Brevet FR2358099A1 — publié le 19780210

La présente invention a pour objet de nouveaux procédés de culture et des dispositifs échangeurs posés sur le sol qui sont utilisés pour la mise en oeuvre de ces procédés. Le secteur technique de l'invention est celui des procédés de cultures protégées en serres ou forcées en plein champ. Les procédés connus de cultures protégées ou forcées qui permettent de protéger les cultures du gel et/ou d'avancer ou de retarder des cultures de plusieurs semaines ou de plusieurs mois, peuvent être classés dans les trois catégories principales suivantes a/ les procédés par paillage qui consistentàcouvrir le sol ou une grande partie de la surface du sol avec de la paille, des films ou tout autre matelas isolant qui réduit le rayonnement nocturne du sol dans les infrarouges longs. Les paillages permettent d'éviter un refroidissement nocturne important du sol sans aucun apport de calories. En même temps, ils réduisent les pertes d'humidité du sol par évaporation diurne et les condensations nocturnes. b/ les cloches, châssis, tunnels ou serres froides qui sont des enceintes closes, constituées par une enceinte transparente à la lumière visible et aux infrarouges, de sorte que la température à l'intérieur de l'enceinte s'élevé pendant ltensoleillement et que le refroidissement nocturne du sol à l'intérieur de l'enceinte est réduit de plusieurs degrés. c/ les tunnels ou serres chauffées qui comportent de plus un chauffage permettant de maintenir à l'intérieur de l'enceinte une température minima pendant la nuit et pendant les journées sans soleil. On connaît des châssis froids qui comportent une réserve d'eau statique qui s 'échauffe pendant les heures d'ensoleillement, en accumulant de la chaleur qui est restituée pendant la nuit mais la restitution n'est pas contrôlée et elle commence dès que la température externe baisse, c'est-àdire au début de la nuit de sorte que lorsqu'arrivent les heures les plus froides de la nuit, entre 2 heures et 6 heures, les calories accumulées dans la journée sont déjà consommées et un tel système ne permet donc pas de relever les minima de température nocturne du sol et de l'air dans le châssis qui sont très importants pour le métabolisme des plantes. On connut également des serres à double paroi entre lesquelles on fait circuler un liquide qui retourne dans un bassin de sorte que pendant les périodes d'ensoleillement, le liquide capte des calories qui sont accumu iées dans le bassin pendant la nuit, on arrête d'abord la circulation du liquide puis on reprend celle-ci aux heures les plus froides de sorte que l'on réduit ainsi les minima de température nocturne de l'atmosphère à l'in térieur de la serre. L'expérience a montré que de telles serres permettaient d'obtenir de très bons résultats de culture, en utilisant uniquement l'énergie solaire captée pendant la journée. Un des objectifs de la présente invention est de proposer de nouveaux procédés de culture basés sur le même principe de récupération d'énergie solaire dans la journée et d'accumulation de celle-ci dans un réservoir à basse température puis de restitution contrôlée de calories limitée aux heures les plus froides de la fin de la nuit et cela sans avoir à construire des serres à double paroi qui représentent un investissement important. Un autre objectif de la présente invention est de procurer des procédés de culture qui permettent de fournir de l'énergie préférentiellement au sol plutôt qu'à l'atmosphère ce qui n'est pas possible avec les serres à double paroi et ce qui présente I'avantage d'une utilisation des calories accumulées plus favorable au développement des plantes car le maintien d'une température du sol la plus constante possible améliore le métabolisme des plantes en favorisant la vie et le développement des bactéries dans le sol et la formation dans le sol de C02 nécessaire à la croissance des plantes. Un autre objectif de la présente invention est de procurer des procédés de culture protégées ou forcées utilisant la récupération diurne de l'énergie solaireJqui qui peuvent etre utilisés non seulement pour des cultures maraîchères ou florales, qui peuvent être cultivées dans des serres, mais également pour des vergers ou pour des vignes qui peuvent difficilement être cultivés sous des serres. Un autre objectif de la présente invention est de procurer des procédés de cultures protégees qui utilisent l'énergie avec le meilleur rendement pour les cultures et qui permettent donc une économie d'énergie. Dans les procédés de culture de plantes selon l'invention, on pose sur le sol entre les plantes, de façon connue, des gaines minces qui comportent une grande surface de contact avec le sol et qui font partie d'un circuit fermé qui comporte un bassin d'accumulation de calories. Les objectifs de l'invention sont atteints au moyen de procédés suivant lesquels on fait circuler l'eau dans le circuit fermé d'une part pendant les heures d'ensoleillement, où les gaines constituent des capteurs d'énergie solaire et, d'autre part, pendant les heures les plus froides de la nuit où les gaines constituent des échangeurs qui réchauffent le sol et l'atmosphère au ras du sol. De préférence, l'isolation thermique de la paroi supérieure des gaines est supérieure à celle de la paroi inférieure de sorte que pendant la circulation d'eau nocturne les calories sont utilisées en majorité pour réchauffer le sol. Les procédés de culture selon l'invention peuvent etre utilisés soit en plein champ, en déroulant les gaines échangeuses entre les rangées de plantes, soit sous serres. Un dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention est composé de gaines échangeuses qui comportent,d'une part, un conduit souple, en matière plastique mince et opaque, dans lequel circule un film d'eau sous une faible pression et dontla face inférieure est posée sur le sol et, d'autre part, un film en matière plastique transparente qui enveloppe le dessus dudit conduit dont il est séparé par une lame d'air. Des tampons espaceurs parallèles à l'axe du conduit sont intercalés entre le dessus de la gaine et ledit film transparent. De préférence, les parois supérieure et inférieure du conduit sont reliées entre elles par points pour former un matelassage qui maintient le conduit aplati. La présente invention a pour résultat de nouveaux procédés de cultures et de nouvelles gaines échangeuses permettant la mise en oeuvre de ces procédés. Les procédés selon l'invention permettent de faire des cultures forcées, soit en serres, soit en plein champ. Les gaines échangeuses utilisées dans les procédés selon l'invention constituent un matériel peu onéreux et elles sont roulables à plat ce qui permet de les dérouler en place et de les enlever facilement et on peut donc les installer dans des cultures pérennes, par exemple dans des vergers ou dans des vignes et les retirer pour effectuer d'autres travaux de culture tels que des labours. Un des avantages des procédés selon l'invention par rapport aux procédés statiques d'accumulation de calories déjà connus réside dans le fait que la circulation de l'eau peut être interrompue ce qui permet d'arrêter les échanges de calories pendant le début de la nuit et de ne remettre l'eau en circulation que pendant la période la plus froide et la plus dangereuse, par exemple entre 2 heures et 6 heures du matin, de sorte que les calories accumulées pendant la journée sont utilisées au moment le plus favorable pour relever les minima de température. Un autre avantage des procédés et dispositifs selon l'invention réside dans le fait que les calories sont utilisées en majeure partie pour réchauffer la couche superficielle du sol et l'expérience montre qu'un réchauffement du sol de quelques degrés est très important pour la croissance des plantes. Les gaines posées au sol constituent un paillage pendant la première partie de la nuit car la lame d'eau qu'elles contiennent isole le sol et réduit le rayonnement infrarouge. Dans la deuxième partie de la nuit, elles apportent des calories pour compenser le refroidissement du sol. Normalement, dans la journée, le sol capte l'énergie solaire et l'accumule, mais il restitue cette énergie au début de la nuit, dès que la température de l'air devient inférieure à celle du sol. Les procédés selon 1 invention permettent de réaliser l'accumulation de calories non plus dans le sol mais dans l'eau contenue dans un bassin, de restituer ces calories aux heures les plus critiques pour la végétation et de-les restituer préférentiellement au sol à proximité des plantes où elles sont le plus efficaces. Grâce aux possibilités de contrôle de la distribution des calories à la fois dans le temps et dans l'espace, les procédés selon l'invention permettent, en utilisant uniquement l'énergie solaire captée dans la journée, de forcer les cultures et de les protéger du gel même en plein champ, sans nécessiter la construction de serres chauffées. La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent, sans aucun caractère limitatif, des exemples de réalisation de dispositifs de culture par des procédés selon l'invention. La figure 1 est une vue d'ensemble d'une installation de culture selon l'invention. La figure 2 représente l'évolution de la température du sol T pendant 24 heures. La figure 3 est une vue en perspective d'un tronçon de gaine échangeuse selon l'invention. Les figures 4 à 8 sont des coupes transversales de gaines échangeuses selon l'invention. La figure 1 représente schématiquement une installation de culture selon l'invention. Des plantes 1 - sont plantées en ligne, par exemple en plein champ. Ces plantes peuvent être des cultures maraîchères, par exemple des salades, des tomates, des fraisiers ou bien des fleurs ou des cultures pérennes, par exemple des ceps de vigne ou des arbres fruitiers. Entre les rangées de plantes, des gaines échangeuses 2 sont posées sur le sol. Ces gaines sont connectées en parallèle sur un collecteur 3 qui les alimente en eau sous une faible pression. Le collecteur 3 est alimenté par une pompe 4 qui aspire dans un bassin 5 qui est, de préférence, une excavation creusée dans le sol dont le fond et les parois sont revêtus d'un revêtement 6 étanche et isolant thermique. La surface de l'eau contenue dans le bassin est revêtue d'une couverture 7 qui constitue une isolation thermique, par exemple de plaques isolantes qui flottent sur l'eau ou d'un film en plastique tendu au-dessus de la surface. Les gaines 2 sont connectées également sur un collecteur de retour 8 qui ramène l'eau au bassin. Les gaines 2, les collecteurs 3 et 8 et le bassin 5 forment un circuit de recyclage de l'eau et le bassin 5 constitue un réservoir d'accumulation de calories. Pendant les périodes d'ensoleillement, on met en route la pompe 4, l'eau s 'échauffe dans les gaines 2 qui fonctionnent en capteurs d'énergie solaire et les calories captées sont accumulées dans l'eau du bassin 5 dont la température s'élève de plusieurs degrés mais reste cependant relativement basse, par exemple de l'ordre de IO 40 , de sorte que les déperditions de calories au niveau du bassin sont faibles. A la fin de la période d'ensoleillement, par exemple vers 16 heures, on arrete la pompe 4. On la remet en route aux heures les plus froides de la nuit, par exemple entre 2 heures et 6 heures et à ce moment là, l'eau qui circule dans les gaines 2 cède des calories au sol et à l'atmosphère située au ras du sol. Les gaines selon l'invention sont conçues de telle sorte que le rendement de la captation d'énergie solaire soit élevé pendant la phase de captation et que les calories cédées pendant la circulation nocturne soient cédées, pour la majeure partie, au sol et non à l'atmosphère. La figure 2 représente en traits pointillés un exemple de courbe de variations de la température du sol au cours dtune journée où la température à la surface du sol atteint - 20 pendant la nuit vers 4 heures et + 500 pendant le jour entre 12 heures et 14 heures. La courbe en traits pleins indique la température de la couche superficielle du sol sous les gaines échangeuses 2 et au voisinage immédiat de celles-ci. Pendant la nuit, les pompes de circulation d'eau 4 sont mises en route vers 2 heures du matin lorsque la température du sol est de l'ordre de + 50 et à partir de là, la température du sol reste pratiquement constante ou diminue très lentement de sorte que le minimum nocturne est supérieur à 00. Vers 6 heures, la température du sol remonte et on arrête la circulation d'eau. Le sol est alors chauffé par le soleil, mais il s'échauffe plus lentement sous les gaines bien que l'eau ne circule pas dans celles-ci. Les deux courbes se coupent. Vers 9 heures, la température du sol a atteint environ 300. On remet les pompes 4 en route (début de la phase B) et l'eau qui circule dans les gaines capte une partie de la chaleur. Vers 16 heures, on arrete les pompes 4 et la température du sol sous les gaines décroît, mais plus lentement que lorsque le sol n'est pas couvert car les gaines font fonction de paillage. La figure 3 représente, en perspective, un mode de réalisation préférentiel d'une gaine 2 selon l'invention. Cette gaine échangeuse est composée, d'une part, d'un conduit souple 9, en une matière plastique mince et opaque, de préférence noire, par exemple en chlorure de polyvinyle ayant une épaisseur de l'ordre du millimètre. Le conduit 9 est posé sur le sol et prend une forme aplatie, la surface de contact avec le sol étant grande. Le conduit 9 contient de l'eau 10 sous une faible épaisseur. Lorsque l'eau circule, elle est soumise à une pression faible, de sorte qu'elle circule sous forme d'un film sans que le conduit ne prenne une forme arrondie qui réduirait la surface de contact avec le sol. La gaine échangeuse 2 comporte, d'autre part, une couverture constituée par un film 11 en matière plastique transparente, qui enveloppe le dessus du conduit 9 dont il est séparé par un espace intermédiaire 12 formant une lame d'air. Le film 11 est fixé aux deux bords latéraux du conduit 9, par exemple, par des soudures longitudinales 13 ou par tout autre moyen équivalent. Afin de maintenir le film 11 espace de la paroi supérieure du conduit 9, des tampons espaceurs 14 sont intercalés entre les deux. Ces tampons sont, de préférence, parallèles à l'axe longitudinal de la gaine afin que la déformation du conduit 9 sous les points d'appui des tampons ne freine pas la circulation de l'eau dans le conduit 9. De préférence, les tampons 14 sont constitués en un matériau cellulaire souple. La figure 4 représente une coupe transversale d'une variante de réalisation. Les parties homologues sont représentées par les mêmes repères. Dans cette variante, les tampons espaceurs 14 sont remplacés par des nervures longitudinales en relief 15a et 15b qui sont incorporées à la paroi supérieure du conduit 10. Les tampons 14 comme les nervures 15a et 15b peuvent être continus ou interrompus. La figure 5 représente une section d'un autre mode de réalisation dans lequel les parois supérieure et inférieure du conduit 9 sont reliées entre elles en des points 16 qui peuvent être alignés longitudinalement ou placés en désordre et qui forment un matelas sage du conduit 9 qui empeche celui-ci de se gonfler. Les points 16 sont obtenus par exemple par soudure ou par collage. Cette solution permet de conserver une forme aplatie du conduit 9 en évitant qu'il ne se gonfle et elle permet d'utiliser une pression d'eau plus élevée. La figure 6 représente une section transversale d'un autre mode de réalisation dans lequel le conduit 9 est placé à l'intérieur d'une gaine transparente et fermée lla qui enveloppe le dessus et le dessous du conduit 9 et qui est maintenue écartée de la paroi supérieure par des espaceurs 14 tandis que les parois inférieures de la gaine Ila et du conduit 9 sont appliquées l'une contre l'autre. La figure 7 représente une coupe transversale d'un autre mode de réalisation d'une gaine échangeuse qui comporte un conduit opaque 9 posé sur le sol et de petits arceaux 17, placés transversalement au conduit 9 et fixés aux deux côtés de ce conduit ou plantés de chaque côté dans le sol grâce à des pointes 17a. Sur ces arceaux est tendu un film transparent 18 qui comporte deux bandes latérales qui sont posées sur le sol de chaque côté du conduit 9 et qui sont recouvertes d'une butte de terre 19 qui maintient le film 18 sur les arceaux Le même mode de fixation du film 11 par des buttes de terre 19 a été représenté sur la figure 5 et pourrait être utilisé également dans le cas des figures 3 et 4. La figure 8 représente une coupe transversale d'un autre mode de réalisation dans lequel le conduit opaque 9 et le film transparent 11 comportent des orifices 20, répartis sur leur surface, dans chacun desquels pousse une plante 21, par exemple une salade ou un fraisier. Les parois inférieure et supérieure du conduit 9 et le film 11 sont réunis entre eux, tout autour de ces orifices par une soudure périphérique 22. Les exemples de réalisation qui viennent d'être décrits montrent que les gaines échangeuses comportent > d'une part, un conduit-opaque 9, posé sur le sol avec une surface de contact importante et, d'autre part, une couverture transparente 11 maintenue espacée de la face supérieure. Pendant la nuit, l'eau tiède 10 qui circule dans le conduit 9 cède la majeure partie des calories au sol car le conduit 9 est isolé de l'atmosphère par la lame d'air 12. Pendant le jour, le film transparent 11 et la lame d'air 12 créent un effet de serre et améliorent la captation d'énergie par l'eau qui circule dans le conduit 9 qui se comporte comme un corps noir absorbant. I1 est possible d'agir sur la proportion de chaleur cédée au sol et à l'atmosphère par un choix judicieux de la matière plastique qui constitue le film 11. Si on désire augmenter les échanges nocturnes avec l'atmosphère, par exemple si les gaines échangeuses sont placées sous une serre, on utilise du polyéthylène qui laisse passer les radiations infrarouges longues. Si, au contraire, on désire envoyer le maximum de calories dans le sol, on utilise du chlorure de polyvinyle qui arrête les radiations infrarouges quelle que soit leur longueur d'onde. Dans l'exemple de la figure 6, le film Ila comporte des perforations de petit diamètre 23. Les perforations 23 placées sur le dessus permettent de renouveler l'atmosphère de l'espace intermédiaire 12 et d'éviter l'accumulation de vapeur d'eau. Ces perforations latérales 23a permettent d'évacuer l'eau qui condense entre le conduit et le film transparent En dehors des applications en plein champ, on peut utiliser les gaines échangeuses selon l'invention entre des serres Dans ce cas, pendant l'hiver, les gaines selon l'invention servent uniquement comme capteurs solaires pour chauffer l'eau d'un bassin qui sert à chauffer l'intérieur des serres, par un procédé connu, en faisant circuler cette eau dans des gaines souples posées sur le sol à- l'intérieur de la serre Au printemps, on utilise ces mêmes gaines pour accélérer la croissance de plantes qui sont plantées entre les gaines Cette application est très intéressante pour les régions méditerranéennes car elle permet de réduire les investissements. Bien entendu, sans sortir du cadre de 1 invention, les éléments constitutifs des gaines qui viennent d'être décrites à titre d'exemple pourront être remplacés par des éléments équivalents remplissant les mêmes fonctions REVENDICATIONS 1 - Procédé de culture de plantes dans lequel on pose sur le sol, entre les plantes, des gaines échangeuses minces, qui comportent une grande surface de contact avec le sol et qui font partie d'un circuit fermé qui comporte un bassin d'accumulation de calories, caractérisé en ce que l'on fait circuler l'eau dans ledit circuit, d'une part pendant les heures d'ensoleillement où les gaines constituent des capteurs d'énergie solaire et, d'autre part, pendant les heures les plus froides de la nuit où les gaines réchauffent le sol et l'atmosphère au ras du sol. 2 - Procédé de culture selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'isolation thermique de la paroi supérieure des gaines est supérieure à celle de la paroi inférieure, de sorte que pendant la circulation d'eau nocturne, les calories sont utilisées en majorité pour réchauffer le sol. 3 - Procédé de culture selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdites gaines sont déroulées entre des rangées de plantes cultivées en plein champ. 4 - Dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdites gaines échan gueuses comportent, d'une part, un conduit souple, en matière plastique mince et opaque, dans laquelle circule un film d'eau sous une faible pression et dont la face inférieure est posée sur le sol et, d'autre part un film en matière plastique transparente qui enveloppe le dessus dudit conduit dont il est séparé par une lame d'air. 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que des tampons espaceurs parallèles à l'axe de la gaine sont intercalés entre le dessus du conduit et ledit film transparent. 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit conduit comporte, sur sa face supérieure, des nervures longitudinales en relief sur lesquelles est tendu ledit film transparent. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les deux parois supérieure et inférieure dudit conduit sont reliées entre elles par points pour former un matelassage qui maintient le conduit aplati. 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que ledit conduit et ledit film transparent comportent des orifices qui les traversent de part en part et dans chacun desquels pousse une plante et les deux parois du conduit et le film transparent sont soudés entre eux à la périphérie desdits orifices. 9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que ledit film transparent comporte des perforations de petit diamètre. 10 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que ledit film en matière plastique est fixé aux deux bords laté raux dudit conduit opaque. il - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisé an ce que ledit film en matière plastique comporte deux prolongements latéraux de chaque côté dudit conduit opaque qui sont maintenus par une butte de terre qui les recouvre.