Chauffage serre par tampon thermique

[cortejuan]

Bonjour,

je suis un nouveau venu, fou de plantes plus ou moins exotiques. Je possède deux serres, une ancienne (30 ans) chauffée classiquement (électricité et gaz) et une nouvelle que je souhaite chauffer grâce à une réserve d'eau extérieure de 2000 litres parfaitement isolée. Elle sera reliée à l'intérieur de la serre à un système radiateur alu de voiture et ventilo fonctionnant en permanence via un circulateur de chauffage central. Associée à une réserve d'eau de 800 litres enterrée dans la serre, cet ensemble devrait limiter la consommation d'électricité durant les périodes nocturnes très froides et refroidir l'air durant les périodes ensoleillées.

J'ai commencé à lire les posts sur le changement de phase qui m'avait déjà séduit lors de la construction de la première serre, mais je n'ai pas encore trouvé l'oiseau rare : un produit très bon marché "peu" chimique et basculant à 10 degrés (serre froide).

En fait, je tente d'obtenir une serre à énergie passive en captant le maximum de calories diurnes (et en grande partie néfastes en hiver) pour les restituer la nuit.

J'attends vos conseils et commentaires.

Cordialement

[dedeleco]

Quel volume de serre ou dimensions, en principe pas trop grandes, leur isolation, la consommation de chauffage passée ancienne permettent de fixer les idées??

Avez vous évalué la chaleur stockée dans votre ballon de 2m3 ou 0,8m34 par rapport aux besoins extrêmes de chaque serre qui doit rester toujours à plus de 10°C ?
Le ballon est parfaitement isolé (quelle épaisseur ? et durée) pour une nuit et un jour mais guère plus.

La solution idéale est le solaire avec tampon thermique important comme sous la terre qui si de grande dimension permet de garder la chaleur de l'été pour l'hiver !!
Exemple qui marche au Canada :
http://www.dlsc.ca/borehole.htm
http://www.dlsc.ca/index.htm
autre :
http://www.icax.co.uk/alternative_energy.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Seasonal_thermal_storage
http://www.icax.co.uk/articles.html
https://www.econologie.com/forums/post183841.html#183841

La difficulté pour une maison est d'avoir un chauffage à plus de 20°C.
Alors que pour votre serre vous désirez au moins 10°C, et la terre en profondeur plus de 2m de profondeur a une température égale à la moyenne annuelle de 10 à13°C car elle stocke la chaleur de l'été en surface pour la reperdre sur les mois d'hiver !!
Donc un échangeur sous terre vous assure au moins 12°C en hiver, mais le seul problème du puit canadien est sa dimension pour assurer l'énergie nécessaire sur l'hiver et le froid sur l'été, sans que la terre devienne trop froide en hiver et trop chaude en été.

Pour une serre il en faut beaucoup moins, surtout avec un chauffage solaire de la serre et de la terre en dessous si excès de chaleur en été et automne printemps.
Un m3 de terre stocke environ 1000KJ/°C et donc vos besoins en énergie moins l'apport solaire en hiver fixent le volume de terre à chauffer en été pour l'hiver, ainsi que la surface de capteurs thermiques en été avec la serre qui en est un.
Les besoins dépendent beaucoup de votre région et de l'altitude !!

[dedeleco]

Lire aussi et demander son expérience pratique à cuicui très utile :
https://www.econologie.com/forums/post179142.html#179142

[Did67]

Les serres à l'ancienne avait souvent des plans de travail en hauteur en béton : inertie thermique.

Les bassins d'eau d'arrosage étaient à l'intérieur : l'eau tempérée pour les plantes et servait là encore de volant d'inertie thermique...

Voilà pour le passif.

Aujourd'hui métal et plastique remplacent tout ça....

je suis aussi un fana de plantes qui encombrent toute ma maison ; je pense à uen serre froide : réservoir d'eau de pluie enterré dessous mais sans isolation : inertie "déportée" ; s'appuyer sur un mur béton et / où agglos retournés remplis de sable et/ou brique de terre crue stabilisées en face Nord...

[Christophe]

Si tu as la place suffisante: un gros volume d'eau a l'intérieur de la serre et dans un recipient qui resiste au gel constitue un radiateur passif "hors gel" quasi gratuit...

Aux alentours de 0°C, tu vas récupérer gratuitement la chaleur latente de ce reservoir.

Mais je ne sais pas si c'est ce qui t'interesse...

[cortejuan]

Bonjour à tous,

merci pour vos réponses et conseils.

Voici quelques données techniques :

Ma serre est en profilé d'alu (peints par mes soins) en verre securit 4 mm d'épaisseur. Sa surface au sol est de 15 m2 et son volume de 32m3. Question isolation hivernale, elle est entièrement doublée de plastique à bulles maintenus à 2 cm de la paroi. Elle est pour l'instant chauffée à l'électricité et/ou au gaz et au pétrole.

Mon système de stockage thermique est donc composé de deux cuves IBC de 1000 litres chacune reliées entre elles. L'eau rentrant dans l'une sortant par l'autre. Elles seront à 2,5 m de la serre, adossées à un mur. Elles seront placées sur une dalle en béton recouverte de polystyrène haute densité, lui-même recouvert d'un matériau anti-poinçonnage (sans doute une légère chape de béton). Le tout sera totalement isolé avec des plaques de polystyrène haute densité (épaisseur 10cm mini). Pour masquer cette horreur, le tout sera habillé de bois imitant un petit chalet.
A l'intérieur de la serre, il y aura donc en hauteur un radiateur de voiture en alu combiné à deux ventilateurs de puissance différente. Ceux-ci permettant de différencier les échanges diurnes (nécessairement rapides, ventilo puissant) des échanges nocturnes (plus lents, ventilo moins puissant).

Un circulateur de chauffage central permettra d'assurer le transport des calories.

Vu que la serre se comporte comme un excellent capteur solaire (le sol est en terre), j'espère par temps clair en hiver monter à 30 degrés pour une température extérieure de 0 degrés durant deux ou trois heures par jour (données vérifiées hier).

Donc pour être moins optimiste, j'estime que si la température moyenne maintenue dans la serre est de 10 degrés, sous l'action du soleil, l'air pourra monter sans problème à 20 degrés par jours pas trop couverts (démenti aujourd'hui ou le gain de degré est de 10 (-2 dehors +8 dedans) sans chauffage).

Mais bon sur cette base d'un écart de 10 degrés dedans/dehors, cela me donne pour mes 2000 litres d'eau, 23 kWh d'énergie à répartir durant la nuit.

Même en divisant cette énergie par deux, cela m'assure, sinon de rester à 10 degrés, au moins de ne jamais geler la nuit. Je devrais donc reproduire les conditions climatiques de la bande méditerranéenne (région Menton).

Le must serait d'associer à l'eau des matériaux à changement de phase comme indiqué dans le fil sur l'usage de l'huile de palme. A ce sujet, à moins que je n'ai pas bien lu, personne n'a évoqué l'émulsification de l'huile dans l'eau afin de créer un nouveau matériau, a changement de phase (peu-être) différent). Pour aller plus loin pourquoi ne pas utiliser la saponification pour augmenter même modestement le Cc de l'eau ?

Ma région est la Franche-Comté qui présente en hiver des périodes très froides mais souvent très ensoleillées (climat semi continental en limite du sillon rhodanien.


Cordialement

[Gaston]

Mais bon sur cette base d'un écart de 10 degrés dedans/dehors, cela me donne pour mes 2000 litres d'eau, 23 kWh d'énergie à répartir durant la nuit.

Si tu te sers de la serre pour chauffer l'eau, tu refroidis la serre...
Donc la température de l'eau dans les réservoirs n'atteindra pas la température qu'aurait atteint la serre sans l'utilisation du système.

Dit autrement, pour réussir à prélever 23kWh dans ta serre dans la journée, c'est que sans le système de prélèvement la température y serait monté nettement plus haut.

Au final, l'énergie stockée dans les réservoirs sera probablement nettement plus faible que ce que tu espères

Je trouve comme d'autres avant moi que c'est un système bien complexe pour au final augmenter l'inertie thermique de la serre...
En mettant "simplement" un réservoir de 1000 litres d'eau au fond de la serre, tu atteindrais sans doute à peu près le même résultat...

[cortejuan]

merci de la réponse,

concernant la réserve, je j'ai déjà (850 litres) et sans système d'échangeur (radiateur + circulation) ça ne marche pas, je viens d'en faire l'expérience. Une panne de courant a supprimer tout chauffage dans mes deux serres, la température extérieure était -8 et le matin au réveil dans la serre équipée de la réserve, il faisait -2 degrés. Dans la serre voisine sans réserve d'eau, le résultat a été exactement le même (-2 dans la serre).

Concernant ta remarque, c'est vrai et faux... Effectivement, la température va chuter (c'est le but aussi pour éviter le stress thermique) mais l'efficacité thermique de la serre va nettement augmenter car lorsque l'air dans la serre est à 30 degrés alors que dehors il fait zéro degrés, les déperditions sont considérables (sinon ça montrait comme dans un bon capteur à 70 degrés ou plus). Donc si je capte les calories à mesure qu'elles sont générées, la température baissera, augmentant l'efficacité thermique de la serre.

Enfin très simplement, je n'ai pas d'accès avec une pelle mécanique dans mon jardin, donc la réserve enterrée était prévue sous la serre, mais mes reins ont dit non...

Cordialement

[dedeleco]

l'eau qui ne coute rien.

L'eau coute le réservoir et la terre ne coute que de la remuer, bon exercice à la pelle pour la santé si on s'y entraîne régulièrement.
Autrement si la terre est profonde il est possible de percer des trous avec une masse, une perceuse ou une tarrière à main pour y en filer des tubes de cuivres échangeurs (aller retour dans tube d'acier protecteur), même quelques mètres, voire même de faible profondeur (50cm), qui permettent de chauffer la terre sur les 15m2 et les m3 de terre dessous (même 50 cm font 7m3, réservoir gratis) sans la remuer (Quelques trous par m2 (faciles si la terre est de la bonne terre arable (terre alluviale) profonde où on enfonce sans peine un tuyau en fer à la main avec une masse à 1m de profondeur.
Un échangeur (tuyau ou vieux radiateurs de maison ou de voiture récupérés) dans la serre et un petit circulateur photovoltaïque pour la faire circuler dans les tubes en terre permet de chauffer la terre lorsque la serre est trop chaude pour récupérer cette chaleur même des mois après si les tubes descendent à plus de1m de profondeur (et au moins une semaine à 60cm).
En plus les plantes tropicales auront toujours leurs racines plus chaudes à plus de 13°C comme en région tropicale, car sinon elles seront à celle de la région 10°C voire moins en hiver.

[dedeleco]

en hiver, en zone continentale, la température peut monter rapidement à 30 degrés voire plus, ce qui est particulièrement néfaste pour les plantes en hivernage, donc il faut éliminer rapidement cette énergie et l'eau m'a semblé, par sa conductivité thermique et sa capacité, plus efficace que le sol.

Les deux, l'eau et le sol sont complémentaires, tout dépend de l'installation et du système d'échangeurs dans le sol.
L'eau isolée est bien sur quelques jours (jour pour nuit) mais garder la chaleur énorme en excès de l'été pour l'hiver, nécessite d'utiliser la diffusivité lente de la terre qui ne dépasse pas 3m de longueur de diffusion sur 4 , 6 mois à un an pour la stocker dans les grands volumes de terre en profondeur.
Il faut calculer les énergies en jeu très différentes en été (10 à 15KW sur 15m2 de serre avec soleil ) et en hiver ( 5 à 10 fois moins ????).
.
( longueur de diffusion variant comme racine carrée du temps, soit en 4 mois que le double de celle en un mois et en un mois que 5,5 fois celle en un jour et en 3 mois soit 120 jours cette longueur n'est que 11 fois celle en un jour, passant de 15 à 30cm à 1,7 à 3m environ suivant le sol )
http://fr.wikipedia.org/wiki/Diffusivit%C3%A9_thermique
max d'infos en Allemand
http://de.wikipedia.org/wiki/Temperatur ... %A4higkeit
Donc si la terre est meuble avec la possibilité d'enfoncer des tubes verticaux avec une masse, il est intéressant de la chauffer le plus possible en profondeur accessible ainsi à prix très bas, car cette chaleur récupérée par climatisation naturelle par le sol en été sera là adoucie en début d'hiver au moins (si pas plus profond) pour pas cher du tout.

Les isolants d'air immobilisé (laine, polystyréne, etc.;) ne sont bon que pour quelques jours au maximum, car leur diffusivité est rapide et l'épaisseur nécessaire croit comme le temps et pas la racine carrée de ce temps et la terre garde mieux cette chaleur sur des temps plus longs pour beaucoup beaucoup moins cher.

Le plus efficace comme isolant est un composite de couches alternées moitié de isolant léger (air) et de terre (ou d'eau) qui va associer une faible condutivité thermique à un capacité thermique élevée pour réduire la diffusivité thermique au minimum possible (rapport de conductivité sur capacité globale) et alors la diffusivité de ce composite va être 4xdiffusivité de la terre multiplié par Kair/Kterre (K condutivite thermisque) soit 4 à 5 fois plus faible et donc on passe de 3m à 1 m ou 0,75m d'épaisseur de cet isolant optimal à long terme pour conserver de l'été sur l'hiver si le volume du réservoir est très supérieur à celui de la terre dans l'isolant composite.
http://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_diffusivity
http://fr.wikipedia.org/wiki/Diffusivit%C3%A9_thermique
http://de.wikipedia.org/wiki/Temperatur ... %A4higkeit
http://fr.wikipedia.org/wiki/Conductivi ... _thermique
Ainsi avec une isolation optimale de 1m d'épaisseur max de couches alternées ( 1 à 3 cm) de laine d'air et d'eau immobilisée on peut conserver la chaleur sur 4 mois dans des gros récipients de type piscine.
Mais avec bien moins de travail, autant se servir de la terre juste avec des trous en terre et une épaisseur d'isolant spontané en terre de 3 m au lieu de 1m .

Pour le circulateur tout dépend de la puissance et du débit nécessaire mais aussi une combinaison des deux est l'optimal, car avec soleil on économise et sans soleil on peut récupérer la chaleur inaccessible sans électricité.
Il est possible de le monter progressivement, électrique de chauffage et si tout marche bien y ajouter le solaire.