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ELSEVIER Agricultural and Forest Meteorology 77 (1995) 95-111 METEOROLOGY

Quantification du taux d’akration d’une serre B ouvrant continu en toiture

Quantification of the ventilation of a greenhouse with a roof opening

C. Kittas ‘, B. Draoui b, T. Boulard b a University of Thessalia, Faculty of Agriculture, Pedion Areos, 38334 Voles, Greece

b I. N. R.A., Station de Bioclimatologie, B. P. 91. 84143 Montfavet Cedex, France

Rep 20 juin 1994; accept6 9 fkvrier 1995

Abstract

Measurements of air exchange rates were performed in situ in a glasshouse equipped with a continuous roof opening. These measurements were carried out using the decay rate method with N,O as tracer gas. Simultaneously, inside and outside air temperatures were recorded as well as wind speed and direction. The experimental data were tested and fitted on a model which estimates the ventilation flux as a function of the temperature difference between inside and outside air (responsible for the chimney effect), of the wind velocity (wind effect) and of the surface of the opening. Results show that: (i) the effectiveness of ventilation decreases as the wind speed increases in a non linear fashion, (ii) the offset used in the linear models is partially a statistical artifact, (iii) the type of the opening and the dimension of the greenhouse affect the determination of the ventilation flux, (iv) wind perturbed by an upwind windbreak seems to be more effective for the ventilation of the greenhouse.

R&urn6

Des mesures de renouvellement d’air ont et6 effectdesin situ, dans une serre en verre 6quip6e d’ouvrant continu en toiture. Ces mesures ont bd conduites 21 l’aide de la methode des gaz traceurs par la technique du pit d’impulsion (utilisant N,O), avec mesure simultanke des tempkratures de l’air intdrieur et ext&ieur, de la vitesse et de la direction du vent et de l’angle d’ouverture de l’ouvrant. Les donkes exp&imentales recueillies ont Cti test&s et analysees dans le cadre d’un modtle estimant le flux d’dration, en fonction de 1’6cart de temp&ature entre l’air indrieur et exterieur (responsable de l’effet chemin&), de la vitesse du vent (effet vent) et de la surface d’ouverture. Les resultats acquis montrent que: 6) le vent n’intervient pas de fagon lit&ire dam la determination du flux de ventilation mais que son effcacite diminue quand il augmente; (ii) le terme constant a l’origine, utilise dans les modeles lin6aires. constitue partiellement un artifice

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statistique; (iii) le type de l’ouvrant et la dimension de la serre interviennent dans la dktermination du flux de ventilation de la serre; (iv) le vent perturb6 par un brise-vent situ6 en amont semble Ctre plus efficace pour la ventilation de la serre.

1. Liste des symboles

Symbole 4 42

G CO CW 4 AT

R G(cr) H

L 1 N S SO T f t - to LA UIO

V I3 @ @” @P,

Unite’

m* degrts

ppm ppm

m3.s-’

K rn.s-*

m

m m h-’ m2

ii

2

K h m.s-’ m s-l m3 degres m3.s-t m3.s-’ m3.s-’

Signification Coefficient de decharge des ouvrants surface de l’ouvrant (L X 1) angle d’ouverture de l’ouvrant concentration du N,O a l’instant t concentration initiale du N,O coefficient lie a la pression du vent flux volumique dQ aux fuites non 1iCes au vent difference de temperature entre l’air indrieur et exterieur acctlCration de la pesanteur flux adimensionnel de ventilation hauteur de la cheminte ou distance separant les barycentres des flux entrant et sortant longeur de l’ouvrant largeur de l’ouvrant taux de renouvellement de l’air de la serre surface ouverte des ouvrants surface ouverte Cquivalente correspondant aux fuites 1iCes au vent temperature de l’air extkieur temperature de l’air de la serre duke de la pkriode de mesure vitesse du vent a 5.5 m de hauteur vitesse du vent B 10 m de hauteur volume de la serre direction du vent par rapport a la direction Nord flux volumique CchangC entre la serre et son environnement flux volumique de ventilation flux volumique dD aux fuites

2. Introduction

Les surfaces de serres augmentent continuellement dans les pays de 1’Europe MCditerranCenne. Cependant, les hautes tempkatures et l’intensit6 du rayonnement solaire qui caracterisent ces regions, d&s le d6but du printemps provoquent des Cchauffe- ments excessifs B l’inttrieur des serres qui durent jusqu’ B la fin de l’automne et qui affectent la qualit et le rendement des cultures sous abri. L’Ctude de la climatisation en periode estivale apparait done comme &ant un probleme important de la bioclimatologie des serres. L’atration naturelle est la mCthode la plus couramment utilide, la plus

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pratique et la plus Cconomique. Bien qu’elle soit largement repandue, les mecanismes qui la regissent sont encore ma1 connus.

Les premiers travaux concernant l’kration statique des serres ont Cte publits par Businger (1954) et par Morris et Neale (1954) qui ont effect& les premieres mesures avec des gaz traceurs. La mCme technique a ete utilis& plus tard par Whittle et Lawrence (1960) pour mesurer des fuites. Kozai et Sase (1978) ont effect& une approche theorique de la ventilation statique des serres a l’aide d’un modele mathema- tique permettant d’estimer le flux d’air da B l’aeration statique. 11 a tte ensuite valid6 sur maquette de serre multichapelle. Ce module a Bd ulterieurement modifie par Kozai et al. (1980), afin de maitriser la temperature de l’air de la serre au moyen du contrale de l’aeration statique.

Bot (1983) a tenth une approche g&r&ale de la description du flux de ventilation 2 travers les ouvrants des serres du type Venlo et il a propose plusieurs relations empiriques, identifies B partir de mesures in-situ faites avec la technique du gaz-traceur. Kittas (1980) a mesure les fuites d’une serre tunnel par la methode du gaz traceur et a trouve une dependance lit&ire du taux des fuites par rapport a la vitesse du vent exterieur. Baytorum (19861, & partir des mesures effectu&s sur une petite serre, a trouve que la direction du vent joue un rhle peu important sur le taux de renouvellement. De Jong (19901, B partir des mesures in situ sur une serre multichapelle type-Venlo, a CtudiC l’influence de l’effet cheminee sur l’aeration statique pour de faibles vitesses du vent ainsi que l’effet du vent sur le flux d’air B travers des ouvrants du mgme type. Femandez et Bailey (1992) ont fait une etude similaire sur une serre du msme type (Venlo) et ils ont trouve aussi que la direction du vent n’influence pas le taux de renouvellement d’air.

NCanmoins, toutes les etudes susmentionnk ont Bte conduites sur des serres de 1’Europe du Nord, dont les ouvrants ne sont pas continus comme le sont les ouvrants des serres du bassin mkliterraneen. De plus les caractiristiques gtometriques-hauteur, largeur-sont differentes de celles des serres mediterrantennes. Si on tient compte de l’influence du type des ouvrants et de la geomkrie de la serre sur les Cchanges d’air par ventilation statique, on se rend compte de la nkcessite de conduire des etudes sur la ventilation statique des serres mkditerradennes. Cela, d’autant plus que relativement peu de travaux ont deja Cte effect& sur les serres de ce genre (Boulard, 1993; Boulard et al., 1993a).

Dans cet article nous avons effectue une campagne de mesures concernant la ventilation statique d’une serre en verre equip& d’ouvrants continus en toiture. Les don&es exptrimentales ont Bte analykes afin de contribuer B 1’Ctude thCorique et experimentale de la ventilation statique des serres medidrraneennes.

3. Mbthodologie et matCrie1

3.1. D&ail des objectif

L’aeration naturelle des serres est le mode de climatisation le plus repandu. 11 constitue un parametre clef pour la maitrise du climat de la serre dans la mesure oh les Cchanges d’air entre la serre et son environnement interviennent dans les bilans

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d’energie et de masse (air, H,O, CO,) de l’enceinte. La connaissance des mtcanismes qui regissent ces &changes est done essentielle pour ameliorer les systemes d’aeration des serres en we de maitriser le climat sous abri.

Neanmoins, ces mecanismes sont encore ma1 connus et cette meconnaissance est IiCe aux difficult& de mesure de l’aeration statique et a la complexit des phenombnes physiques qu’elle met en oeuvre.

Les objectifs poursuivis dans ce travail sont les suivants: Effectuer in situ des mesures de renouvellement d’air des serres, a l’aide de la methode des gaz traceurs par la technique du pit d’impulsion utilisant le N,O comme gaz traceur. Mesurer simultanement les parametres climatiques classiques qui interviennent dans le determinisme du renouvellement d’air des serres: la difference de temperature entre l’interieur et l’exdrieur, la vitesse et la direction du vent. Tester les don&es experimentales sur des modeles classiques deja existants, qui combinent l’effet cheminee et l’effet vent et qui tiennent compte des caracdristiques des ouvrants (dimensions, angle d’ouverture) afin (a) de pouvoir apprecier l’impor- tance des parametres climatiques et geometriques qui influencent la dttermination du taux d’aeration, (b) de comparer le comportement du systeme d’aeration de notre dispositif a d’autres et de contribuer ainsi ?I l’amklioration du dimensionnement et du contr6le de l’aeration naturelle des serres.

3.2. Thkorie

La mesure de renouvellement d’air de la serre par la mkthode dynamique des gaz traceurs

La technique du gaz traceur consiste B injecter un gaz a une concentration don&e et a observer sa dtcroissance dans le temps. Le flux de ventilation est don& par l’equation suivante (pour la signification des symboles voir la liste des symboles):

qui apres integration donne:

In f = ( i 0

+-to,

et sachant que N = 3600 @/V (en h-l), on a en definitive:

In g ( i N=O t_tt, (t-t,enh)

On peut, par consequent, dkterminer N en calculant la pente de la droite de regression entre In (C/C,) et (t-t,>.

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Les mod2les d’ae’ration statique des serres Le flux volumique d’air @ peut Ctre calcule a partir de la relation:

@= @” + @r (3)

Le flux volumique de ventilation, @“, p&t&rant ou sortant d’une serre @ipee d’ouvrants en toiture peut Ctre calcule en prenant en compte les deux forces matrices principales de l’aeration statique: * I’effet de la pression du vent exterieur; - l’effet “cheminee” dfi ‘a la difference de temperature, done de densite, entre l’air

exterieur et inttrieur. Pour differents types d’ouvrants l’aeration statique peut Ctre mod&i&e avec une

precision satisfaisante par differentes formules ddcrivant les combinaisons de ces 2 forces matrices. Parmi ces for-mules, on retient la suivante qui est l’une des plus simples et des plus perfomantes (Boulard, 1993; Boulard et Baille, 1994):

Le premier terme de la somme entre parenth&es represente la contribution de l’effet cheminte et le second (C, u2) celle du vent ext&ieur. Dans cette &ration AT, T, u sont mesures et S et H sont estimes 5 partir de la geomCtrie de l’ouvrant, alors que A, et C, sont identifi6s in-situ par voie statistique.

Le terme correspondant B l’effet chemin& peut Ctre n6gligC pour u > l-l.5 m . s- ’ (Boulard et al., 1993a; Papadakis et al., 1994) et on obtient, par consequent:

En adoptant la notion de la surface tquivalente relative aux fuites, utilis&. en Physique du BBtiment (ASHBAB, 1993) pour le calcul du renouvellement d’air par infiltration dans les b^atiments (Sherman et Grimsrud, 1980) et dans les serres (Jolliet, 1988) Boulard et al. (1993b) ont proposC la relation suivante pour le calcul du flux volumique dQ aux fuites:

Dans cette relation S, et d, sont soit identifits, soit tir& de la litdrature. En tenant compte des relations (3), (5) et (6) on obtient la relation propoke par

Boulard et al. (1993b) et Draoui et al. (1994), selon laquelle:

s + s, @= -

i 1 2 A,$% + d, (7)

A partir des mesures expbrimentales nous avons essay6 dans ce travail: (i) d’identitier les parametres A, et C,, de manihre a ce que 1’6cart quadratique moyen entre les valeurs mesurbes du flux Qi et celles estim&s par les modi5les p&eat& soit minimale, (ii) d’analyser les paramttres qui interviennent dans leur d&erminisme et (iii) de

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I 2.OOm

-S.SOm_

Fig. 1. Caract&istiques gkomktriques de la serre exp&imentale. Longueur de l’ouvrant (L) = 30.3 m; largeur de I’ouvrant (I) = I .62 m. Geometrical features of the experimental greenhouse. Length of the opening (L) = 30.3 m; width of the opening (1) = 1.62 m.

comparer les performances de notre systeme de ventilation ‘a d’autres systemes d’dra- tion statique cites dans la litterature.

3.3. Dispositif expe’rimental

La serre experimentale est un compartiment de serre en verre multichapelle, Cquipe d’un ouvrant continu en toiture. La longueur (15) de l’ouvrant est de 30.3 m et la largeur (I) est de 1.62 m d’ou un rapport $ = 18. Les caract&istiques geom&riques de la serre et du systbme d’ahation sont representees sur la Fig. 1. L’orientation de la serre est parallble au vent dominant. L’environnement de la serre, caract&is6 par un brise-vent nature1 qui la protege du vent dominant (vent du Nord: le Mistral)-Fig. 2-est representatif des serres du Midi de la France, 05 la plupart des unit& de serre sont adossees a des brise-vent.

. Deux categories de mesures furent mises en oeuvre: La mesure de renouvellement par la mkhode du pit d’impulsion au moyen du N,O comme gaz traceur; ce gaz presente l’avantage d’&.re inerte vis g vis des plantes et sa concentration naturelle est presque nulle ( = 0.3 ppm dans l’atmosphere). La mesure instantark de la concentration a Ct6 effecttree au moyen d’un analyseur it&a-rouge de N,O @DC, O-50 ppm pleine 6chelle) dont l’erreur de mesure Ctait de l’ordre du

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Fig. 2. La sene expkimentale et son environnement. The experimental greenhouse and its environment.

ppm. L’installation du systeme de mesure et d’khantillonage appar& dans la Fig. 3. - La mesure simultanke du climat inbieur et ext&ieur et de l’angle d’ouverture de

l’ouvrant.

Ti, T,x ont CtC mesures au moyen de sondes & resistance de platine placees dans des tuyeres ventil&s, respectivement B une hauteur de 1.5 m, au centre de la serre et 5 l’exterieur de la serre.

u a et6 mesure au moyen d’un anemombtre A coupelles dont le seuil de demarrage Ctait de 0.3 m - s- ’ .

e a CtC mesure au moyen d’une girouette. (Y a Cte mesure au moyen d’un potentiombtre.

Fig. 3. Sch6ma du systi%ne de mesure du gaz traceur. L’analyseur de N,O aspire I’&Aantillon d’air par 8 positions 6quidistribuks dans la serre et situ&s B une hauteur de 2 m. Scheme of the. tracer gas measurement system. The N,O analyzer aspirates the air sample from 8 positions equally distributed over the greenhouse and located at a height of 2 m.

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Tableau I Statistiques Gmentaires des valeurs diumes des paramttres climatiques et de I’angle d’ouverture de I’ouvrant pour Juillet et AoiIt h Avignon. Elementary statistics of daytime values of the climatic variables and of the opening angle of the ventilator for July and August in Avignon

Moyenne Mini Maxi

T, 29 19 3s T cx 22.8 15 29 l4 3 1.4 6.1 (Y 14 4 28

L’anemometre et la girouette ont CtC places au sommet d’une serre voisine-voir Fig. 2-a 5.5 m de la surface du sol.

Toutes les mesures ont 6% centralisees et enregistrees sur un systeme d’acquisition de don&es (Campbell 2 lx).

Le mode operatoire &tit le suivant: le gaz traceur Ctait inject6 dans la serre, sa concentration Ctait homogCn&see au moyen des convecteurs du systeme de chauffage de la serre, puis l’ouvrant Ctait ouvert ?i un angle connu ((~1. Simultanement les tempera- tures de l’air interieur et ext&ieur, la vitesse et la direction du vent et la concentration du gaz ont et6 enregistrees pendant les tests.

La frequence de scrutation Ctait de 0.1 Hz et toutes les mesures ont Cte moyennees sur la duree du test-3 ?I 15 min suivant les conditions du test.

4. Rbultats

4.1. Identification des paramhres et anulyse

Nous avons identifie les parametres A,g, et S, de l’kquation (7) en estimant une valeur de d, = 0.5, proposee par la litterature (Boulard et al., 1993b), sur un jeu de don&es constitue de 25 observations. Ces don&es ont et6 recueillies en regime diume pendant la periode estivale et elles sont representatives-Tableau 1-des conditions climatiques “moyennes” observees sous serre en climat mBditerranCen (region d’Avig- non, au Sud de la France). La methode d’ajustement choisie est celle de Gauss (Kittas, 1980) et les resultats de l’ajustement donnent:

A,K = 0.27 f 0.02 S, = 1.4 f 0.1 avec R2 = 0.72

Neanmoins (Fig. 41, le graphique des valeurs estimees C&J) en fonction des valeurs mesurees (@) met en evidence une certaine structuration des Ccarts entre les valeurs estimees et les valeurs mesurees, dans la mesure oh les points ne sont pas distribues de faqon aleatoire autour de la ligne 1:l (Tomassone et al., 1983). En Ctudiant les residus en fonction de la vitesse du vent, de l’angle d’ouverture et de la direction du vent (Figures. 5-71, on constate que: 1. Les residus diminuent avec la vitesse du vent. Ceci est evident pour u > 2 m . SC’;

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0. 15

Fig. 4. Comparaison entre les valeurs mesuks et estimtks du flux d’abtion (la ligne correspond B 1: 1). Comparison between the measured and estimated values of the aeration flux (the line corresponds to 1: 1).

a

0 2 4 6 6 vitem c rant u

Fig. 5. Evolution des n%idus (@ - 6) en fonction de la vitesse du vent. Plot of the residuals (@ - &I against the wind speed.

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0 5 10 15 20 25 30

An@ d’wverh!n a

Fig. 6. Evolution des kidus (@ - (B) en fonction de I’angle d’ouvemre. Plot of the residuals (@ - &) against the opening angle.

0 100 200 300

Direction C vent0

Fig. 7. Evolution des rksidus (CJ - 6) en fonction de la direction du vent. Plot of the residuals (@ - ~$1 against the wind direction.

2.

(Y

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l’angle d’ouverture et la direction du vent n’ont pas d’influence sur la distribution des residus. Ces indications sont justitiBes en calculant la matrice des corrklations entre ri%idus, u, et 13; elle donne une forte corr6lation n6gative entre les kidus et la vitesse du vent

( r = - 0.6) et une correlation faible entre les r&idus et l’angle d’ouverture (r = 0.2) et entre les residus et la direction du vent (r = 0.18).

Ces constatations montrent que l’angle d’ouverture (qui module l’ouverture S) est bien prise en compte par le modMe (7) et que la direction du vent n’influence pas de fac;on significative le flux de ventilation. Par contre, le mod&le (7) sousestime le flux de ventilation pour des faibles vitesses du vent et le surestime pour de grandes vitesses. Autrement dit, le paramktre A,6 n’a pas la mt?me valeur pour les diffkrentes classes de vitesse du vent. En effet, en appliquant le modele (7) pour differentes classes de vitesse du vent on obtient:

A,G = 0.33 avec R *=0.74 pouru<3m.s-’

A,6 =0.24 avec R2=0.81 pour u>3m..s-’

Le m&me phCnombne avait Cte signal& par Boulard (1993) pour une serre double paroi plastique CquipCe d’ouvrants en toiture et situ6e dans le meme environnement.

4.2. lnjluence de l’effet cheminie

En introduisant dans la relation (3) qui donne le flux @, l’equation (4) pour GV qui tient compte de l’effet cheminee B la place de l’equation (51, on obtient les r6sultats

Fig. 8. Variation du rapport (flux dB A I’effet cheminke)/(flux total) en fonction de la vitesse du vent. Variation of the ratio (flux owing to the chimney effect)/(total flux) in relation to the wind speed.

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suivants (en conservant d, = 0.5 et S, = 1.4 pour ne pas changer le nombre de de& de libertt de la regression):

A,=0.7,C,=0.13 d’oti A,=0.26 avec R2=0.73

On s’apergoit, par consequent, que la prise en compte de l’effet cheminte n’ambliore pas significativement la qualite de l’ajustement. Ceci s’explique par la faible contribution de l’effet cheminte au flux total pour les fortes vitesses de vent. En effet, le graphique du rapport entre le flux dQ a l’effet cheminee et le flux total en fonction de la vitesse du vent montre que pour des vitesses du vent superieures a 1.5 m . s-’ le terme correspon- dant a l’effet cheminee devient negligeable (Fig. 8). Cette constatation est d’ailleurs tout a fait conforme a la litterature (Bot, 1983; Boulard, 1993, Papadakis et al., 1994).

5. Discussion

5.1. Comparaison avec d ‘autres mod;les

En negligeant d, qui devient ntgligeable pour u > 2 m . s-’ et puisque S = L . 2 lsin f (Fig. 1) on obtient, a partir de l’equation (7):

d’o’u

et en tenant compte que L. 1= A,,, on prend

En mettant @/( A,u) = G(a) on obtient la forme adimensionnelle du flux de ventila- tion, notion qui a ete introduite par Bot (1983) et qui a Bte utilis& par la suite par d’autres auteurs (De Jong, 1990; Fernandez et Bailey, 1992; Boulard et Baille, 1994). Elle permet de comparer les r&&tats obtenus par diffkrents auteurs sur differents types de serre.

En introduisant les valeurs de A&, de A,, et de S,, que nous avons identifies, dans la relation (9) nous obtenons:

G( LY) = 0.27sin f + 0.004 (10)

La Fig. 9 compare la relation (10) avec les propositions de: 1, Bot (1983) pour une serre “infinie” de type Venlo, 2. Fernandez et Bailey (1992) pour une serre de type Venlo d’environ 400 m*,

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0.00 _

,....,....,....I....,....(

0 5 10 15 20 25 30

Angled’ouvertufe a

Fig. 9. Variation du flux de ventilation adimensionnel C(a) en fonction de I’angle d’ouverture selon diffknts auteurs. Variation od the non-dimensional flux G(a) in relation to the opening angle, according to different authors.

3. Boulard et al. (1993a) pour une serre plastique multichapelle avec des ouvrants continus situ& en toiture de 400 m*. On constate que les valeurs de G(o) obtenues par la relation (10) sont du m&me

ordre de grandeur ( + 10%) que celles de Boulard et al. (1993a), mais plus grandes que celles des autres auteurs.Ces divergences peuvent s’expliquer par les considerations suivantes:

Bot a utilise une serre quasi-infinie tandis que tous les autres auteurs ont utilise des serres de dimensions limit&s. Ceci montre que l’effet de la paroi laterale-side wall effect (De Jong, 1990)-joue un r6le t&s important et augmente significativement I’efficacite des ouvrants; les differences observBes entre nos r6sultats et ceux de Femandez et Bailey (1992) peuvent aussi Ctre attribukes: (a) a la configuration des ouvrants-Femandez et Bailey ont utilise une serre Venlo qui n’a pas d’ouvrants continus-; (b) ‘a la presence dans le cas de notre serre expkrimentale du brise-vent. En effet, sous le vent il existe une zone &endue qui commence imm6diatement au dessus du brise-vent et qui est centree sur la ligne de courant qui touche le sommet du brise-vent et s’&rgit autour d’elle (zone de sillage, Raine et Stevenson, 1977). Dans cette zone 1’6cart-type des fluctuations des trois composantes de la vitesse du vent, divise par une vitesse de reference de l’ecoulement approchant, prend des valeurs sup&ieures aux valeurs correspondantes en amont pour n’importe quelle porosid du brise-vent (Heisler et Dewalle, 1988; McAneney et al., 1991). On s’aper$oit, par consequent, que dans cette zone les fluctuations turbulentes de la vitesse du vent sont plus importantes par rapport a l’ecoulement approchant non perturb6 (McNaughton, 1988). Si on accepte que la turbulence a un effet important sur la ventilation naturelle et si on tient compte

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du fait que les ouvrants de la serre se trouvent sous le vent et a une hauteur de l’ordre de 1.2 X hauteur du brise-vent, on peut en deduire que le brise-vent amtliore l’efticacite du vent comme force motrice de la ventilation. Enfin, on peut evoquer (c) la hauteur de la mesure de la vitesse du vent, prise a 10 m dans le cas de Fernandez et Bailey (1992) pour expliquer cet Ccart; pour tester ce raisonnement nous devons exprimer nos resultats en fonction de la vitesse du vent mesuree a 10 m. Pour obtenir cette vitesse nous avons utilise la relation propoke par Boulard et Draoui (1994) qui relie la vitesse u a la vitesse uta mesur6e B 10 m dans un part agrometeorologique situ6 a proximite de notre serre experimentale et selon laquelle u = 0.88~~~ + 0.21 (avec R* = 0.84, pour des vitesses du vent mest.&es, entre 0 et 10 m . s-l). En introduisant les valeurs du u,~ obtenues a partir de cette relation dans le modele (7) nous avons ajust A,c et nous avons eu: A,c = 0.25 k 0.01 avec R2 = 0.7 I.

L’utilisation, par consequent, de u,~ au lieu de IA conduit a une diminution de A,G de l’ordre de 8%, et diminue d’autant les valeurs du flux adimensionnel, selon l’tquation (9). Ceci entraine une diminution de l’ecart initial entre nos resultats et ceux de Fernandez et Bailey (1992) de l’ordre de 20%;

3. les differences entre nos resultats et ceux de Boulard et al. (1993a) obtenus sur deux serres differentes sit&es sur le m&me site peuvent Ctre expliquees par le fait que: . notre serre Ctait d’un plus petit volume que celle de Boulard et al. (1993a), ce qui

peut accentuer l’effet de la paroi la&ale; * la presence de compartiments adjacents peut egalement augmenter la turbulence

du vent et par consequent son efficacid sur I’aeration; - une partie de ces divergences pourrait &re due a la difference du rapport

+ “aspect ratio” de l’ouvrant-qui dans le cas de notre serre a une valeur de 18 et dans le cas de Boulard et al. (1993a) a une valeur de 32, le coefficient de perte de charge augmentant quand le rapport + diminue (Bot, 1983).

5.2. Influence du vent sur la dktermination du jlux de ventilation

Nous avons vu precedemment que A,\IC, n’est pas constant pour les differentes classes du vent et nous avons constate une baisse continue de sa valeur lorsque la vitesse du vent augmente. L’allure de la variation de @ en fonction de (F>u (Fig. IO), montre que le vent n’intervient pas de faGon Maire dans la determination du flux de ventilation mais que son influence dCcro?t quand le vent augmente. Le caractere fluctuant de l’effet du vent pourrait expliquer partiellement ce comportement.

En effet, si I’on tient compte du fait que I’effet du vent est le r&ultat d’un effet statique et d’un effet turbulent comme suggere par Bot (1983) et par De Jong et Bot (1992) et que, dans le cas de notre configuration des ouvrants, le terme turbulent devient t&s important (Boulard et Baille, 1994), on pourrait attribuer cette diminution de l’efficacite du vent au fait que les turbulences d’un vent faible sont relativement plus importantes que celles d’un vent plus fort. Cette remarque pourrait eventuellement nous conduire a proposer une autre forme de modble du type suivant:

@= (11)

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Firr. 10. Evolution du flux d’aktion (@I en fonction de (y)u. Plot of the aeration flux (D) against (9)~.

En retenant d, = 0.5 et S,, = 1.4, cette relation donne les ajustement statistique:

A& = 0.37 n = 0.7 R2 = 0.80

resultats suivants apres

Bien que non fond& theoriquement, ces resultats d’ajustement comcident avec les resultats de Boulard et Baille (1994) acquis sur un autre type de serre: ils ameliorent la qualite de i’ajustement et conduisent 5 une distribution aleatoire des residus en fonction de la vitesse du vent.

L’utilisation d’un terme constant a l’origine amCliore la qualit de l’ajustement des modeles du type (5) tout en diminuant les valeurs ajust&s de A,c (Boulard, 1993). La Fig. 10 montre que l’ordonnee B l’origine identifiee par voie statistique constitue en fait un artifice statistique dans la mesure oh l’on desire ajuster un modble non lineaire par un modele lineaire. Si au lieu de fixer d, on identifie ce parametre, on obtient les resultats suivants (pour S, = 1.4):

A,K = 0.23 d, = 1.6 R2 = 0.75

L’amelioration de R2, accompagnee d’une minimisation de A,c, est due a l’imper- fection du modble par rapport aux valeurs exp&imentales. D’oti la n&essitC d’utiliser et d’interpreter avec beaucoup de precautions la signification du paramktre d,.

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6. Conclusions

L’Ctude expkrimentale et l’analyse des donnkes acquises au tours de ce travail, concernant la ventilation statique d’une serre en verre Cquipte d’ouvrant continu en toiture, nous a permis d’kablir que: 1. la vitesse du vent et l’angle d’ouverture sont les facteurs prddominants dans la

dktermination du flux de ventilation d’une serre B ouvrant continu en toiture tandis que le r81e de la direction du vent n’apparait pas significatif. L’effet chemin&e peut &re nCglig6 pour des vitesses du vent supkeures B 1.5 m . s-’ ;

2. la vitesse du vent n’intervient pas de faGon 1inCaire dans la d&termination du flux de ventilation. L’efficacitk du vent diminue au fur et g mesure que la vitesse du vent augmente; ceci explique que le terme constant B l’origine, propok par diffirents auteurs dans les modkles likaires, constitue partiellement un artifice statistique qui amtliore la qualit d’ajustement et que, par con.&quent, son utilisation et son interprktation doivent &re faites avec beaucoup de prkautions;

3. le type d’ouvrant et la dimension de la serre interviennent dans la determination du flux d’air par ventilation statique;

4. la pksence d’un brise-vent en amont perturbe le vent et semble augmenter son efficacit6 sur la ventilation. Ces conclusions suggkent que le problbme de la ventilation statique des serres

requiert des travaux SupplCmentaires portant notamment sur les mesures de renouvelle- ment d’air 5 partir d’autres types de serres et sur 1’Ctude de l’influence de la vitesse du vent et des turbulences sur les Cchanges d’air entre la serre et son environnement.

Remerciements

Les auteurs remercient le Secr&ariat G&&al pour la Recherche et la Technologie du Minis&e de l’Industrie, de la Recherche et de la Technologie Grec ainsi que le Minis&e des Affaires EtrangBres Fran@, qui ont tinan& cette recherche dans le cadre du programme d’actions int6gr6es PLATON.

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