Demlinution, 31(1979)42!9-434 6ElseviaScientic PublishingCompany, Amdedam-PrintedinTheNethedands

SE!RRESADFSSALEMEWSOLAlRE

P. BAIXGAd, P. DENIS*, H. DE CACRARD, A_ GOUZY, R. BERGER

Service des Transferts Thermiques, Centre d'Etudes I?ucl&ires de Grenoble,

85 X -. Grenoble (France)

Une serre ii distillation solaire, apte i?i la culture de manike autonow 2

partir d'une seule source d'eau de mer ou d'eau sau&tre, a St6 6tudi6e et

brevetEe au CEt?.G (1).

Le projet, la construction, la mise au point et les esssis thermiques ont

86 le fait du Service des Transferts Thermiques. Les essais agronomiques sont

conduits par le Laboratoire de Biologie V6gi%ale.

BUT

L'i&e de &part 6tait la suivante : les syst&es de dessalement solaiire

&ant difficilement justifiables 6conomiquement 2 cause de leur faible rapport

pmduction sur investissement, ils ne peuvent Ztre &veloppbs qu'essoci& 2

d'autres installations.

Les serres de culture, grosses consommatrices d'eau deuce, en sent un bon

exemple: En effet, leur investissement pmpre est ais&ent amorti ; avec un

faible surcoft d'investisoement. il est possible de leur permettre d'assurer,

elles-&es, la production de leur pmpre consommation d'eau deuce.

yes essais effect&s au CEA.G au tours de l'ande 1978 ont pen& de v&i-

fier l'exactitude des hypothbses faites sur le plan thermique : la production

d'eau douce, n&e dane les conditions t&s dfavorables du climat grenoblois,

+ C.E.A. - Paris - RP 510 - 75752 PARIS Cedex 15

* Centre d*Etudes Hucl&&res de Grenoble, Direction, 85 X - 38041 GRENOBLE

Cddex (Prance).

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430 BALLIGAITDETAL

a 6tE nettement ex&dentaire. Ces essais ont montr6 en outre que ce systGme

realisait une v&Stable climatisation de la serre : refroidissement diurne,

r&hauffement nocturne. Cette climatisation est, elle aussi, extr&nement intc-

ressante dans les r&+ns OS l'emplitude de variation quotidienne aes temp&-a-

tures ne permet pas de conduire une culture sans un systsme de chauffage et

de refroidissement (minimums nocturnes trop faibles, m&mums diurnes excessifs).

L'6conomie a'un tel syst.Sme de climatisation vient a0nc encore faciliter

l'amortissement du systtme de distillation. De plus, la climatisation obtenue

reste satisfaisante meme dans les z&es 2 t&s forte humidi6 relative oii les

systemes actuellement &on?miquement utilisables deviennent inefficaces.

PRINCIPE

Le principe retenu consiste 2 ne laisser parvenir aux cultures que la partie

du spectre du rayonnement solaire qui est utile b la photosynth&e, c'est 2

dire les rayonnements dont la longueur d'0nae est inf'rieure 2 700 nm, le

reste, soit environ 55 % de l'&ergie totale du spectre, 6tant absorb6 par un

filtre et ainsi transforme en chaleur au niveau de celui-ci. Cette chaleur est

r&up&& par l'eau 2 distiller que l'on fait s'&ouler en film mince sur les

filtres puis que l'on stocke, ainsi r&hauf&e, par stratification, ?i la partie

sup6rieure du bassin d'alimentation dent elle avait 6t6 extraite par la partie

infgrieure.

La climatisation diutne de la serre est ainsi obtenue en stockant dens le

bassin l'excbdent diurne de chaleur, l'interface eau chaude-eau froide se

dGplafgnt, au cows de la jour&e, du haut vers le fond du bsssin.

La chaleur ainsi stock6e permet d'assurer la climatisation nocturne en la

restituant 2 la serre, toujours par ruissellement de l'eau b distiller sur les

filtres (l'eau est alors pr6lev6e 2 la partie sup&ieure du bassin et restitde

2 la partie inf5rieure). Cette eau qui se trouve b une temperature supCrieure

2 l'ambiante s'&apore partiellement et vient se condenser sur la pe.roi externe

de la serre refroidie par les &perditions thermiques nocturnes. Les condensats

sont r&up&&, apres ruissellement sur cette paroi externe, par deux goulottes

&=cbes eu ras du sol ptis achemin6-s vers un r&ervoir.

L'enceinte de distillation, entre les filtres et la couverture extdrieure

oi? l'humidit.6 relative avoisine toujours 100 %,est .&pa&e, de manibre prati-

quement 6tanche, de l'enceinte de culture, sous les f'iltres, ce qui-permet de

contr6ler totalement l'humidit6 de cette aernibre.

BALLIGAND ET AL 43:

REXLIsATIOIi (cf Fig 1)

L'enveloppe extdrieure est constitu6e par une serre "tunnel" sur arceaux

tubulaires,orieniSe Est-Ouest et de profil assymgtrique afin de rgduire la zone

oh les condensats ne peuvent pas i%re ais&sent r&up&& par ruissellement. Cette

serre est couverte en poly&,hyl&xe afin de conserver la dsperdition thermique

maximale.

Une charpente m&tiilique 16g&-e, formant goutti&es de rEcup&ation, supporte

les verres filtrants sans n6cessiter de joints entre ceux-ci. En effet, l'gtan-

ch6it6 est assurge dans le sens descendant par un 16ger recouvrement des verres

et les fuites sur les bords latgraux, qui sont t&s r6duites par la fllche prise

naturellement par lel verres, sont r&up&6es par les gouttibres.

Chaque i%%nent de charpente, correspondant b une travce de la serre tunnel,

peut i%re r6gl6 rapidement en niveau, indgpendamment de ses voisins, ce qui

permet de s'affranchir d'un delicat rgglage de niveau global et de s'accomoder

dventuellement d'un sol en lbg&e pente.

La 18gZretb de la charpente et la grande surface des semelles porteuses

articuldes minimisent les mouvements li6.s au tassement du sol. La facilit6 et

surtout la rapidits du rcglage de niveau individuel permet de refaire celui-ci

a?r& un certain temps de fonctionnement, si cela s'avbre nbcessaire.

Les verres utilisds sont 2 l'&at brut pour minimiser leur co&, une campagne

de mesure ayant montr6 que leur &at de surface n'a pratiquement pas d'influence

sur la transmission de la 1umiSre.

Le problsme des dGp6ts a GtG r&olu 2 l'aide d'un velum pelable et jetable

en poly6thyl&e de 50 w pos6 directement sur les verres et sur lequel s'koule

le film mince d'eau h distiller. Ce velum, prolong6 de chaque cot6 jusqu'au sol,

assure en outre, la s6paration entre la zone de distillation et la zone de

culture.

L'gcoulement de l'eau en film mince est aliment6 par une s&ie d'aspergeurs

plac& au sommet de la charpente et il est stabilise au moyen d'un filet pose sur

le velum. Une trts bonne Spartition du film sur la totalit?? de la surface des

filtres a ainsi 6tb obtenue au prix d'une t&s faible absorption et de courbure

des interfaces eau-air dans chaque maille.

432 BALLEANDErAL

La stratification de l'eau aans la piscine de stockage impose la ri?partition

r&uli&e des dgbits de prise ou de retour d'eau sur la totslit de la surface

et du fond de la piscine. Une sErie d'&-ans immerg&, en film de poly&hylbne

perford, &ispos& horizontalement sur une structure rudimentaire. stabilise

cette stratification.

FESULTATS

Sur la serre prototype de 150 m2 construite au CEX.G, la production moyenne

journalisre d'eau deuce, au tours de I'Ctc et de l'automne 1978, a exckdg

2 l/m2/jour en atteignant jusqu'g 3,5 l/P/j les jours les plus favorables.

Nous avons pu drifier que 2: qusntitc d'eau distill&e est fonction d'une

pzut de la tempgrature de l'eau chaude stockge , qui rEsulte de l'gquilibre

thermique &es jours prdcddents, et d'autre part des &perditions thermiques

de la serre, essentiellement nocturnes &s parfois diurnes en cas de refroi-

dissement de l'atmosphare.

I1 s'est a-&r6 que, sous le climat grenoblois et, probablement, encore plus

sous les latitudes plus fiibles. le denier paramstre &tit le facteur limitant

puisque les cultures conduites sous la serre imposent une limite sup&ieure B

la ten&-ature int&ieure et done & celle de l'eau stockge.

Au plus fort de l'Ct6, sans la moindre ventilation et sans systeme de re?roi-

dissement la tempgrature intErieure n'a pas &psss8 43% (Une serre identiqce,

sans filtre et d.ans les m&es conditions, dgpassertit 60"~) et pouvait tr&

aissment Ctre abaissce par une simple asration.

A la fin de l'automne, sans chauffage, le minimum de la tempsrature intkrieure

s'est maintenu environ Pi 7OC au dessus au minimum de la tempgrature exti$ieure

(serre poly&hyl&e).

La serre "filtrait" remarquablement les "transitoires thermiques", la temp&

rature intgrieure &oluant lentement aprss un refroidissement ou un rschauffement

rapide de l'atmosph&e- Par contre la production d'eau aouce y &tait au contraire

t&s sensible : Un refroidissement rapide de l'atmosph&e entrainant un accrois-

sement de production et un r&hatifement entrainant une baisse, llamplitude aes

&wts de production pouvant atteindre 75 d de la production moyenne.

BALLIGILND ET AL 433

coNcLlJSIOB

La serre pmtotype ayant don& pleine satisfaction sur le plan thermique,

une campagne de culture (concombres) a 6td e&reprise et se poursuit actuellement:

Les premiers &sultats sont t&s encoursgeants.

Par ailleurs, le d&eloppement d'une version industrialisable, &xc rustique

et Qconomique, est en tours. FZnfLin. un processus de gestion optime4le de la

quantitc de chaleur stock6e a 6t6 dsfiai et a conduit 2 une installation simpli-

free qui n'utilise plus qu'une seule pompe de circulation de ptisssnce relative-

ment r&luite, et un automatisme rustique. Ce dispositif a fait l'objet d'une

demande de brevet.

(1) P. BALLIGAND, M. DE CACEARD, J.P. CEIAPALE, J. DAMAGlTEZ. P. DENIS. A. GOUZY. L. GROS D'AILLGR, “P_-ocEa6 de climatisation ae serres 2 l'aiae d'une eau non aouce et de distillation de cette eau et installation en ffxisant application". Brevet no 70. lOglO au 13.4.78.

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