Par Michelle Moore
La plupart d’entre nous, à un moment ou à un autre, étant enfants, avons utilisé une loupe à des fins sournoises. (Je connais peut-être quelques adultes qui le font encore). Notre objectif a peut-être été de mettre le feu à des feuilles ou même de donner à quelqu’un un « coup de chaud ». À l’époque, nous ne réalisions probablement pas que nous exploitions l’une des forces les plus puissantes de notre planète. Nous n’avions probablement pas non plus conscience que nous pouvions utiliser cette puissance pour des moyens bien plus honorables : apporter du confort, préserver nos ressources naturelles ou aider notre jardin à pousser et à mieux manger. À vrai dire, si nous le savions, à l’époque, nous nous en fichions probablement. Mettre le feu aux choses était plus amusant.
En 214 avant Jésus-Christ, un scientifique, Archimède, a exploité la puissance du soleil pour la guerre lorsqu’il a dirigé l’énergie solaire sur les mâts des navires romains envahisseurs. Les rayons intenses ont enflammé les voiles et repoussé l’invasion. Depuis Archimède, de nombreux penseurs parmi les plus progressistes ont exploité la puissance du soleil. Socrate a construit la première maison solaire connue. Il a creusé sa maison dans le sol avec de grandes fenêtres orientées vers le sud et un mur très isolé au nord. Leonardo De Vinci, comme beaucoup d’autres, a préconisé l’utilisation de l’énergie solaire pour le chauffage. Ces grands penseurs ne sont que quelques-uns de ceux qui ont cru au pouvoir de l’énergie solaire. Le potentiel reste inexploité, mais bénéficier de l’énergie solaire est étonnamment facile et peu coûteux.
En 1970, le coût moyen de l’électricité aux États-Unis était de 2,2 cents par kilowattheure (kWh). Aujourd’hui, ce coût moyen est de 10,67 cents. Le coût de l’électricité varie drastiquement à travers le pays avec des sommets allant jusqu’à 20,7 cents en 2005. Entre 2005 et les années passées, il n’y a pas de fin en vue. La collecte de la chaleur solaire pourrait réduire les coûts de chauffage traditionnels de 30 à 40 % simplement en augmentant votre masse thermique et en utilisant une couverture isolée.
Les serres, par leur nature même, sont des structures solaires. Les serres captent la lumière et la chaleur du soleil, puis emprisonnent la chaleur à l’intérieur de la structure pour créer un environnement (espérons-le) plus propice à la croissance des plantes que le monde extérieur. L’effet est similaire à celui de notre atmosphère qui piège la lumière du soleil et réchauffe la terre. Les serres utilisent ce que l’on appelle le solaire passif. Le solaire passif consiste simplement à utiliser les forces naturelles et l’exposition au sud pour obtenir de la chaleur. Croyez-le ou non, les structures solaires passives peuvent même contribuer au refroidissement si elles sont conçues correctement. Le chauffage solaire passif ne nécessite pas d’équipement coûteux ou sophistiqué, ni de grandes connaissances. En fait, à peu près tout le monde en fait l’expérience et en 2006, le prix moyen national a bondi de 28 % ! Il n’a cessé d’augmenter, jusqu’à 11 % par an, pour le rayonnement solaire passif, un jour d’été, lorsqu’on gare sa voiture au soleil. Si les fenêtres sont laissées ouvertes, il ne faut que peu de temps pour que la température intérieure de la voiture atteigne des températures insupportables, voire dangereuses. Ce n’est certainement pas l’image que vous voulez pour un environnement de serre, mais l’exemple illustre certainement la puissance du soleil.
Créer une serre solaire ne se fait pas sans un peu de travail et de planification, mais ce n’est pas difficile. Voici qui bénéficiera de l’amélioration de sa serre solaire. Toute personne qui :
– Veut diminuer son empreinte sur la planète
– Veut économiser de l’argent en chauffant sa serre ; les économies d’énergie peuvent aller jusqu’à 30-40%
– Veut avoir des aliments de meilleur goût plus souvent dans l’année
– A une exposition sud pour sa serre
-. Aime expérimenter et essayer quelque chose de nouveau
– Veut maintenir une température plus constante dans sa serre et n’a pas de chaleur ajoutée
– Veut avoir de meilleures tomates que son voisin
Quatre façons faciles d’obtenir une meilleure collecte solaire maintenant :
1. Maximisez l’orientation sud
Regardez votre cour et le soleil d’hiver. Orientez le côté de votre serre vers le sud autant que possible. Idéalement, vous aurez la plus grande surface possible absorbant le soleil. De nombreuses personnes ne peuvent pas installer une serre sur le côté sud de leur propriété en raison de contraintes d’espace, d’accessibilité ou d’autres facteurs. Si vous ne bénéficiez pas d’un ensoleillement total, essayez de maximiser la lumière en gardant à l’esprit que le soleil est plus bas sur l’horizon pendant les mois d’hiver et que l’énergie solaire la plus intense frappera le côté sud de la serre. Idéalement, le haut de la serre sera orienté selon un axe est-ouest (par exemple, l’avant de la serre est orienté vers l’est et l’arrière vers l’ouest) afin de maximiser la collecte quotidienne. L’idée est de collecter autant de rayons chauds que possible entre 10h00 et 14h00, qui fournissent la plus grande quantité de rayonnement solaire (1).
2. Augmenter la masse thermique
Il existe plusieurs matériaux couramment utilisés pour augmenter la masse thermique : la pierre, le béton et l’eau. Le gravier constitue un excellent revêtement de sol pour la serre qui augmente la masse thermique et permet également à l’eau de s’écouler. Pour une masse thermique supplémentaire, l’eau est un excellent mode de stockage de la chaleur car elle distribue la chaleur de manière très uniforme et la libère lentement. De grands récipients d’eau dans une serre diffuseront de la chaleur toute la nuit, bien après que les dernières lueurs du soir se soient estompées. La chaleur émise par les conteneurs d’eau solaires est une chaleur lente, subtile et uniforme qui contribue à maintenir une température uniforme dans la serre. Remarque : les seaux en plastique de cinq gallons ou les barils de 30 gallons fonctionnent très bien dans une serre (2). Les récipients sont remplis aux ¾ de leur capacité avec de l’eau puis bouchés hermétiquement pour interdire l’évaporation et l’humidité. Les petits seaux sont faciles à agencer pour créer une belle étagère, tandis que les grands barils font également de beaux supports pour les plantes. Le plastique noir convient bien aux récipients de stockage. Il absorbe la plupart des radiations qui frappent sa surface et transfère la chaleur à l’eau. Les récipients en inox et en cuivre fonctionnent aussi bien. Ils chauffent beaucoup plus rapidement et transfèrent une plus grande intensité de chaleur à l’eau qui absorbe ainsi plus de chaleur. Les récipients en métal peuvent ajouter des dépenses excessives et être difficiles à trouver. Je n’ai pas essayé les récipients en métal, mais je pense qu’il serait intéressant de voir un test côte à côte.
3. utiliser une surface réfléchissante pour capter plus de soleil
Diriger le plus de lumière possible vers la masse thermique peut augmenter considérablement la capacité de chauffage. En Californie, Samuel Pierpont Langley, un astrophysicien, a mené une série d’expériences solaires sur le mont Whitney (14 491 pieds) en 1881. Il était intrigué par l’énergie solaire et voulait l’étudier dans une gamme de températures. Il a gravi la montagne jusqu’à ce qu’il trouve un sol gelé. Il a alors fait bouillir de l’eau dans une casserole en cuivre posée sur le sol en utilisant uniquement des morceaux de verre (3). Faire bouillir de l’eau n’est pas l’objectif, mais concentrer un maximum de rayons sur le mur d’eau augmentera la chaleur et donc la durée de l’efficacité. Une isolation réfléchissante sur le mur nord aidera à rediriger la lumière de l’arrière de la serre vers la masse thermique, ainsi qu’à créer une lumière plus saine pour les plantes. Idéalement, les seules surfaces sombres de la serre devraient être les conteneurs de plantes et le stockage de l’eau. Le papier d’aluminium est excellent pour couvrir les structures sombres ou rediriger la lumière là où elle est nécessaire dans la serre.
Récemment, j’ai parlé avec une femme qui possédait une de nos serres dans le Montana. Elle m’a dit qu’elle était capable de faire pousser des laitues et d’autres cultures dans sa serre toute l’année malgré le fait que le sol était couvert de neige. Elle a dit que ses voisins étaient étonnés mais que son secret était la neige. La serre était placée dans un grand champ exposé directement au sud. La neige réfléchissait tellement de lumière supplémentaire dans la serre qu’elle pouvait littéralement voir (et goûter) les résultats. Vous n’avez pas besoin de neige pour que ce concept fonctionne pour vous. L’ajout de gravier blanc ou de plastique à l’extérieur de la serre réfléchira également de la lumière supplémentaire dans la structure.
4. Ajouter de l’isolation
Collecter la chaleur n’est que la première étape. Stocker la chaleur est important car elle est plus nécessaire la nuit lorsque le soleil est déjà couché. L’utilisation d’une couverture isolante est essentielle pour retenir la chaleur pour un moment où elle est nécessaire. Une isolation supplémentaire de la paroi nord peut être très efficace (voir les informations sur les couvertures ci-dessous pour connaître les propriétés d’isolation détaillées des différentes couvertures de serre). Les matériaux d’isolation tels que les nattes de fibre de verre de deux ou trois pouces d’épaisseur sont efficaces sur le mur nord. Le mur Nord transmet très peu de lumière, donc minimiser les pertes de chaleur est un compromis pour la lumière dans ce cas.
Aux États-Unis, deux mesures sont utilisées pour évaluer l’isolation, la valeur R et la valeur U. La valeur R, souvent appelée » facteur R « , mesure la rétention de chaleur d’un matériau donné. L’air est un très bon isolant, à condition qu’il soit piégé et ne puisse pas se déplacer dans l’espace. L’air chaud monte naturellement et l’air froid descend. L’air qui n’est pas hermétiquement fermé dans un espace crée une convection qui diminue les propriétés d’isolation. L’air emprisonné qui ne peut pas circuler est l’une des formes les plus efficaces d’isolation. La valeur U est l’inverse de la valeur R, ce qui signifie qu’elle mesure la perte de chaleur d’un matériau. La valeur R est le plus souvent utilisée, mais la valeur U est peut-être une meilleure mesure pour nos besoins. Plus la valeur U est faible, plus la quantité de chaleur qui traverse le matériau est faible. Pour retenir la chaleur solaire, il faut viser la valeur U la plus faible possible. Si vous connaissez la valeur R d’un matériau et que vous souhaitez la calculer, l’équation est simple : Valeur U=1/R.
Voici quelques matériaux de vitrage de serre courants et leurs valeurs R et U correspondantes :
Solexx (3,5mm) 2,10R, 0,48U (Plus d’informations sur la couverture de serre Solexx)
Polycarbonate triple paroi 8 mm 2,00R, 0,50U
Fenêtres tempête à double vitrage 2,00R, 0,50U
Polycarbonate double paroi 10 mm 1,89R, 0,53U
Polycarbonate double paroi 8 mm 1.60R, 0,63U
6 mm Polycarbonate double paroi 1,54R, 0,65U
4 mm Polycarbonate double paroi 1,43R, 0,70U
Verre simple, 3 mm 0,95R, 1,05U
Poly Film 0,83R, 1,20U
Regardons la différence de coûts de chauffage de plusieurs types de couvertures. Supposons que la seule différence entre les serres soit le vitrage. Si elle est couverte d’un vitrage de 2,1R, un peu plus de 4 000 BTU par heure sont nécessaires pour chauffer l’espace à la température souhaitée. Cette même serre recouverte d’un vitrage de 0,83R nécessitera plus de 10 000 BTU par heure. C’est 156% de plus de combustible consommé pour chaque heure de fonctionnement du chauffage ! (4)
Le solaire passif est le moyen le plus simple et le plus économique de maintenir des températures constantes dans une serre. Et quel jardinier ne recherche pas la gratuité ou le bon marché ! Les composants clés de la chaleur solaire : l’eau, le soleil et l’isolation, sont soit gratuits, soit très bon marché. Même si vous n’avez pas l’exposition sud idéale, vous pouvez bénéficier des principes que nous avons évoqués. Lorsque vous commencerez à en voir les avantages par vous-même, vous aurez presque autant de plaisir que lorsque vous étiez enfant à jouer avec la loupe.
Note : La majeure partie de cet article est axée sur l’amélioration d’une serre existante ou la modification d’un kit de serre pour fournir un stockage solaire supplémentaire. Si vous n’avez pas encore de serre et que vous souhaitez en construire une en partant de zéro, il existe de nombreuses bonnes options et conceptions. Je serais heureux de vous diriger vers d’autres ressources.
Ressources supplémentaires
Serres Solexx – lumière diffuse parfaite pour la culture des tomates
Couverture de serre Solexx – couverture à faire soi-même (DIY) facile à travailler et offrant une isolation élevée.
Contactez nos experts en serres au 1-800-825-1925 ou envoyez-nous un courriel à [email protected] pour vous aider à planifier la conception de votre serre.
Michelle Moore est la directrice générale de The Greenhouse Catalog. Elle est un Master Gardener de l’Université d’État de l’Oregon et a près de 20 ans d’expérience dans le domaine des serres. Elle vit dans l’Oregon avec son mari où ils jardinent en dehors d’une serre pour la première fois. Vous pouvez contacter Michelle à [email protected] ou vous pouvez visiter leur site Web à www.greenhousecatalog.com.
Ressources:
Ajouter de la chaleur solaire à votre maison. Robert W. Adams. Tab Books, 1979
Going Solar. Tomm Stanley. 2004
The Passive Solar Energy Book. Edward Marzria. 1979
The Greenhouse Gardener’s Companion. Shane Smith
National Sustainable Agricultural Information Service. http://attra.ncat.org/attra-pub/solar-gh.html
Statistiques électriques américaines
(1) La collecte solaire idéale est de 0,25 pied carré de matériel avec une exposition directe de 10h00 à 14h00 pour chaque pied carré
de surface au sol. Une serre de 8′ x 8′ aurait idéalement une surface solaire de 8′ x 2′. The Passive Solar Energy Book.
(2) Pour des résultats optimaux, chaque pied carré de collecte solaire, 1 pied cube d’eau est nécessaire. (environ 7,5 gallons d’eau).
(3) Going Solar par Tomm Stanley.
(4) Les hypothèses : La serre comme 288 pieds carrés de surface avec une empreinte de 8’x 8′. Les températures
sont constantes. La température extérieure de la nuit est inférieure de 30° F à celle de la serre.
