The natural ventilation augmented cooling (NVAC) greenhouse: design development, analysis of greenhouse climate, and plant response

Les serres créent un environnement de croissance optimal pour la culture végétale. Ce projet de recherche a identifié les défis actuels qui existent au sein de l’industrie de la culture en serre et a mis au point un nouveau type de serre. Cette serre fait l’objet d’une nouvelle méthode de refroidissement pour utilisation dans les climats chauds. Un accent a été mis sur la facilité d’accès à la technologie et à l’efficacité énergétique et de l’utilisation de l’eau. Le résultat est la serre à ventilation naturelle avec refroidissement augmenté (VNRA). La serre VNRA est naturellement ventilée et son environnement est amélioré en augmentant les effets du vent et de la flottabilité de l’air sur la masse d’air intérieure avec un système de brumisation à basse pression stratégiquement installé. La structure de la serre est composée de hautes parois latérales, d’ouvertures latérales surdimensionné, d’une ouverture de toit en longueur et d’un toit additionnel placé à l’intérieur. Le système de brumisation est situé au-dessus du niveau des gouttières de la serre et vaporise un brouillard d’eau dans une direction horizontale dans l’espace créé par le toit intérieur et le toit dominant extérieur. Le toit intérieur guide l’air refroidi vers l’espace principale de la serre et empêche les gouttelettes d’eau de la brumisation d’atteindre le feuillage. Des prototypes ont été construits 1) sur le Campus Macdonald de l’Université McGill à Ste-Anne-de-Bellevue, QC, Canada, 2) à Trents, à la Barbade et 3) dans l’environnement contrôlé de la serre de recherche sur le Campus Macdonald. Dans sa conception finale, sous conditions extérieures typiques, la serre VNRA a fourni de 1,3 à 3,6 °C de refroidissement lorsque comparée aux températures extérieures. L’humidité relative a été augmenté par 5,7 à 17,7 %. Les répercussions, en termes d’effet sur la température intérieure, ont été rapides, avec de 3,3 °C de refroidissement dans les 120 secondes suivants l’activation du système VNRA. Le system VNRA n’utilise pas plus de 5,6 % de l’électricité nécessaire pour la fonction d’un système de refroidissement ‘pad and fan’, dans une serre comparable. Sous des conditions de vents faibles dans un environnement contrôlé, la performance de refroidissement de la serre VNRA a varié de 1,9 à 12,6 ° C alors que l’humidité a augmenté de 1,4 à 31,2 % par rapport au conditions ambiantes sans refroidissement. La serre a également été en mesure de réduire le ‘vapor pressure deficit’ (VPD) de 0,3 à 4,9 kPa par rapport au conditions ambiantes sans refroidissement. Il a été démontré que la serre NVAC peut fournir un mouvement d’air dans la serre à des vitesses allant jusqu'à 0,40 m/s, sans l’utilisation de ventilateurs. La serre VNRA offre un climat amélioré en termes de stress apporté à la plante. Contrairement à l’état des plants sous des conditions de haute température, sous les conditions de la serre VNRA, le taux de photosynthèse (Pn) de plants de poivron (Capsicum annumm, var. ‘Bell Boy’) était 28 % plus élevé, et la fluorescence de la feuille (Fv/Fm i.e. ratio de fluorescence chlorophyllienne) n’a pas été réduit. Le taux de transpiration des plants de poivrons a été réduit de 31%, mais n’a pas été complètement refoulé. Par la mesure des variations de croissance à court terme des fruits sur les plants de tomates, les effets apportés par la serre VNRA sur les fruits a été comparé aux conditions de hautes températures. Le system VNRA offre des avantages tel que la prévention du mouillement du feuillage. Le système VNRA peut être utilisé pour de courtes périodes ou en continu, au besoin, pour abaisser la température intérieure de la serre. Les conditions climatiques particulières du site où la serres VNRA se trouve, tels que les conditions de vent (présence de rafales de vent, par exemple) et les variations naturelles de température et d’humidité relative, doivent être considérées comme elles jouent un rôle important dans la performance de la serre.

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