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Maîtrise de l’énergie et de l’ambiance en élevage de porcs

Retour sur la réunion technique régionale du 6 décembre 2016 relative aux pratiques et investissements permettant des économies d’énergie en élevage de porcs. Plusieurs solutions ont été développées par l’intervenant, Frédéric Kergoulay, ingénieur d’études au Pôle Porc de la Chambre d’Agriculture de Bretagne. Parmi les principaux enseignements de cette journée :

→ Vérification des sondes de température

n Les sondes sont à vérifier au moins une fois par an car elles sont au cœur du système de ventilation et de chauffage. L’étalonnage et le positionnement adéquat des sondes est un des premiers points à vérifier sur son installation pour éviter de sur consommer.
Il est important de vérifier que la température contrôlée par la sonde n’est pas sous-estimée : un écart de 1°C en moins peut doubler la consommation d’énergie en PS.

Source : Guide du bâtiment d’élevage à énergie positive IFIP – Chambres agriculture de Bretagne et Pays de la Loire.

n Les sondes doivent être bien installées par rapport au circuit d’air. Pour cela il faut déterminer (à l’aide de fumigènes) le circuit d’air : la sonde doit être positionnée dans un flux d’air provenant de l’ambiance des animaux et non pas du flux d’air entrant. Dans le cas contraire, la température de la salle est sous-estimée et le chauffage fonctionne inutilement.

→ Gestion du couple chauffage ventilation

n Près de 80 % des déperditions thermiques d’un bâtiment d’élevage de porcs sont liées à la ventilation. En hiver, il est nécessaire d’ajuster la gestion du couple chauffage ventilation car il y a nécessité d’évacuer les gaz et la vapeur d’eau tout en conservant la chaleur à l’intérieur des salles.
Pour des raisons énergétiques, les recommandations sont de régler au même niveau les températures de consigne ventilation (TCV) et température de consigne chauffage en post-sevrage  (TCC) pour éviter de chauffer la salle quand le ventilateur accélère. Toutefois, pour le confort des porcelets, les pratiques habituelles sont de laisser une consigne de chauffage supérieure à celle de la ventilation, au moins dans les 14 à 21 jours après le sevrage,

La gestion du couple chauffage/ventilation nécessite donc un ajustement raisonné. A titre d’exemple, la consommation d’électricité est estimée à :

Source : Guide du bâtiment d’élevage à énergie positive IFIP  – Chambres agriculture de Bretagne et Pays de la Loire.

→ Débits minimums de ventilation en hiver et besoins physiologiques des animaux

n Pour rappel, le débit minimum de ventilation est le débit nécessaire par temps froid (< 5°C) pour des animaux jeunes pour un stade physiologique donné (autrement dit pour des animaux qui entrent dans une salle par temps froid). Le respect des minimums de ventilation permet de leur assurer un renouvellement de l’air suffisant (évacuation de la vapeur d’eau, des gaz) tout en maintenant le plus possible la chaleur à l’intérieur des bâtiments (chaleur produite par les animaux mais aussi apportée par les systèmes de chauffage en post-sevrage). 

Les débits maximum de ventilation correspondent aux débits nécessaires pour des animaux, lourds (pour un stade physiologique donné) par temps chaud, pour permettre de limiter l’élévation de la température à l’intérieur de la salle. Ces débits maximum sont fonction du nombre et de la puissance des ventilateurs mis en place dans chaque salle.

Le débit minimum constaté dans les élevages lors de diagnostics de ventilation est souvent trop élevé, ce qui est susceptible de dégrader les performances des animaux en hiver (notamment pour les stades non chauffés).

En période hivernale, il convient en effet de respecter les  débits minimums de ventilation pour conserver une chaleur suffisante dans les salles d’engraissement non chauffées, tout en permettant une évacuation de la vapeur d’eau et des gaz (CO2).
Avec un débit d’air de 8 m³/h/porc en hiver, les porcs de 30 kg produiront suffisamment de chaleur pour réchauffer la salle. Au-dessus de 8 m³/h/porc avec un air entrant à 0°C, les porcs ne produiront pas suffisamment de chaleur pour maintenir la température de la salle : ils auront froid (et se coucheront alors les uns sur les autres).

Pour les stades chauffés, bien régler les débits minimums en hiver permettent de limiter les déperditions thermiques (et donc de faire des économies d’énergie) liées à une sur-ventilation.

Source : Guide du bâtiment d’élevage à énergie positive IFIP – Chambres agriculture de Bretagne et Pays de la Loire.

Les ventilateurs classiques ne peuvent descendre seuls leur vitesse de rotation pour atteindre les débits minimums :
- les boîtiers de régulation de la ventilation font varier la tension du courant alimentant les ventilateurs de 80-100 V à 220 V. Ainsi quand la tension passe de 220 V à 80-100 V, le débit est divisé par 4 ou 5 (plage de variation allant de 1 à 4 ou 5)
- or, les besoins physiologiques des animaux requièrent une variation de débit allant de 1 à 6 ou 10 (selon les stades physiologiques, les saisons)
Les dispositifs de freinage (volets, guillotines ou diaphragmes) ont pour but d’augmenter les pertes de charge et donc les débits afin qu’ils varient dans les mêmes proportions.

→ Eco-ventilateurs et variateurs de fréquence

vv

Les nouveaux ventilateurs dits « éco-ventilateurs » à commutation électronique (0-10 V) disposent d’une plage de variation de vitesse plus étendue (rapport de 1 à 10) que les ventilateurs classiques. Au-delà de l’intérêt qu’ils procurent vis-à-vis des économies d’énergie, ils permettent d'ajuster au mieux les débits minimum de ventilation en hiver en limitant l’usage des dispositifs de freinage. Par ailleurs, ils peuvent descendre en bas débit sans risque d’inversion du sens de rotation du ventilateur.
Dans un essai réalisé par la Chambre d’Agriculture de Bretagne entre le 18/03/2015 et le 21/03/2016, dans 8 salles d’engraissement rigoureusement identiques (88 places), les éco-ventilateurs (5 marques testées dans 5 salles différentes) ont présenté des économies d’énergie entre 66 et 74 %, les variateurs de fréquence (2 marques testées dans 2 salles différentes) entre 33 et 39 % par rapport à un ventilateur classique.
A noter, dans cet essai, le niveau de consommation faible pour la salle témoin équipée du ventilateur classique : 15,5 KWh/place d’engraissement/an quand la référence ADEME établie en 2006 se situe à 36 KWh/place/an. Ceci montre l’intérêt de poser des compteurs électriques (compteurs intermédiaires simples à faire poser par un électricien) pour vérifier les consommations du matériel existant et estimer les économies réelles possibles (pour calculer la rentabilité et le retour sur investissement).
Dans cet essai il a aussi été montré que la puissance consommée par un ventilateur économe (ou ventilateur équipé d’un variateur de fréquence) est plus basse qu’avec un ventilateur classique lorsque la ventilation est à son minimum (T° de consigne < 25 °C). Au-delà de cette température de consigne (> 25 °C), la puissance consommée augmente mais reste toujours inférieure.

→ Gestion des lampes IR en maternité

Un essai a été mené à la station expérimentale de Guernevez sur dalles eau chaude et lampes Infra Rouge en maternité dans l’objectif de trouver la meilleure combinaison entre les dalles eau chaude et les lampes afin de fournir la meilleure ambiance aux porcelets.
A une température ambiante de 24°C, la température de contact, proche de 35°C sur les dalles était insuffisante pour le confort des porcelets au moment de la mise-bas (vérification/boules sondes noires). A la mise-bas, deux lampes ont donc été ajoutées. Une lampe de 175 W, fixée à 60 cm du sol, procurait la même sensation de chaleur au niveau des porcelets qu’une lampe IR de 250 W à 80 cm.

On peut donc réduire la consommation d’énergie en adaptant la puissance de la lampe et sa hauteur. 

Autre problématique testée : l’homogénéité de la chaleur sur la dalle.

Différents types de dalles ont été testés, présentant une superficie allant de 0,47 m² à 0,75 m² (4 types de dalles testées - 6 dalles identiques montées en série).
Dans l’ensemble, elles présentaient une bonne homogénéité de température (différence réduite d’environ 1°C sur une même dalle). Des écarts de température sont toutefois observés entre la première et la dernière dalle (les dalles étant montées en série par 6). Ces différences sont d’autant plus importantes que les dalles sont grandes (diffusion de chaleur plus importante) : la vitesse de circulation de l’eau doit donc être adaptée selon le type de dalles pour limiter cet écart.
A noter aussi que la superficie disponible de la dalle peut être un élément de choix pour l’éleveur (place suffisante pour la portée).

→ Isolation des bâtiments.

Il est rappelé l’intérêt de l’isolation pour le confort des animaux afin d’éviter leur refroidissement au contact de parois froides.
Selon les températures moyennes extérieures les plus basses observées, des coefficients U (Coefficient de transmission surfacique) sont recommandées pour les parois et murs des bâtiments d’élevage. Le choix des matériaux doit se faire en fonction de ces coefficients U.

*Température moyenne extérieure.

Source : Guide du bâtiment d’élevage à énergie positive IFIP – Chambres agriculture de Bretagne et Pays de la Loire.

Le renforcement de l’isolation des pré-fosses a également son importance : des préfosses hors-sol (non isolées par isolation extérieure) de 1,5 m de profondeur présentent des pertes de chaleur par temps froid jusqu’à 5 fois supérieures par rapport à des parois isolées.  

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