Rénovation aéraulique d'une serre maraîchère en Occitanie

La rénovation aéraulique serre maraîchère documentée ici porte sur une exploitation de 2 500 m² en Occitanie (zone H3). La mission a combiné un diagnostic terrain, un bilan hygrique calculé et un dimensionnement de déshumidificateur thermodynamique.

Cette étude de cas illustre la méthode appliquée par Praxis Énergie Serres pour traiter un problème d'humidité excessive dans une serre à culture de tomate. Les données d'identification de l'exploitation ont été anonymisées par accord avec l'exploitant.

Contexte et problématique de l'exploitation

L'exploitation a contacté Praxis Énergie Serres après deux saisons consécutives marquées par des pertes de production liées au botrytis. Le problème se manifestait principalement en automne et au printemps, lors des journées à fort ensoleillement suivies de nuits fraîches.

Caractéristiques de la serre

La serre est une structure verre simple vitrage de 2 500 m², orientée nord-sud. La culture principale est la tomate grappes en cycle long (octobre à juillet). Le système de chauffage existant est une chaudière gaz de 350 kW alimentant un réseau de tuyaux nourriciers.

Le système de déshumidification en place avant intervention se limitait à un renouvellement d'air par aération de toiture motorisée. Le débit maximal d'aération était de 30 000 m³/h, actif dès que l'humidité relative dépassait 80 %.

La consommation annuelle de gaz était de 180 MWh, dont une part estimée à 20-25 % attribuée au chauffage compensatoire de l'air froid entrant lors des aérations nocturnes.

Problèmes constatés avant intervention

Les relevés de l'exploitant montraient une humidité relative nocturne dépassant 90 % pendant 60 à 80 nuits par an. Ces épisodes d'humidité excessive favorisaient le développement du botrytis sur les grappes en formation et sur les tiges.

Le taux de pertes lié à la maladie était estimé à 15-20 % de la production potentielle lors des saisons touchées. Malgré les traitements fongicides, le problème revenait systématiquement en conditions climatiques défavorables.

L'exploitation avait également essayé d'augmenter la fréquence des aérations nocturnes, mais cela aggravait les consommations de gaz sans résoudre durablement le problème d'humidité.

Diagnostic et bilan hygrique

Le diagnostic aéraulique a débuté par une campagne de mesures terrain, suivie du calcul du bilan massique d'humidité. Ce calcul a permis de quantifier précisément la source d'humidité et de sélectionner la méthode de traitement adaptée.

Campagne de mesures et relevés

La campagne de mesures a duré 3 jours en avril, pendant une période de fort ensoleillement. Les instruments déployés comprenaient des sondes de température et d'humidité relative en 6 points de la serre, des capteurs de débit d'air et un enregistreur de consommation électrique des ventilateurs.

Les mesures ont caractérisé le profil journalier de l'humidité. L'humidité monte progressivement avec la transpiration et atteint un pic de 75-80 % en milieu d'après-midi. Elle monte ensuite à 85-92 % en fin de nuit, lorsque la transpiration cesse et que la rosée se dépose.

Les données de rayonnement global transmis (mesurées par pyranomètre interne) confirmaient une valeur de 180 à 220 W/m² lors des journées ensoleillées de printemps. Ces valeurs sont cohérentes avec les bases de données météo locales disponibles auprès de Météo-France.

L'ADEME recommande de baser les calculs de bilan hygrique sur des données de rayonnement pluriannuelles pour tenir compte de la variabilité interannuelle. Sur ce projet, trois années de données météo locales ont été utilisées pour calibrer le coefficient de transpiration k sur la variété de tomate cultivée.

Calcul du bilan massique d'humidité

Le bilan hygrique a été calculé sur la base d'une transpiration de 60 g/m²/h (coefficient k = 0,3, rayonnement transmis 200 W/m²). Sur 2 500 m² de surface cultivée, la production d'humidité de pointe est de 150 kg/h (150 000 g/h).

En conditions nocturnes avec air extérieur à 8 °C et 80 % d'humidité relative, l'humidité absolue extérieure est d'environ 5,5 g/m³. L'humidité absolue intérieure cible est de 10 g/m³ (correspondant à 80 % à 15 °C). Le débit de renouvellement d'air nécessaire est de 33 000 m³/h.

Mais ce débit nocturne imposait une perte thermique de 220 kW, nécessitant un fonctionnement continu de la chaudière. La méthode par renouvellement d'air s'avérait coûteuse et insuffisamment efficace en conditions de transition.

Solution préconisée et dimensionnement

Le dimensionnement ventilation déshumidification serre a conclu à l'installation d'un déshumidificateur thermodynamique comme solution principale, avec conservation d'un renouvellement d'air minimum pour le renouvellement de l'air vicié.

Déshumidificateur thermodynamique : choix et dimensionnement

La charge latente de pointe est calculée à partir de la production d'humidité de 150 kg/h. La formule est : QL = G × L / 3 600. Avec G = 150 000 g/h et L = 2 500 J/g, la charge latente est de 104 kW.

En ajoutant 20 % pour la charge sensible de l'air lors de son passage sur l'évaporateur, la charge totale est de 125 kW. Pour un COP nominal de 3,8 (conditions de référence 15 °C, 80 % HR), la puissance frigorifique à installer est de 33 kW. Un déshumidificateur thermodynamique serre de 50 kW a été retenu pour assurer une marge de sécurité de 50 %.

Le choix d'un appareil de 50 kW (au lieu de 33 kW strict) est justifié par la modulation. En fonctionnant à 65-70 % de sa capacité nominale lors des pointes, l'appareil opère dans sa plage de meilleur COP, améliorant l'efficacité réelle.

Optimisation du renouvellement d'air nocturne

Le renouvellement d'air a été maintenu à un débit minimum de 8 000 m³/h en régime nocturne pour le renouvellement de l'air vicié et l'apport de CO2. Ce débit est 4 fois inférieur à l'ancien débit nocturne de 32 000 m³/h.

La perte thermique associée au renouvellement minimum est réduite à 55 kW (vs 220 kW avant), soit une économie de 165 kW sur la puissance appelée à la chaudière. Sur une saison de transition de 90 nuits de 8 heures, cette réduction représente une économie de 120 MWh de gaz.

Résultats obtenus et validation

Les résultats ont été mesurés lors de la première saison complète après installation, avec les mêmes instruments que lors de la campagne de diagnostic initiale.

Résultats hygrométriques mesurés

L'humidité relative nocturne maximale est passée de 90-92 % à 76-82 %. Le nombre de nuits dépassant 85 % d'humidité relative a chuté de 60-80 à moins de 10 par saison, principalement lors d'épisodes météo extrêmes.

Les pertes liées au botrytis ont été réduites à moins de 3 % de la production lors de la première saison après installation. L'exploitant a pu réduire les traitements fongicides de 40 %, avec un bénéfice environnemental et économique direct.

La consommation annuelle de gaz est passée de 180 MWh à 145 MWh, soit une réduction de 35 MWh par an. Cette réduction provient à 60 % de la diminution du renouvellement d'air chauffé et à 40 % de la réduction des besoins de chauffage en journée.

Sur le plan thermique, la réduction du renouvellement d'air nocturne de 32 000 à 8 000 m³/h a permis de maintenir la température intérieure nocturne 1 à 2 °C au-dessus de la consigne de chauffage. Les pics de déperditions thermiques par aération nocturne ont été supprimés, ce qui a contribué directement à la baisse de consommation de gaz.

La consommation électrique du déshumidificateur représente environ 13 MWh par an (50 kW × 260 heures de fonctionnement effectif). Le bilan énergétique global est positif : les 35 MWh de gaz économisés ont une valeur supérieure aux 13 MWh d'électricité consommés, aux prix de l'énergie actuels.

Dossier CEE AGRI-TH-117 et prime obtenue

La demande préalable CEE a été effectuée avant la signature du devis, conformément aux exigences de la fiche AGRI-TH-117. Le dossier a été déposé auprès d'un délégataire spécialisé dans les opérations agricoles.

Le dossier comprenait l'attestation sur l'honneur co-signée, la facture avec puissance frigorifique et COP nominal, la fiche technique du fabricant et le rapport de dimensionnement. Ce dernier document a été préparé par Praxis Énergie Serres et a facilité l'instruction du dossier.

Le dossier a été validé en 8 semaines après dépôt. La prime a été versée dans les délais standards. Le volume de certificats généré représente plusieurs centaines de milliers de kWhcumac selon le barème AGRI-TH-117 appliqué à la zone H3.

La fiche AGRI-TH-117 publiée sur Légifrance précise les conditions d'éligibilité, la formule de calcul du volume de certificats et la liste des pièces justificatives obligatoires. Le rapport de dimensionnement préparé par Praxis a permis de justifier la puissance installée et d'éviter toute demande d'information complémentaire de l'instructeur.

Enseignements et transposabilité

Ce projet illustre plusieurs principes généralisables à d'autres serres maraîchères en Occitanie et dans les zones à fort ensoleillement printanier.

Le renouvellement d'air seul est insuffisant pour traiter les pics d'humidité nocturne en conditions de forte transpiration diurne. La combinaison déshumidificateur thermodynamique + renouvellement minimum est plus efficace et moins coûteuse en énergie que le renouvellement d'air seul dimensionné pour absorber les pointes.

Le dimensionnement avec marge de 50 % sur la puissance frigorifique s'avère judicieux : l'appareil fonctionne en modulation plutôt qu'en on/off, ce qui améliore son COP réel et prolonge sa durée de vie.

Ce type de projet est transposable à toute serre maraîchère de plus de 1 500 m² avec des problèmes d'humidité nocturne et une consommation de gaz significative liée à l'aération compensatoire. Les réalisations ingénierie serre publiées permettent de comparer avec d'autres configurations.

La méthode de diagnostic appliquée ici (campagne de mesures + bilan hygrique calculé) est reproductible sur n'importe quelle exploitation maraîchère. Elle peut être réalisée en 2 à 3 semaines et fournit les données nécessaires pour comparer les options d'investissement avec des chiffres fiables.

Le rapport de mission produit par Praxis comprend tous les calculs intermédiaires, les données météo utilisées et les hypothèses de transpiration. Ce niveau de documentation est indispensable pour constituer un dossier CEE solide et pour justifier l'investissement auprès des financeurs ou partenaires de l'exploitation.

Sur le plan administratif, ce projet avait confirmé que la constitution d'un dossier CEE AGRI-TH-117 était accessible pour un exploitant bien accompagné. Cette fiche est aujourd'hui abrogée : la partie technique du projet reste transposable, mais plus son financement CEE. La règle de la demande préalable avant devis s'applique toujours aux fiches en vigueur, comme la pompe à chaleur pour serre (AGRI-TH-108).

Questions fréquentes sur la rénovation aéraulique

Quel est le retour sur investissement d'une rénovation aéraulique ?

Sur ce projet, le retour sur investissement est estimé entre 3 et 5 ans en incluant la prime CEE AGRI-TH-117. Les économies proviennent principalement de la réduction du renouvellement d'air chauffé et de la baisse des traitements fongicides.

La déshumidification thermodynamique est-elle éligible aux CEE ?

Plus aujourd'hui. La fiche AGRI-TH-117 a été abrogée par l'arrêté du 29 mai 2026, avec effet au 3 juin 2026 : la déshumidification thermodynamique en serre ne bénéficie plus d'aucun financement CEE. Avant abrogation, le volume de kWhcumac dépendait de la puissance installée et de la zone climatique (coefficient réduit en zone H3 par rapport à H1). Pour un projet financé, voir la pompe à chaleur pour serre (AGRI-TH-108), en vigueur et en cours de révision.

Combien de temps dure la campagne de mesures pour un diagnostic aéraulique ?

Une campagne standard dure 2 à 3 jours ouvrés sur site, couvrant au minimum 48 heures continues pour capturer le cycle journalier complet. Les mesures incluent la température, l'humidité relative et les débits d'air.

Est-il possible de transposer cette solution à une serre en zone H1 ?

Oui, mais le dimensionnement change. En zone H1, le renouvellement d'air est plus efficace en hiver car l'air extérieur est très sec. Le déshumidificateur thermodynamique reste pertinent pour les périodes printanières à forte transpiration.

Réaliser une étude similaire

Si votre exploitation présente des symptômes similaires — humidité nocturne excessive, botrytis récurrent ou consommations de gaz élevées liées à l'aération — Praxis Énergie Serres peut réaliser un diagnostic aéraulique adapté.

La mission débute par un audit énergétique de serre qui identifie les causes et quantifie le potentiel d'amélioration. Le dimensionnement et l'accompagnement CEE sont ensuite réalisés dans le même mandat.

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