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Ventilation
longitudinale des bâtiments
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| Agdex : | 771 |
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| Date de publication : | 10/00 |
| Commande no. | 00-086 |
| Dernière révision : | 10/00 |
| Situation : | |
| Rédacteur : | Harry Huffman - P. Eng., ingénieur
en chauffage et ventilation/MAAARO; Hugh Fraser - P. Eng., ingénieur/MAAARO |
Dans les bâtiments d'élevage équipés d'un système classique de ventilation transversale, l'air entre par un mur latéral pour ressortir par le côté opposé. En revanche, dans un système de ventilation longitudinale (ou ventilation par effet tunnel), le même volume d'air est admis par un mur d'extrémité pour être évacué par l'autre mur d'extrémité et ainsi balayer le bâtiment dans le sens de la longueur. Toutes les entrées d'air sont situées dans un des murs d'extrémité (figure 1) et tous les ventilateurs d'extraction dans le mur opposé (figure 2). Cette disposition engendre un flux d'air massif qui traverse très rapidement le bâtiment, comme dans une soufflerie, et dont la vitesse, au-dessus des animaux, est généralement de 2 à 4 fois plus élevée que celle du flux créé par la ventilation transversale. La ventilation longitudinale exerce un effet bénéfique de refroidissement éolien qui rafraîchit les animaux par convection. Elle diminue le stress thermique, augmente le confort des animaux et permet de maintenir la productivité par temps très chaud.
Figure 1: Au niveau de chaque étage,
une trappe de 1,8 mètre (6 pieds) de haut court sur toute la
longueur du mur d'extrémité pour assurer la ventilation
longitudinale.
Figure 2: Six ventilateurs d'extraction sont installés sur toute la largeur de chaque étage dans le mur d'extrémité opposé aux entrées d'air.
Dans un système de ventilation transversale avec entrées d'air ajourées, la vitesse de l'air sur les oiseaux est de l'ordre de 0,25-0,50 m/s (50-100 pi/min). Avec la ventilation longitudinale, le but est de faire circuler l'air au-dessus des animaux à une vitesse de 0,5-1,5 m/s (100-300 pi/min). La plupart des producteurs installent une batterie de ventilateurs de capacité suffisante pour que la vitesse de l'air se situe dans la portion supérieure de cette fourchette. Certains bâtiments sont ventilés à des vitesses encore plus élevées et les résultats sont très bons.
Figure 3: Baisse réelle de la température
due au refroidissement éolien au-dessus des oiseaux.
La figure 3 montre la courbe de refroidissement
éolien calculée par le laboratoire de recherche avicole
de l'USDA, à l'université de l'État du Mississippi,
avec des poulets à griller de sept semaines. Cette courbe indique
que dans un poulailler où la vitesse de l'air est de 1 m/s (200
pi/min) au-dessus des oiseaux, ceux-ci croissent au même rythme
que s'ils se trouvaient dans un air immobile ou en léger mouvement
dont la température est d'un degré de moins. De même,
lorsque la vitesse de l'air est de 2 m/s (400 pi/min), l'effet de refroidissement
éolien est de 3,7 °C. Les oiseaux qui ont été
élevés dans cet essai de ventilation longitudinale, avec
une vitesse de l'air de 2 m/s, pesaient 0,5 kg de plus à 7 semaines
que les oiseaux élevés dans un local où l'air était
immobile.
Ces résultats corroborent la tendance observée dans les
élevages ontariens qui optent de plus en plus pour des vitesses
élevées de ventilation longitudinale pour les grosses
volailles. Cependant, le coût supplémentaire de l'équipement
et les dimensions des prises d'air sont des contraintes à prendre
en considération. Bien sûr, à cause du même
effet de refroidissement éolien, la ventilation longitudinale
doit être arrêtée lorsque le temps est plus frais
(moins de 15 °C dehors) ou s'il s'agit d'animaux jeunes. Habituellement,
quand on installe un système de ventilation longitudinale dans
un bâtiment neuf, le système de ventilation transversale
qui répondra aux besoins de ventilation des trois saisons plus
fraîches et des animaux plus petits et plus fragiles doit avoir
une capacité égale à 40-50 % de la capacité
nécessaire en été.
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Le système de ventilation longitudinale est dimensionné de façon à faire circuler un courant d'air massif d'un bout à l'autre du bâtiment à la vitesse de 1,0-2,0 m/s (200-400 pi/min soit 4-8 km/h). La capacité en ventilateurs qui est requise est alors simplement le produit de la superficie utile de la section transversale du bâtiment multipliée par la vitesse d'air voulue. À noter que les oiseaux élevés en parquet occupent les 30 cm (1 pi) inférieurs du bâtiment et que cette portion de la superficie transversale du poulailler n'est donc pas utilisable pour le mouvement de l'air. De même, les stalles dans les étables ou les cases dans les porcheries, etc., réduisent la superficie nette de la section du bâtiment utilisable pour l'écoulement de l'air.
En outre, quand on calcule les paramètres du système, on vise en général un renouvellement complet de l'air par minute. Le volume du bâtiment est alors égal à la capacité des ventilateurs d'extraction du système. Dans les poulaillers où les pondeuses sont en cages, le renouvellement de l'air doit souvent être plus fréquent à cause de la très forte densité d'occupation.
Quelle doit être la capacité des ventilateurs pour un poulailler de poulets à griller mesurant 18 x 91 m (60 x 300 pi) avec une hauteur sous plafond de 2,7 m (9 pi), quand on vise une vitesse (V) de l'air de 1,5 m/s (300 pi/min)?
| En unités métriques Q | = (V x S*) x 1000 = 1,5 x 18 x (2,7 - 0,3) x 1000 = 64800 L/s |
| En unités impériales Q | = V x S = 300 x 60 x (9 - 1) = 144 000 pieds cubes/minute |
Le ventilateur le plus couramment utilisé pour la ventilation longitudinale est le ventilateur de 1,20 m (48 po) de diamètre du fait de son efficacité à haut régime. En moyenne, ces ventilateurs atteignent chacun un débit d'environ 9 400 L/s (20 000 pieds cubes/minute). Par conséquent, le nombre de ventilateurs requis est égal à :
En unités métriques 64 800/9 400 = 7 ventilateurs
En unités impériales 144 000/20 000 = 7 ventilateurs
On peut également - et on doit de préférence dans certaines situations - opter pour des ventilateurs ayant un autre diamètre ou pour une série de ventilateurs de tailles différentes. À noter que s'il n'y a pas assez de place dans le mur d'extrémité pour y installer tous les ventilateurs du système longitudinal, on peut à la rigueur en installer quelques-uns à l'extrémité du mur latéral comme le montre la figure 4.
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Les entrées d'air des systèmes de ventilation longitudinale peuvent être des persiennes, des rideaux, des panneaux ou de larges trappes, dont la manoeuvre est motorisée. Pour déterminer les dimensions des ouvertures, on part du principe général qu'il faut 2 m2 d'entrée d'air par 5 000 L/s (2 pi2 par 1 000 pi3/min) de capacité de ventilateur. Étant donné que l'air n'aime pas prendre de virage, il est recommandé de situer ce type d'entrée dans le mur d'extrémité de façon que l'air frais s'engouffre directement dans le bâtiment dans la direction voulue. Comme le montre la figure 1, un panneau de 1,5-1,8 m (5-6 pi) de haut s'ouvrant sur toute la largeur du mur d'extrémité fournit la superficie nécessaire pour assurer la ventilation longitudinale des étables laitières et des poulaillers. Certains bâtiments sont équipés d'une combinaison de panneaux et d'une porte à rideau dont l'ouverture libère la superficie d'entrée d'air nécessaire.
Quelle sont les dimensions requises pour l'entrée d'air dans le poulailler de poulets à griller utilisé en exemple?
| En unités métriques S | = 2 x (Q/5 000) = 2 x (64 800/5 000) = 25,9 m2 = 1,7 m x 16 m |
| En unités impériales S | = 2 x (Q/1 000) = 2 x (14 4000/1 000) = 288 pi2 = 6 pi x 48 pi |
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La ventilation longitudinale est à utiliser strictement par temps très chaud et doit seulement être mise en route lorsque la température dépasse 21 °C (70 °F) et que le bâtiment n'abrite pas d'animaux supportant mal les courants d'air, par exemple les oiseaux de moins de 3 semaines. Comme la ventilation transversale traditionnelle, la ventilation longitudinale doit être réglée de façon à se mettre en marche automatiquement et à passer au palier suivant au fur et à mesure que la température s'élève dans le bâtiment. En général, on emploie 2 ou 3 paliers de ventilation : le premier palier déclenche le fonctionnement des deux ou trois premiers ventilateurs; le palier 2 met en route une autre paire de ventilateurs et le palier 3, les ventilateurs restants. Le réglage doit permettre que le refroidissement éolien soit moins élevé s'il s'agit d'animaux jeunes et aussi durant la nuit lorsque la température extérieure baisse.
Normalement, pour que la ventilation longitudinale donne son plein effet, il faut que le système de ventilation transversale soit complètement fermé - les ventilateurs des murs latéraux sont à l'arrêt et les panneaux des entrées d'air sont fermés. N'oubliez pas que le principal objectif est d'évacuer l'air chaud du bâtiment aussi rapidement que possible sans mélanger et brasser outre mesure la couche d'air plus chaud stagnant près du plafond.
Il y a une température limite à partir de laquelle la ventilation longitudinale est nuisible. Lorsque l'air est à plus de 40 °C (104 °F), un mouvement excessif aura pour effet d'aggraver le stress thermique des animaux parce que la température de l'air est égale ou supérieure à leur température corporelle. Ce genre de chaleur sévit plus souvent dans le sud des États-Unis et une certaine forme de rafraîchissement par évaporation doit alors être ajoutée au système pour abaisser la température effective.
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Autant que possible, il faut que les entrées d'air soient situées
dans le mur d'extrémité. L'air ne tourne à 90 degrés
que s'il y est forcé. Si une partie des entrées d'air
est située dans le mur latéral, le flux d'air qu'elle
génère s'écoulera d'abord tout droit en direction
du mur latéral opposé et non dans l'axe longitudinal du
bâtiment. Ce flux d'air perpendiculaire finit ensuite par changer
de direction sous l'effet des ventilateurs d'extraction, mais il laisse
une zone d'air stagnant le long du mur latéral logeant l'entrée
d'air. Dans certains cas, la pose de déflecteurs aide l'air qui
entre à changer de direction. Voir la
figure 4.
Figure 4: Plan d'étage montrant la zone d'air stagnant causée par l'emplacement des entrées d'air de la ventilation longitudinale.
La salle de service ou le sas d'entrée doit être situé à l'extérieur du bâtiment principal, comme le montre la figure 1, pour que toute la longueur du mur d'extrémité soit disponible pour l'entrée d'air. Si elle est à l'intérieur, la salle de service non seulement réduit la longueur disponible sur le mur d'extrémité, mais elle peut empêcher l'air de balayer le mur latéral où elle se trouve sur une distance importante. Étant donné qu'un flux d'air libre se disperse selon un angle d'environ 10 degrés, un sas de service de 2,4 m (8 pi) de large empêchera la ventilation de la zone située sur le mur latéral sur une distance d'au moins 14 m (46 pi). (Voir la figure 5.) Les essais réalisés à l'aide de fumigènes montrent que cette distance peut être encore plus grande à cause de la lenteur du déplacement de l'air et des remous qui s'observent dans la zone située dans le prolongement du sas de service. S'il faut absolument que le local de service soit à l'intérieur, il faut alors le situer de préférence près des ventilateurs d'extraction et en face des prises d'air du système de ventilation d'hiver pour réduire au minimum son effet d'obstruction.
Figure 5: Plan d'étage montrant la zone d'air stagnant due à l'obstruction créée par la salle de service.
Des vents forts soufflant de biais sur l'entrée d'air de la ventilation longitudinale peuvent faire dévier le flux d'air et l'envoyer en direction d'un mur latéral du bâtiment. (Voir la figure 6). Dans ce cas, il peut arriver que l'autre côté du bâtiment reçoive très peu d'air. Quand on fait la comparaison entre une vitesse du vent extérieur de 20 km/h (12,5 mi/h) et la vitesse habituelle de l'air dans un système de ventilation longitudinale, soit 6 km/h (3,8 mi/h), on comprend que le vent est capable d'influer sur le flux d'air à l'intérieur du bâtiment. Quelquefois, on peut corriger le problème en ouvrant les panneaux des entrées d'air situées dans le mur latéral privé d'air. L'utilisation de panneaux déflecteurs sur l'entrée d'air de la ventilation longitudinale permet également d'atténuer le problème.
Figure 6: Plan d'étage montrant le trajet oblique de l'air sous l'effet du vent extérieur.
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Les oiseaux élevés en parquet ont tendance à s'agglutiner du côté où l'air entre, ce qui engendre un problème de surpopulation dans cette partie du bâtiment. On peut empêcher cette migration en installant des cloisons basses à intervalles d'environ 30 m (100 pi). En général, on utilise des cloisons en lattes ou en grillage qui mesurent 30-45 cm (12-18 po) de haut et qui sont amovibles.
Dans bien des cas, les poulets à griller sont soumis à un régime particulier d'éclairement et ne sont exposés à aucune lumière vive tant que la ventilation longitudinale n'a pas été mise en marche. Au moment où les ventilateurs d'extraction entrent en action et que l'entrée d'air s'ouvre, le niveau de luminosité s'élève fortement dans le bâtiment. Les oiseaux qui ne sont pas habitués à cette clarté peuvent être pris de panique et courir précipitamment pour s'éloigner à la fois de la lumière et des ventilateurs. Cette réaction qui provoque l'entassement des oiseaux dans la partie médiane du poulailler serait responsable d'une certaine mortalité par étouffement. Certains vétérinaires croient aussi que cette réaction est responsable de nombreuses blessures cutanées et des infections auxquelles elles donnent lieu. Il est important d'exposer les oiseaux à une luminosité plus forte avant d'utiliser la ventilation longitudinale. Certains éleveurs mettent en oeuvre la ventilation longitudinale de façon très progressive avant que ne vienne le temps de s'en servir à plein régime, de façon à accoutumer les oiseaux à ce système différent de ventilation.
Une méthode simple pour augmenter la vitesse de l'air au niveau des oiseaux sans augmenter le nombre de ventilateurs assurant la ventilation longitudinale consiste à suspendre au plafond, à intervalles de 12-25 m (40-80 pi), sur toute la largeur du bâtiment, des rideaux ou des panneaux déflecteurs pour réduire la section transversale du bâtiment. C'est une solution efficace dans les bâtiments anciens sans plafond. On ne doit cependant pas laisser l'air dépasser la vitesse de 2,5 ou 3,0 m/s (500 ou 600 pi/min) pour ne pas réduire le rendement des ventilateurs.
La ventilation longitudinale par effet tunnel est une méthode très efficace pour atténuer le stress thermique chez les animaux et améliorer leur performance zootechnique par temps très chaud, mais elle demande à être conçue avec soin pour que son fonctionnement soit pleinement satisfaisant.
Nous remercions le Secrétariat d'État pour sa contribution financière à la réalisation de la présente fiche technique.
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