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Dans une serre commerciale au Québec, le chauffage peut représenter plus de 30% des coûts d’exploitation totaux sur une année. C’est souvent le poste de dépense le plus important, et le premier sur lequel un producteur peut agir de façon structurelle.
Le choix du matériau de couverture est la décision la plus déterminante pour maîtriser ce coût. Et les chiffres sont sans appel : une serre en polyéthylène double gonflé avec traitement thermique offre une isolation jusqu’à 54,8% supérieure à une serre en verre simple. Autrement dit, pour chaque dollar dépensé en chauffage dans une serre en verre simple, vous pouvez réduire cette facture de près de la moitié grâce au bon film plastique.
Cet article explique pourquoi et comment calculer les pertes de chaleur de votre serre, ainsi que les stratégies complémentaires qui vous permettront de maximiser votre efficacité énergétique, quelle que soit votre couverture actuelle.
Les principaux types de pertes de chaleur
1. Pertes par conduction
La conduction est le principal facteur de perte de chaleur dans une serre. Ce phénomène se produit lorsque l’air chaud à l’intérieur de la serre entre en contact avec la surface plus froide de la couverture. La chaleur est alors transférée à travers le matériau vers l’extérieur. L’ampleur de ces pertes dépend de la différence de température entre l’intérieur et l’extérieur, ainsi que des propriétés isolantes du matériau de couverture (plus de détail ci-dessous).
2. Pertes par convection
La convection intervient lorsque l’air chaud s’échappe directement de la serre, soit par la ventilation volontaire, soit par des fuites involontaires. Ce type de perte est particulièrement important lors des périodes de ventilation nécessaires pour contrôler l’humidité dans la serre.
3. Pertes par infiltration
Les pertes par infiltration représentent un aspect crucial des déperditions thermiques dans les serres. Ce phénomène se produit lorsque l’air froid pénètre par des ouvertures ou fissures, permettant à l’air chaud de s’échapper. Des études montrent que ces pertes peuvent atteindre jusqu’à 20% des déperditions totales de chaleur. Une maintenance régulière et une étanchéité soignée sont donc essentielles pour optimiser l’efficacité énergétique de la serre.
4. Pertes par rayonnement
Bien que moins mentionnées dans les sources fournies, les pertes par rayonnement jouent également un rôle. La nuit, la chaleur accumulée dans la structure et les plantes est émise sous forme de rayonnement infrarouge. Si ce rayonnement n’est pas bloqué par la couverture de la serre, il contribue aux pertes thermiques.
L’importance du choix des matériaux de couverture
Coefficient global de transfert thermique de chaleur (U)
Le choix du matériau de couverture est crucial pour limiter les pertes de chaleur. Voici une comparaison des principaux matériaux utilisés, classés du moins au plus isolant :
1. Verre simple : Bien qu’offrant une excellente transmission lumineuse, le verre simple est le moins performant en termes d’isolation thermique. Cependant, la transmission lumineuse est très élevée.
2. Polyéthylène simple paroi : Économique mais peu isolant. Cette solution est plus répandue dans les pays du sud sans période froide. De plus, le simple poly peut se détendre plus facilement avec le vent et s’abîmer s’il est moins tendu.
3. Polycarbonate double paroi (8 mm d’épaisseur) : Offre un bon compromis entre isolation et transmission lumineuse. Toutefois, il laisse passer un peu moins la lumière que le polyéthylène double et le verre.
4. Verre double : il est composé de deux panneaux séparés par un espace d’air ou de gaz inerte, offre une isolation thermique supérieure grâce à sa structure qui limite efficacement les transferts de chaleur entre l’intérieur et l’extérieur de la serre. Cependant, cette solution est plus onéreuse et nécessite une structure de serre avec des extrusions (moulures) adaptées.
5. Double paroi gonflée de polyéthylène : Cette solution crée une couche d’air isolante entre deux films plastiques, améliorant significativement les performances thermiques par rapport au polyéthylène simple. La pénétration lumineuse est élevée ce qui en fait l’un des matériaux de recouvrement les plus populaires dans le monde. Il est possible d’utiliser un polyéthylène avec des propriétés thermiques à l’intérieur de la serre pour décupler les performances en terme de rétention thermique (rayonnement infra-rouge).
6. Panneaux isolants “sandwich” (type Kingspan 3,5 pouces d’épaisseur) : Ces panneaux offrent une excellente isolation thermique, mais au détriment de la transmission lumineuse. Dans les régions nordiques c’est panneaux sont principalement utilisés pour isoler les cotés Nord et le périmètre des serres pour isoler les fondations et parties basses (1,2m haut maximum).
Dans le tableau ci-dessus, plus le coefficient de transfert de chaleur (U) est bas et plus le matériel de recouvrement est adapté pour isoler la serre pendant la période froide permettant donc de réduire les coûts en énergie.
Verre simple vs. serre en polyéthylène double thermique
Une serre en verre simple a un coefficient de transfert thermique d’environ 6,2 W/(m²·°C). En comparaison, une serre en polyéthylène double avec traitement thermique a un coefficient de 2,8 W/(m²·°C) (Source: Joey Villeneuve, 2010).
Pour calculer la différence en pourcentage, nous pouvons utiliser la formule suivante :
Différence en % = (Valeur initiale – Valeur finale) / Valeur initiale *100
Soit (6,2−2,8)/6,2∗100 = 54,8
Ainsi, une serre en polyéthylène double avec traitement thermique offre une amélioration de l’isolation thermique d’environ 54,8% par rapport à une serre en verre simple. Cette différence significative explique pourquoi les serres en polyéthylène double sont souvent préférées pour leur meilleure efficacité énergétique, particulièrement dans les régions où le contrôle de la température est crucial pour la culture.
| Matériau | Coefficient U (W/m²·°C) | Isolation relative |
|---|---|---|
| Verre simple | 6,2 | Référence |
| Polyéthylène simple paroi | 7,0 | Pire que le verre |
| Polycarbonate double 8mm | 3,7 | 40% mieux que verre simple |
| Verre double | 3,3 | 47% mieux que verre simple |
| Poly double gonflé thermique | 2,8 | 55% mieux que verre simple |
| Panneaux sandwich opaques | 0,5 à 0,8 | Référence isolation max |
Source: Joey Villeneuve, 2010
Ce que cela signifie concrètement pour un producteur au Québec
Prenons une serre de 1 000 m² chauffée à 18 °C par nuit de -15 °C (écart de 33 °C) :
- Avec du verre simple : pertes = 6,2 x 1 000 x 33 = 204 600 W de chaleur perdue
- Avec du poly double gonflé thermique : pertes = 2,8 x 1 000 x 33 = 92 400 W de chaleur perdue
Économie : 112 200 W par heure, soit plus de la moitié de la facture de chauffage éliminée par le seul choix du matériau de couverture.
Il est important de noter que le choix du matériau doit prendre en compte non seulement ses propriétés isolantes, mais aussi sa capacité à transmettre la lumière nécessaire aux cultures.
Stratégies pour réduire les pertes de chaleur
Outre le choix du matériau de couverture, plusieurs stratégies peuvent être mises en place pour minimiser les pertes de chaleur :
1. Installation d’écrans thermiques : Ces écrans, déployés la nuit, créent une barrière supplémentaire contre les pertes de chaleur. Le choix de la qualité thermique de la toile sera très important. Il existe de nombreux choix actuellement dans le marché.
2. Isolation des fondations et des zones sous les cultures : Cette mesure permet de réduire les pertes de chaleur par le sol sans affecter la luminosité.
3. Utilisation de brise-vent : En réduisant la vitesse du vent autour de la serre, on limite les pertes par convection à la surface de la couverture.
4. Déshumidification : L’utilisation de déshumidificateurs permet de contrôler l’humidité sans avoir recours à une ventilation excessive, réduisant ainsi les pertes de chaleur. On retrouve ce type de stratégie dans les serres semi fermées.
5. Gestion intelligente de la ventilation : En optimisant l’ouverture des ouvrants en fonction des conditions climatiques, on peut maintenir un équilibre entre le contrôle de l’humidité et la conservation de la chaleur.
Conclusion
Le polyéthylène double gonflé avec traitement thermique n’est pas seulement une option parmi d’autres : c’est le matériau de couverture qui offre le meilleur rapport isolation thermique, transmission lumineuse et coût d’investissement disponible sur le marché nord-américain aujourd’hui.
Pour un producteur en région nordique comme le Québec ou l’Ontario, ce choix peut représenter une économie de plus de 50% sur la facture de chauffage par rapport à une serre en verre simple. Combiné à des écrans thermiques déployés la nuit, à une isolation soignée des fondations et à une gestion intelligente de la ventilation, il constitue la base d’une serre commerciale réellement efficace sur le plan énergétique.
L’investissement dans une couverture performante n’est pas une dépense : c’est une décision stratégique qui réduit vos coûts opérationnels chaque jour, chaque saison, tout au long de la durée de vie de votre serre.
Sources et lectures complémentaires :
- Assessing greenhouse covering systems for energy efficiency and solar irradiance modulation. ScienceDirect, 2025. Lire l’étude
- Jacobson, P. (2021). Polyethylene Film. In Ball Redbook 19th Edition: Volume 1. Ball Publishing.
- Evaluating the Effect of Cover Materials on Greenhouse Microclimates and Thermal Performance. Agronomy, MDPI, janvier 2022. Lire l’étude
- Fowler et al. (2021). Comparison of Energy Needed to Heat Greenhouses. University of Florida IFAS Extension. Lire la publication
- Joey Villeneuve (2010). Étude et analyse des effets d’une solution moussante sur le microclimat d’une serre. (Données coefficients U utilisées dans les calculs de cet article.)
