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Zoom sur la serre bioclimatique : principes, avantages…

serre bioclimatique

par Antoine de France Serres

Le

- Mis à jour le

Une serre bioclimatique ou serre solaire passive est un outil fréquemment utilisé dans les régions froides ou montagneuses. Quels sont ses avantages et comment en fabriquer une avec une simple serre de jardin ?

Qu’est-ce qu’une serre bioclimatique ?

Une serre classique non chauffée dite « serre froide » est très efficace pour capter l’énergie solaire en journée et chauffer les végétaux qui se trouvent à l’intérieur.

En revanche, la plupart des serres ne parviennent pas à retenir la chaleur captée. Lorsque le ciel est couvert ou qu’il fait froid la nuit, la température à l’intérieur de la serre chute pour être à peu près égale à la température extérieure le lendemain matin.

La serre bioclimatique répond donc à trois objectifs :

  1. Emmagasiner la chaleur créée en journée
  2. Restituer cette chaleur lorsque la température baisse
  3. Conserver au mieux la chaleur

Ce principe d’énergie solaire passive n’est pas nouveau, c’est le même que celui employé dans la construction d’habitats passifs depuis plusieurs décennies.

Avantages d’une serre bioclimatique

Une serre bioclimatique offre de nombreux avantages :

  • Allongement de la période de culture (jusqu’à un mois de précocité gagné)
  • Elimine le risque de gel sous serre, en particulier au printemps et jusqu’aux Saints de glace
  • Contribue à limiter la chaleur à l’intérieur de la serre en été
  • La culture en hiver de certains légumes est possible : laitue, épinard et autres légumes-feuilles
  • Les serres bioclimatiques ne consomment aucune électricité ou autre source d’énergie externe
  • Elle ne nécessite ni panneau solaire, ni chauffage externe

Une serre bioclimatique est donc une serre qui se maintient chaude plus qu’elle ne réchauffe. Et cela sans consommation d’énergie électrique ou fossile. La seule énergie utilisée est l’énergie renouvelable du soleil, d’où l’appellation commune de serre solaire passive.

Comment fonctionne une serre bioclimatique ?

La rétention d’énergie est un domaine dans lequel les serres bioclimatiques excellent. La plupart des modèles disposent d’un mur isolé au nord tandis que la face sud laisse bien passer la lumière.

Pourquoi ? Parce que dans l’hémisphère nord, la plupart des rayons du soleil entrent par le vitrage orienté vers le sud.

En journée, l’énergie solaire est captée par la serre au moyen d’une « masse thermique ».

Pour bien capter la chaleur, cette masse thermique est généralement :

  1. Volumineuse
  2. Offre une grande surface d’exposition aux rayons du soleil ou une grande surface d’exposition à l’air ambiant de la serre
  3. De couleur sombre
  4. Constituée d’un matériau dense

La serre elle-même doit répondre à quelques conditions :

  1. Être bien orientée, généralement alignée dans le sens Est-Ouest, la face sud exposée au maximum aux rayons directs du soleil
  2. Être bien isolée pour minimiser la perte de chaleur (lire l’encart ci-dessous sur le « coefficient R »)

Isolation et valeur « R »

La valeur R mesure l’efficacité d’isolation d’une structure. Plus cette valeur R est élevée, plus le matériau est isolant. Par exemple, un mur de maison standard isolé par de la fibre de verre a une valeur approximative de 30.

Pour une serre de jardin, cette valeur R va dépendre de la nature du revêtement.

Type de revêtementValeur « R »
Verre simple de 3 mm0,95
Polycarbonate double paroi de 4 mm1,43
Polycarbonate double paroi de 6 mm1,54
Polycarbonate double paroi 8mm1,60
Polycarbonate triple paroi 8mm2
Polycarbonate triple paroi 16 mm2,50
Polycarbonate cinq parois 16 mm3,2
Capacité d’isolation de différents revêtements de serre

Comparé au mur isolé de votre maison, une paroi de serre en polycarbonate à double paroi perd donc 20 à près de 30 fois plus de chaleur !

Les différents types de serre bioclimatique

1) Serres 3 murs en dur

Les serres 3 murs possèdent un mur en dur côté nord. Ce mur solide peut être constitué d’un mur en pierre ou en parpaings. Le mur peut également être le mur d’une maison (on parle alors de « serre adossée »). Pour être efficace, l’habitation en question doit posséder une orientation favorable.

Le saviez-vous ? Exemple des serres chinoises

En Chine, les serres 3 murs en dur exploitant l’énergie solaire sont très répandues, et ce depuis les années 80.

Assez rudimentaires, ces serres sont équipées d’un mur en terre crue ou en parpaings au nord et aux extrémités, parfois recouvert d’un film plastique noir pour capter davantage de chaleur. Leur face sud exposée a la forme d’un demi-tunnel recouvert d’une bâche plastique.

La particularité des serres chinoises est de posséder une couverture thermique qui peut être déployée la nuit de façon à limiter la perte de chaleur.

serre bioclimatique chinoise
Serre bioclimatique chinoise
serre solaire passive chinoise
Pour davantage capter la chaleur, les murs des serres chinoises sont fréquemment recouverts de plastique noir

2) Serre tunnel avec masses thermiques

Ce type de serre bioclimatique est une simple serre tunnel dans laquelle sont installées des masses thermiques.

Les masses thermiques sont le plus souvent :

– Un mur constitué de bidons ou de fûts remplis d’eau. La chaleur emmagasinée provient de l’exposition directe des bidons aux rayons du soleil (d’où l’importance d’opter pour des fûts de couleur sombre).

fûts dans serre solaire passive
Mur de bidons remplis d’eau

– Des tables de culture constituées de bidons d’eau. La chaleur emmagasinée provient alors de l’air ambiant et sera restituée par convection. L’inconvénient d’utiliser les masses thermiques comme table de culture étant qu’elle empêche la culture au sol.

tablette sur bidon dans serre bioclimatique
Tables de culture constituées de bidons d’eau

3) Serre enterrée « Walipini »

Les serres souterraines sont essentiellement utilisées en montagne. Elles sont utilisées depuis des décennies en Amérique du sud (Pérou, Chili, Argentine…) où elles portent le nom de Walipini (« lieu de chaleur » en aymara, une langue amérindienne).

serre walipini
Intérieur d’une serre souterraine « Walipini »
détail serre walipini
Vue en coupe d’une serre « Walipini »

D’autres types de serre bioclimatique pourraient être listés, telles que les serres géothermiques qui utilisent la température du sol à l’aide d’une pompe à chaleur. Utilisées par les professionnels, ces serres restent marginales et sont beaucoup trop chères pour des jardiniers amateurs.

Construction d’une serre bioclimatique

Préalables à la construction

L’emplacement de votre serre bioclimatique doit répondre à certains critères pour être véritablement efficace :

  • L’emplacement choisi doit être suffisamment exposé au soleil. Comptez un minimum de 6 heures de soleil par jour au mois de janvier
  • Vérifiez qu’aucun obstacle ne viendra occulter les rayons du soleil (arbre, maison voisine…)
  • Privilégiez les zones bien protégées du vent
  • Le terrain ne doit pas être trop humide
  • L’orientation Est-Ouest doit être privilégiée, mais cette règle peut varier si vous habitez une région exposée à certains vents dominants (par exemple dans la vallée du Rhône ou le mistral impose une orientation de la serre sur un axe Nord-Sud)

Structure

Les serres en dur impliquent une structure faite de matériaux lourds. Vérifiez toujours la réglementation en vigueur pour savoir si vous avez bien l’autorisation de construire.

Structure avec mur porteur

Si le mur porteur servira également de masse thermique, optez pour des pierres, des parpaings. À l’inverse (cas plus simple), si la masse thermique est constituée de barils ou de fûts remplis d’eau et peints en noir, la structure peut être plus légère de type bois.

Les murs des extrémités et la face exposées au soleil seront de préférence en polycarbonate alvéolaire (voir notre catégorie plaques polycarbonate pour serre)

Structure légère

Le plus simple est d’utiliser une serre tunnel munie d’une bâche thermique diffusante. la transmission lumineuse est excellente et sera idéalement répartie à l’intérieur de votre serre bioclimatique.

Inconvénients :

  • Une serre tunnel souffre d’une mauvaise isolation. Vous devrez ajouter un écran thermique pour limiter la perte de chaleur.
  • Vous devrez veiller à l’aération de la serre. A trop vouloir isoler, vous risquez la condensation et les maladies qui l’accompagne.
  • Vous perdrez beaucoup de surface de culture en mettant trop de fûts d’eau dans votre serre. Optez pour une serre tunnel suffisamment grande : une serre 18m2 sera plus appropriée qu’une serre 9m2.

Choix de la masse thermique

Masse thermique de type fûts

Les fûts plastiques conduisent moins efficacement la chaleur que les fûts métalliques.

Quelques précautions :

  • Peignez-les en noir pour augmenter leur capacité d’absorbance.
  • Isolez-les du sol pour éviter qu’ils ne rouillent.
  • Evitez de trop les coller les uns des autres, et laissez suffisamment d’espace avec le mur de la serre. Ils capteront ainsi d’autant mieux la chaleur de l’air.
  • Evitez de trop les remplir : si vous laissez la serre ouverte un jour de grand froid, ils risquent d’être endommagés par le gel.

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