CFD simulations to improve air distribution inside cold climate broiler houses involving heat exchangers

Résumé

Bien que la viande de poulet soit moins polluante que d’autres viandes, les émissions de GES associées à ce type d’élevage demeurent problématiques si l’on considère l’objectif 2050 qui est de 1 tonne CO2-eq par capita. Dans le cas du poulet de chair, la majorité des emissions sont associées à la production de la moulée, mais la production en climat froid requiert un apport énergétique additionnel pour le chauffage de l’espace. Cet apport est généralement fourni par du gaz propane. Depuis 2014, le secteur aviaire a un intérêt accru pour l’efficacité énergétique en raison des fluctuations du prix de l’énergie. La récupération de chaleur peut réduire significativement les besoins en chauffage, en préchauffant l’air frais avec le flux sortant d’air vicié. De nombreuses études ont porté sur l’amélioration de la ventilation directe des poulaillers, en climat chaud ou froid. Peu d’attention cependant a été accordée aux échangeurs de chaleur en milieu avicole. La littérature actuelle ne permet pas de positionner efficacement cet équipement dans un parquet d’élevage de manière à assurer des conditions environnementales homogènes (température de l’air, humidité, contaminants). Ce mémoire étudie l’intégration d’échangeurs de chaleur dans un poulailler commercial situé en climat nordique (Sainte-Mélanie, Canada). L’objectif est d’améliorer les conditions environnementales dans ce poulailler rectangulaire de 800 m2 équipé de deux échangeurs de chaleurs air-air, sans réseau de conduites pour la distribution de l’air frais. Le logiciel de mécanique des fluides OpenFOAM a permis de créer une simulation 3D en régime permanent utilisant le modèle de turbulence RNG et tenant compte des effets de flottabilité. Le modèle CFD fut validé par des données expérimentales collectées au poulailler du partenaire de projet. Dans la configuration originale (C0), les deux échangeurs sont positionnés parallèlement sur le même mur longitudinal du bâtiment. Trois configurations alternative (C1, C2, et C3) furent étudiées pour tenter d’améliorer les conditions environnementales à la hauteur des poussins (0.1 m) : C1 consiste à augmenter la distance entre les deux échangeurs, C2 consiste à pivoter chaque échangeur de 30°, C3 consiste à positionner un échangeur sur chaque mur de bout. La vitesse, la température et l’âge de l’air furent utilisées comme critères de performance. Chaque configuration se comporte et performe différemment. La configuration avec la meilleure performance globale est C2. C2 montre une amélioration de 45% de la distribution de l’âge de l’air et une amélioration de 24% de la distribution de la vitesse. La distribution de température à l’extérieur des zones de chauffage est elle aussi améliorée, mais cela n’est pas reflétée par le coefficient de variation globale pour la température.

Date	20 sept. 2018
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Daniel Rousse (Directeur(-trice))