Bâtiments d’élevage : s’adapter aux enjeux de demain
Les bâtiments d’élevage sont un enjeux pour demain. En effet, en agriculture, le bâtiment du futur se conformera à trois exigences majeures.
- Le respect du bien-être animal est fondamental pour garantir les performances des animaux et être en adéquation avec les politiques agricoles et l’opinion publique.
- La maîtrise de l’utilisation de l’énergie revêt une nécessité économique (renchérissement des ressources), environnementale (prélèvement des ressources fossiles et émissions de gaz à effet de serre), et politique (objectifs internationaux, Grenelle de l’environnement).
- Enfin, il ne faut pas négliger le bien-être de l’éleveur, mais cet aspect sera peu développé ici car il concerne essentiellement les équipements du bâtiment d’élevage.
En agriculture, le bâtiment du futur se conformera à trois exigences majeures :
- Le respect du bien-être animal est fondamental pour garantir les performances des animaux et être en adéquation avec les politiques agricoles et l’opinion publique.
- La maitrise de l’utilisation de l’énergie revêt une nécessité : économique (renchérissement des ressources), environnementale (prélèvement des ressources fossiles et émissions de gaz à effet de serre), et politique (objectifs internationaux, Grenelle de l’environnement).
- Enfin, il ne faut pas négliger le bien-être de l’éleveur. Mais, cet aspect sera peu développé ici. Car, il concerne essentiellement les équipements du bâtiment d’élevage.
Limiter les dépenses énergétiques et favoriser le bien-être animal
Exposition du bâtiment et organisation générale
Le positionnement du bâtiment impacte les consommations énergétiques. L’orientation doit idéalement être perpendiculaire aux vents dominants. De plus, cette exposition optimise la ventilation naturelle. Le choix d’un lieu sain, sec et bien drainé augmente le confort des animaux. Ce choix réduit également l’apparition de problèmes sanitaires. Cela évite en outre le vieillissement accéléré des matériaux. Les courants magnétiques liés aux nappes phréatiques entrainent des effets indésirables sur les animaux. Voilà pourquoi, en amont de la construction, l’intervention d’un géobiologue, pour détecter ces courants, est donc conseillée.
En ce qui concerne l’organisation générale du bâtiment, viser à optimiser le temps de travail et limiter les déperditions énergétiques dans les bâtiments confinés et chauffés. Par exemple : favoriser une exposition sud et le regroupement des stades chauffés, préférer un couloir en contour qui jouera le rôle de tampon thermique.
Enfin, les exploitations sont en évolution constante. Il est donc judicieux de prévoir un bâtiment modulable (ex : SHED ou TOIT USINE).
Dimensionnement et choix des matériaux constituant la coque du bâtiment.
L’utilisation de l’informatique dans le métrage permet de dimensionner précisément les matériaux. On recommande des matériaux :
- ayant un impact faible sur l’environnement,
- produits localement,
- permettant un entretien aisé et recyclables.
Dans un bâtiment chauffé (porcherie ou poulailler), on choisira alors des matériaux à forte inertie thermique comme la brique. L’isolation doit être renforcée pour des animaux fragiles. Cette dernière permet d’éviter les déperditions énergétiques et favoriser le confort des animaux. A la réception des travaux, la réalisation d’un diagnostic thermique est donc conseillée.
Eclairage et ventilation au naturel
Les exigences de lumières sont liées :
- aux besoins de production (exigences physiologiques comportementales),
- au respect du bien-être animal,
- au confort des intervenants.
Dans les stabulations, la tendance est à l’ « ouverture » : disparition des parois latérales, apparition de translucides en faitage ou, sur les toits de bâtiments usine, translucide ou filets brise-vent sur la petite pente. Ces grandes ouvertures facilitent en outre la ventilation du bâtiment générale.
En bâtiments confinés, il faut trouver un équilibre entre apport de lumière et perte d’isolation. Il faut donc privilégier des matériaux isolants (double panneaux en polycarbonate).
Il y a une mise au point récente de systèmes de ventilation simples. Par exemple : le RED CLOUD de COW HOUSE, système d’air sous pression. Un ventilateur silencieux souffle de l’air en permanence de l’extérieur vers l’intérieur du bâtiment. Grâce à cet apport constant d’air frais, une surpression se produit. Le renouvellement du volume total dans le bâtiment se fait trois à quatre fois par heure, sans courant d’air. Le flux d’air permet, en outre, de maîtriser l’hygrométrie et de garantir une ambiance saine.
L’éclairage artificiel est associé à des luminaires économes en énergie, comme les LES. Les cellules photoélectriques permettent la complémentarité entre l’éclairage naturel et artificiel. Ces dernières capteront donc le niveau de luminosité extérieur pour déclencher ou non l’éclairage artificiel.
La domotique pour orchestrer l’ambiance générale
La maîtrise de l’ambiance est l’un des points clef de la performance technique mais aussi des consommations énergétiques pour les productions hors-sol. Ainsi, le régulateur assure une bonne adéquation entre le chauffage, la ventilation, le refroidissement (brumisateurs) et les exigences bioclimatiques des animaux. Le régulateur a, en outre, une fonction de traçabilité et de comptage. Il peut déclencher des alarmes en cas de dysfonctionnement. Ces relevés associés aux paramètres d’ambiance permettent de mieux comprendre le fonctionnement du bâtiment, ainsi que les nombreux facteurs interagissant sur les consommations d’énergie. Cet outil apporte un gain de temps considérable pour l’éleveur. Il n’est donc plus obligé de se rendre constamment dans le bâtiment. Par ailleurs, c’est un outil d’aide à la décision qui permet à l’éleveur de piloter plus finement son élevage.
Recycler l’énergie consommée
Récupérer les calories de l’air pour chauffer le bâtiment
Quel que soit le type d’échangeur thermique considéré, ils ont tous l’avantage de récupérer des calories pour les restituer au bâtiment, en atténuant les amplitudes thermiques.
Echangeur de chaleur air/air :
Dans un bâtiment hors-sol fermé, il est nécessaire de renouveler l’air par ventilation pour évacuer l’humidité et les gaz. D’où l’obligation de chauffer le bâtiment. L’échangeur de chaleur prélève une partie de la chaleur contenue dans l’air vicié. Puis, il le transférer à l’air neuf entrant sans contact direct, c’est à dire entre les deux masses d’air. L’installation d’un échangeur de chaleur permet une économie de gaz. L’économie est en moyenne de 30 % en poulailler et de 60 à 80 % en porcherie. L’échangeur de chaleur génère, en revanche, une légère augmentation de la consommation électrique. Il réduit le taux d’hygrométrie, ce qui améliore les conditions d’ambiance dans le bâtiment. Il y a actuellement une tendance pour les échangeurs de chaleur. Ils sont facilement démontables pour être nettoyés.
Pompe à chaleur :
Systèmes composés de deux échangeurs thermiques et d’un liquide caloporteur, permettant de puiser l’énergie dans une source de chaleur (sol, laveur d’air, réacteur biologique) pour la restituer ensuite dans le bâtiment. La chaleur récupérée peut, selon les cas :
- produire de l’eau chaude sanitaire,
- alimenter un circuit de chauffage (boucle d’eau chaude)
- ou encore assurer le chauffage des bâtiments grâce à des ventilo-convecteurs.
Compte tenu de l’intérêt environnemental de la technique et de la réduction de la consommation électrique (environ 50 %), ce procédé est un levier d’action intéressant.
Echangeur de chaleur sol/air ou puits canadien :
Ce système utilise l’inertie thermique du sol qui augmente avec la profondeur. Il a un double avantage :
- récupération des calories du sol en hiver pour chauffer
- et capacité à rafraichir le bâtiment l’été.
Les échanges thermiques entre l’air et le sol se font via des tuyaux enterrés à deux mètres de profondeur. Cette technique a des rendements très intéressants dans les cas de températures extrêmes mais elle exige beaucoup de surface et d’investissements.
Récupérer les calories dégagées par le compost des déjections animales :
Les fumiers stockés entrent en fermentation et sont exothermiques pendant une durée assez longue. La récupération de la chaleur est faite par contact/conduction. Elle se fait alors avec une plateforme et des couloirs bétonnés équipés d’un réseau de canalisations d’eau (planchers chauffants). L’eau du réseau monte en température. Les circulateurs l’acheminent, en fonction des besoins de chauffage des animaux, vers le plancher chauffant du bâtiment (sol bétonné et isolé dans lequel circulent les canalisations d’eau). Les premiers résultats d’un poulailler équipé de ce système indiquent une économie de gaz de l’ordre de 30 %. On ne connaît pas encore les dépenses énergétiques liées à l’utilisation de l’électricité et de fuel pour déplacer les effluents sur la plateforme de compostage.
Récupérer les calories du lait pour chauffer l’eau
Le bloc traite nécessite du froid d’une part (pour le refroidissement du lait) et de la chaleur d’autre part (pour la production d’eau chaude). Le principe du récupérateur de chaleur consiste à faire circuler un fluide frigorifique qui se réchauffe au contact du lait et libère ensuite ses calories au contact de l’eau. Ainsi, le tank consommera moins d’électricité pour refroidir le lait et le chauffe-eau consommera moins d’électricité pour chauffer l’eau. Sur le même principe, on peut utiliser un prérefroidisseur de lait. Il sera alors situé avant l’entrée du lait dans le tank. Le débit de lait est rapide et sur de courtes périodes (au moment de la traite uniquement). L’eau est donc moins chauffée. Des bacs d’abreuvement à destination des vaches récupèrent l’eau. Les vaches réduiront ainsi leurs déperditions énergétiques en buvant une eau tiède.
Récupérer la chaleur sous-toiture
Dans le cas d’un bâtiment fermé et isolé, il s’agit d’utiliser la masse d’air située entre l’isolant du plafond et la couverture du bâtiment. En effet, l’air peut y être plus chaud qu’à l’extérieur, ce qui permet de moins refroidir le bâtiment pendant les cycles de ventilation. L’air passe par la sous-toiture, entre l’isolant et les plaques de couverture. Il se réchauffe donc avant d’être introduit dans le bâtiment. On peut en outre disposer ces échangeurs en-dessous des panneaux photovoltaïques qui émettent eux-mêmes de la chaleur. Ainsi, il y a une amélioration du rendement des panneaux. Grâce à ces équipements, il est plus facile et moins couteux d’augmenter les débits de ventilation. Il y a donc une amélioration des circuits d’air dans les bâtiments. Enfin, la tenue de litière est facilitée.
Synthèse
Par similitude avec les constructions à basse consommation d’énergie (BBC) dans l’habitat, les bâtiments d’élevage à basse consommation d’énergie (BEBC) doivent, à travers leur structure, leur organisation et leurs équipements, permettre de minimiser les consommations d’énergie en-dessous d’un certain seuil défini en fonction du type d’élevage et de la zone géographique. Il faut pour cela :
- limiter les dépenses énergétiques via l’exposition et les matériaux de construction du bâtiment,
- utiliser à bon escients des ressources naturelles que sont l’air et la lumière,
- prendre en main des outils de régulation d’ambiance.
En outre, il est nécessaire de recycler une partie de l’énergie consommée via des systèmes d’échangeurs. Ces derniers permettent de chauffer des bâtiments confinés ou de chauffer l’eau de la salle de traite.
Aujourd’hui, le projet « conception de bâtiments d’élevage innovants à énergie positive », mené par des instituts de recherche du domaine de l’élevage, ambitionne d’adapter la démarche venant du tertiaire (BEPOS) aux bâtiments d’élevage. Il s’agit de réaliser un BEBC et de compenser les consommations d’énergie restantes par la production d’énergies renouvelables (méthanisation, photovoltaïque, combustion des déjections…).
En 2016, le GIE Bretagne et l’ADEME lancent un appel à projet bâtiments innovants InnoBEL Conception Bretagne. Il s’agit de soutenir des projets bâtiments vaches laitières, porc ou volailles mettant en œuvre des innovations pour la maitrise de l’énergie et la préservation de l’environnement. Un maximum de dix projets sera éligible chaque année. Les aides sont destinées :
- à l’équipe projet incluant concepteurs et constructeurs,
- ou à la mise en place d’équipements de suivi et de mesure pour l’évaluation des économies d’énergie.
Ce projet montre que l’innovation dans le bâtiment passe par une volonté de progrès et une concertation de l’ensemble des acteurs : éleveur, concepteur et les différents corps de métier de la construction.
Bibliographie
« Le bâtiment d’élevage à basse consommation d’énergie » IDELE, ITAVI, IFIP, Réseau Chambre d’Agriculture 2012.
« Guide du bâtiment d’élevage à énergie positive (BEBC+) » IDELE, ITAVI, IFIP, Réseau Chambre d’Agriculture, Région Bretagne, Région Pays-de-la-Loire, 2013.
« Eco-construire un bâtiment d’élevage-Guide technique » IDELE, ITAVI, IFIP, Réseau Chambre d’Agriculture, ADEME, 2011 Collection Méthodes et Outils.
« Charte de qualité bâtiments bovins 2016 » GIE Bretagne, juillet 2016
« Bâtiments bovins en Italie du Nord – Voyage d’études Comité Régional Bâtiment » GIE Bretagne, Réseau Chambre d’Agriculture, 2013
Sites internet :
Web-Agri : http://www.web-agri.fr/ (Consultation palmarès INNOV SPACE 2015 et 2016 et articles associés).
Entretiens téléphoniques :
Bertrand RIFFIER, Commercial Entreprise JAMES,
Ludovic BAZIN, Conseiller Bâtiment Entreprise CLASEL,
Gérard AMAND, Pôle Bâtiment, Matériel, Energie ITAVI.
Retrouvez toutes nos publications sur les bâtiments d’élevage sur notre site internet.
