Développement d'une approche d'estimation de l'impact des plantes sur les charges d'un espace d'agriculture intégrée au bâtiment

Résumé

L’agriculture urbaine protégée est une alternative viable à l’agriculture intensive qui permet en climat froid, de maintenir une production maraichère locale pendant toute l’année. Cela consiste entre autres à installer un système d’agriculture de haute technologie au sein d’un espace d’agriculture intégrée au bâtiment (eAIB) tel qu’un système de culture hydroponique empilée verticalement sous éclairage artificiel. Ce type de système requiert un environnement entièrement contrôlé où des conditions environnementales intérieures (température, humidité, intensité d’éclairage, concentration en CO2), qui favorisent la productivité agricole, sont maintenues par l’utilisation de systèmes de chauffage, ventilation et conditionnement d’air (CVCA) et d’autre systèmes. Afin d’être en mesure de maintenir ces conditions en tout temps, les systèmes CVCA doivent être dimensionné adéquatement selon les charges maximales. Ces charges sont calculées selon les règles de l’art et les gains internes sont définis de façon subjective par le concepteur ainsi que selon des hypothèses et simplifications. Toutefois, l’intégration du flux de chaleur sensible et latente induits par les plantes au calcul des charges est très peu détaillé et l’impact thermique sensible et latent des plantes est généralement négligé. L’objectif principal de ce mémoire consiste à développer une approche d’estimation de l’impact des plantes sur les charges d’un eAIB. Pour ce faire, l’impact des plantes sur les charges est évalué à l’aide d’une première étude paramétrique exploratoire. Par la suite, une deuxième étude paramétrique est complétée afin d’évaluer l’impact des plantes sur les charges maximales selon les paramètres de conception. L’approche choisie consiste à effectuer les deux études de façon subséquente à l’aide du logiciel de simulation énergétique transitoire TRNSYS 18 afin de modéliser un eAIB au sein d’un bâtiment situé en climat froid. À partir de ce modèle, les charges qui n’incluent pas l’impact des plantes, soit le cas de référence, sont évaluées. Puis, en couplant un modèle thermique de plantes (tomates ou laitues) au modèle du bâtiment, les charges qui incluent l’impact des plantes sont évaluées. La première étude montre que l’impact des plantes sur les charges est significatif pour un cas spécifique d’eAIB. Les résultats permettent d’identifier les flux de chaleur des plantes à considérer pour estimer des charges maximales pour les conditions de conception. La deuxième étude évalue l’impact des plantes sur les charges maximales d’un cas d’eAIB general pour différents paramètres généralement spécifiés par les producteurs. Les résultats montrent que l’impact des plantes sur les charges de chauffage sensible et en refroidissement latent maximales estimées est significatif. En effet, lorsque douze étagères de laitues sous éclairage artificiel sont empilées et cultivées selon une méthode de croissance à stades diversifiés, les charges estimées sont de 3,7 à 4,1 fois plus grandes en chauffage sensible et 1,7 à 6,5 fois plus grande en refroidissement latent que les valeurs de références, dépendamment des conditions d’air intérieur (température/humidité relative de 19°C/80% vs. 24°C /70%). Selon une method de croissance à un seul stade, les charges obtenues sont de 13,7 à 15,7 fois plus grandes pour la charge de chauffage sensible et de 9,4 à 19,5 fois plus grandes pour la charge de refroidissement latent que les valeurs de référence. Finalement, des flux de chaleur sensibles et latents pour les laitues sont proposés et pourraient être utilisés lors du calcul de charge.

Date	28 janv. 2019
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Danielle Monfet (Directeur(-trice))