DOI: 10.1051/jp3:1991130
J. Phys. III France 1 (1991) 429-454

Modèle énergétique de la serre agricole

C. Monteil¹, G. Issanchou² and M. Amouroux<sup>3

1</sup>  Laboratoire d'Energétique Rurale et d'Informatique Appliquée I.N.P./E.N.S.A.T., 145 av. de Muret, 31076 Toulouse Cedex, France
²  Centre de Machinisme Agricole, du Génie Rural et des Eaux et Forêts C.E.M.A.G.R.E.F., Domaine de Lavalette, BP 5095, Montpellier Cedex, France
³  Institut de sciences et de génie des Matériaux et Procédés I.M.P./C.N.R.S., Université de Perpignan, av. de Villeneuve, 66025 Perpignan Cedex, France

(Reçu le 23 avril 1990, accepté le 27 novembre 1990)

Abstract
The authors present a complete thermal model of a greenhouse. This model takes into account the various physical processes (conduction, convection, evaporation, condensation, solar and long-wave radiations) which are involved in the dynamic energy balance of the whole system (cover, inside air, plant canopy, heat exchanger, screen and soil layers). The main features of this model are the followings : 1) A detailed study of the long-wave radiative exchanges by the use of shape-factors calculations. An example shows that the geometrical configuration of the heat exchanger has a great effect on its efficiency. 2) The use of an analytic periodic solution to set convenient initial values for the temperatures of the ground layers, in order to accelerate the convergence. This method optimizes the dynamic response of the model on a standard microcomputer. This model is a basic ingredient of a friendly user software developed for greenhouses heating systems design : Thermi-Serre .

Résumé
Les auteurs présentent un modèle énergétique complet de la serre agricole, qui intègre l'ensemble des processus qui régissent les échanges thermiques entre la couverture, l'écran thermique, l'air intérieur, les plantes, le sol et les échangeurs de chaleur: conduction, convection, évaporation, condensation, rayonnements solaires et de grande longueur d'onde, inertie thermique. Cet article développe, puis illustre les particularités de ce modèle: 1) L'analyse approfondie des échanges infrarouges de grande longueur d'onde où l'on tient compte, par le biais des facteurs de forme, de la géométrie et de la position respective des échangeurs de chaleur et des cultures. Un exemple montre que la position d'un échangeur dans la serre peut modifier son efficacité. 2) Le choix d'une solution analytique périodique pour initialiser judicieusement, au départ d'une simulation dynamique, la température a priori inconnue des diverses couches de sol. On montre que cette méthode, qui réduit le nombre d'itérations nécessaire pour amortir l'effet transitoire de la condition initiale, permet d'accélérer de manière significative la réponse dynanùque du modèle. Ce modèle a servi de support au logiciel Thermi-Serre , d'aide au dimensionnement des systèmes de chauffage de serre.

© Les Editions de Physique 1991