Principe d’une serre bioclimatique

Principe d’une serre bioclimatique

Pourquoi opter pour une serre bioclimatique ?

Une serre bioclimatique accumule l’énergie solaire pendant la journée et la redistribue la nuit. Contrairement aux serres traditionnelles, elle maintient des températures nocturnes plus élevées, garantissant ainsi une production sécurisée de novembre à avril, même en période de gel, et ce, sans ou avec très peu d’énergie additionnelle. Cette technique est particulièrement bénéfique pour les cultures exigeantes en chaleur, telles que les solanacées (tomates, aubergines, poivrons) et les cucurbitacées (concombres, melons, courgettes).

Le retour sur investissement varie en fonction du modèle choisi et des ressources disponibles. Les études montrent un retour sur investissement entre 1 et 5 ans.

Fonctionnement d’une serre bioclimatique

La serre bioclimatique, ou serre solaire passive, emmagasine l’énergie solaire pendant la journée et la libère la nuit ou lors de périodes nuageuses. Grâce à une isolation efficace, les pertes thermiques sont minimisées. Cette technologie ne nécessite ni panneaux solaires ni chauffage externe.

Schéma serre bioclimatiques
Plantes dans une serre bioclimatique

Stockage thermique dans une serre bioclimatique

Le stockage thermique se fait dans des matériaux lourds :

  • L’eau : excellente capacité thermique volumique, elle répartit la chaleur dans l’ensemble du volume par convection.
  • Matériaux lourds de construction : pisé, pierre, adobe, parpaings, qui emmagasinent la chaleur plus lentement et la libèrent par radiation la nuit.
  • Matériaux à changement de phase : offrent la meilleure capacité de stockage thermique, libérant la chaleur à la température de cristallisation, bien que l’investissement soit plus élevé.

Adéquation climat/technologie

Principe d'une serre bioclimatique

Lors des nuits claires et froides, les serres bioclimatiques, ayant accumulé beaucoup d’énergie pendant la journée, répondent efficacement aux besoins de chauffage élevés.

Principe d'une serre bioclimatiqueSimulation climat

En revanche, les nuits nuageuses, moins sujettes au gel, nécessitent moins de chauffage, ce qui correspond bien à la moindre accumulation d’énergie durant les journées nuageuses précédentes.

La difficulté est lorsque la journée a été nuageuse et que le ciel se dégage en début de nuit. Dans ce cas, le stockage aura été dimensionné lors de la conception.

Dans la moitié sud de la France, le rayonnement solaire hivernal est principalement direct et vient du sud. La forme asymétrique avec une paroi nord opaque permet alors de maximiser  la pénétration de rayonnement solaire pour la photosynthèse et le stockage thermique.

Dans la moitié nord de la France, le rayonnement solaire hivernal est principalement diffus : une partie du rayonnement solaire entre dans la serre par la paroi nord. Cette paroi ne doit pas être totalement opaque pour éviter le tropisme des plantes.

Les constructions de serres bioclimatiques peuvent bénéficier de Certificat d’Economies d’Energie (CEE).

Les avantages des serres solaires/bioclimatique

  • Allongement de la période de production (précocité augmentée d’un mois).
  • Possibilité de produire des légumes à feuilles en hiver.
  • Conformité avec les normes de l’agriculture biologique concernant le chauffage des serres.
  • Protection contre le gel pour les plantes aromatiques, légumes et fleurs.
  • Absence de besoin en panneaux solaires ou chauffage externe.

Processus de construction d’une serre bioclimatique

Les étapes clés pour concevoir et créer une serre bioclimatique

1. Etude de la faisabilité

Dépend des spécificités du projet agricole. Une fois le projet défini, choisir parmi divers modèles de serres (serres en dur ou serres légères).

Serre polycarbonate vue de l'exterieur

Une serre en dur type « 3 murs »

Serre tunnel

Une serre légère type tunnel ou multi-chapelle

Désormais, il ne vous restera plus qu’à valider le site du projet en prenant notamment en compte les critères suivants : le terrain ne doit pas être trop humide, et de façon plus générale être propice à la culture. Il doit satisfaire les besoins d’orientation du modèle de serre. Et il doit recevoir au moins 6 heures de soleil par jour en janvier, et ne doit pas comporter de masque solaire.

Vous trouverez les différents systèmes de serres bioclimatiques sur cette page !

2. Conception de la serre bioclimatique

La conception de serre se scinde en 4 étapes fondamentales

2.1 Reglementation

En fonction de la superficie, une serre peut nécessiter une déclaration, un permis de construire, ou aucun des deux.

2.2 Orientation

Cruciale pour l’efficacité thermique. Par exemple, les serres avec une masse thermique doivent être orientées est-ouest ± 20°, avec le mur accumulateur côté nord. Dans la vallée du Rhône, les serres doivent être orientées nord-sud pour éviter les effets du mistral.

Serre chinoise avec mur lourd

Parpaing rempli de terre crue, brique, pisé, béton et pierre de couleur foncée

Serre tunnel

Eau dans des bidons ou dans des fûts peints en noir (pour une meilleure absorbance)

Cette masse thermique devra être disposée ainsi pour de meilleurs résultats :

  • Soit en un mur au nord dans la serre
  • Sois sous les tablettes de culture

2.3 Couverture

Doit être transparente pour maximiser la lumière et isolante pour réduire les pertes thermiques. Options possibles : polycarbonate alvéolaire, verre, films en plastique transparents.

2.4 Ecran thermique

Réduit les pertes thermiques. Peut être thermique transparent ou combiné avec un écran d’ombrage pour éviter les surchauffes diurnes et conserver la chaleur nocturne.

Il existe deux types d’écrans, avec différentes utilisations :

  • Thermique transparent : il laisse passer une grande partie des rayons. Il peut être laissé fixe l’hiver mais doit être
    enlevé l’été pour éviter les surchauffes.
  • Thermique + ombrage : il restreint le rayonnement évitant ainsi les surchauffes en journée, mais il devra être ouvert en
    hiver durant la journée pour éviter les pertes de lumière.

3. Construction d’une serre bioclimatique

Cette partie présente des conseils pour la construction d’une serre bioclimatique.

Pour la couverture d’une serre en polycarbonate et afin d’éviter les moisissures Pour éviter les moisissures, il faut que les plaques soient
orientées de façon à ce que les alvéoles fassent circuler l’air de bas en haut.

Ensuite il existe deux solutions :

  1. Un scotch spécial en bas (le haut est fermé). Le scotch est micro-perforé et laisse passer l’air mais pas les insectes et les algues.
  2. Le haut et le bas sont ouverts. Le haut doit être protégé afin que la pluie ne ruisselle pas à l’intérieur.

Pour une serre couverte avec un film plastique, ce film doit être thermique, c’est-à-dire bloquer les infrarouges lointains, et diffusant (attention aux faces du film ! Le côté intérieur est en général celui où il y a des inscriptions.). Il doit être fixé au sol et non pas à la structure pour éviter l’envol en cas de vent.

Pour les serres ayant des écrans thermiques, ceux-ci peuvent être
horizontaux ou verticaux.

  • Les écrans horizontaux sont soutenus tous les 80 cm par des
    supports de culture et/ou du fil nylon.
  • Les écrans verticaux sont installés comme des rideaux.

En ce qui concerne la masse thermique :

  • Pour les fûts : ils peuvent être métalliques ou bien en plastique, mais ils seront moins efficaces !
  • Il va de même pour les bidons sous tablettes.
  • Brique, pierre et parpaing : la masse thermique fait partie intégrante de la structure porteuse (mur en brique, pierre, parpaing rempli de terre…). L’épaisseur de la paroi doit être suffisante pour contenir une masse thermique adéquate : environ 20 à 30 cm suffisent et la surface intérieure doit être peinte en noir.