parfaitement à ces besoins :

________________________________________________________________________ Les autres solutions du marché

Systèmes à Ventilation Contrôlée

Ces systèmes conservent le principe de la déshumidification par chauffage/aération avec l’entrée d’air extérieur froid, l’utilisation du chauffage pour amener l’air chaud et humide à ressortir de la serre par les ouvrants en partie haute.

La différence est que l’entrée d’air est contrôlée avec juste le débit d’air nécessaire insufflé : soit par des ventilateurs dédiés, soit via une zone de mélange nommée corridor dans les serres semi-fermées.

Une déclinaison de ce système utilise un échangeur double-flux permettant de pré chauffer l’air extérieur insufflé en utilisant la chaleur de l’air extrait de la serre.

Avantages :

  • Forte puissance de déshumidification lorsque l’air extérieur est froid
  • Pertes de chaleur limitées avec l’option double-flux
  • Permet de placer la serre en légère sur pression et d’éviter des entrées d’air incontrôlées
  • Economie d’énergie estimée à 15% selon le CTIFL.

Inconvénients :

  • L’air extérieur froid refroidit la serre en remplaçant l’air intérieur chaud qui est rejeté à l’extérieur. Il y a toujours une perte de chaleur par les ouvrants et un gaspillage d’énergie.
  • Manque d’efficacité lorsque l’écart de température Intérieur/Extérieur est faible
  • Manque d’efficacité lors des journées tempérées et humides
  • Manque d’efficacité pour les serres froides (environ 10 / 12°C)
  • Pour les serres enrichies en CO2, l’ouverture des ouvrants en toiture fait perdre le CO2. Cela entraine une baisse de la concentration en CO2 et par conséquent du rendement de croissance de la culture, ou bien la nécessité d’injecter plus de CO2 avec une hausse du coût d’exploitation si ce CO2 est acheté et non récupéré sur site lors de la combustion de gaz naturel.
  • L’entrée d’air extérieur et l’ouverture des ouvrants de toiture peut faire pénétrer des insectes ou des maladies
  • Système ne pouvant pas rafraichir la serre au cœur de l’été
  • Brassage d’air 4000 à 5000m3/h entrainant un taux de renouvellement d’air limité voire insuffisant.

Déshumidificateurs Thermodynamiques

Ces systèmes sont des déshumidificateurs actifs.

Ils comportent un groupe thermodynamique composé d’un ventilateur, d’un compresseur, d’un échangeur froid dit batterie évaporateur (qui sert à produire du froid) et d’un échangeur chaud dit batterie condenseur (qui produit de la chaleur).

Le ventilateur fait circuler l’air de la serre à travers la batterie évaporateur où l’air est refroidi et dont la vapeur d’eau se condense puis est collectée et évacuée.

L’air refroidi et déshumidifié circule ensuite à travers la batterie condenseur où il est réchauffé avant d’être insufflé chaud et sec dans la serre.

Avantages :

  • La serre est maintenue fermée : pas d’entrée d’air extérieur froid et potentiellement accompagné d’insectes ou de maladies
  • La serre est maintenue fermée : pas de perte du CO2 donc perte financière évitée si CO2 acheté et maintien d’une concentration CO2 élevée favorisant la croissance de la culture
  • Le déshumidificateur a un bilan énergétique global positif et en hiver cela va permettre de chauffer la serre avec un rapport de 2 à 3kWh chaud produits pour 1kWh électrique consommé, selon le principe de la pompe à chaleur
  • Economie d’énergie de chauffage estimée à 15% selon le CTIFL.

Inconvénients :

  • Lorsqu’il y a besoin de déshumidifier en été et en demi-saison, le système chauffe la serre (environ 20kW chaud pour 1000m²) au lieu de limiter sa montée en température
  • Température de soufflage trop élevée pour certaines cultures : près de 10°C au-dessus de la température de la serre
  • Débit d’air 3000 à 5000m3/h entrainant un taux de brassage d’air limité voire insuffisant.
  • Il n’existe pas à ce jour de modèle adapté pour souffler dans une gaine et faciliter ainsi son intégration dans le cas des cultures hors-sol où le feuillage occupe tout le volume (tomates, concombres, poivrons…)
  • Il n’existe pas à ce jour de modèle adapté pour s’intégrer dans un corridor de serre semi-fermée

Déshumidificateurs Hygroscopiques

Ces systèmes sont des déshumidificateurs actifs. Ils éliminent l’humidité de l’air à l’aide d’une solution déshydratante qui absorbe et garde l’humidité contenue dans l’air.

L’air est soufflé afin qu’il traverse un rideau alvéolé alimenté par une solution saline de chlorure de lithium par exemple. Au passage, il perd de son humidité.

La solution saline alors chargée en humidité doit être régénérée avant de pouvoir de nouveau capter de l’humidité. Cette régénération se fait en continu par chauffage via un échangeur.

Avantages :

  • La serre est maintenue fermée : pas d’entrée d’air extérieur froid et potentiellement accompagné d’insectes ou de maladies
  • La serre est maintenue fermée : pas de perte du CO2 donc perte financière évitée si CO2 acheté et maintien d’une concentration CO2 élevée favorisant la croissance de la culture
  • Economie d’énergie de chauffage estimée à 15% selon le CTIFL.

Inconvénients :

  • La régénération est énergivore (pour condenser 1 litre d’eau compter 3 à 4 kWh à un régime d’eau haute température). La serre devra disposer d’un chauffage hydraulique haute température.
  • Sorti de la période hivernale, le système continue de chauffer la serre. Lorsqu’il y a besoin de déshumidifier en été et en demi-saison, le système fera monter la température au lieu de la limiter.
  • Température de soufflage trop élevée pour certaines cultures 
  • Ces systèmes sont assez volumineux et peuvent poser des difficultés d’intégration dans la serre.
  • Il n’existe pas à ce jour de modèle adapté pour s’intégrer sous la gouttière dans le cas des cultures hors-sol
  • Il n’existe pas à ce jour de modèle adapté pour souffler dans une gaine et faciliter ainsi son intégration dans le cas des cultures hors-sol où le feuillage occupe tout le volume (tomates, concombres, poivrons…)
  • Il n’existe pas à ce jour de modèle adapté pour s’intégrer dans un corridor de serre semi-fermée.