Brevet FR2388487A1 — publié le 19781124

On sait que l'agriculture traditionnelle utilise le potentiel économique des terrains de montage en construisant des chalets d'alpage contenant des étables dans lesquelles le bétail est logé durant les mois d'été. Or, l'évolution démographiue et économique des régions de montage tend actuellement à faire baisser la rentabilité de ces méthodes traditionnelles, ce qui entraîne leur disparition alors que, parallèlement à cette évolution, les besoins en produits de l'agriculture dans ces mêmes régions de montagne sont en augmentation du fait du développement touristique, et cela, non seulement en été, mais également, et surtout, en hiver. Le but de la présente invention est de permettre l'application de méthodes agronomiques plus rentables que par le passé dans les régions de montagne à ensoleillement favorable. Dans ce but, la présente invention a pour objet une station agronomique destinée à être installée dans une région de montagne et comprenant un sol aménagé pour la culture des plantes, une construction comportant des parois et un toit, couvrant le sol, transparente sur au moins une partie de sa surface, de façon à fournir la lumière nécessaire aux plantes, une installation de chauffage susceptible d'être alimentée par au moins un agent éner gétique emmagasinable et un espace d'emmagasinage de l'agent énergétique, caractérisée en ce que l'installation de chauffage comprend un dispositif de déneigement capable de faire fondre une couche de neige accumulée sur le toit en utilisant ledit agent énergétique. Ce concept général de l'invention englobe des réalisations particulières qui découlent elles-mêmes de différentes idées secondaires. Ainsi, dans une forme d'application particulière, le toit de la construction couvrant le sol peut être équipé d'un réseau de conduits parcourus par un fluide de manière à constituer le dispositif de déneigement. Ce fluide sera avantageusement de l'eau maintenue en réserve à une température de 30 à 50 0.dans un réservoir adequat. Pour chauffer cette eau, qui constitue un agent énergétique au sens de la revendication, on peut, en période d'ensoleillement, la faire circuler dans les conduits de déneigement qui tra vaillent alors en capteurs d'énergie solaire. On peut, en outre, associer à la construction couvrant le sol et comportant un toit vitré capable de maintenir la température voulue dans la plantation par effet de serre, une étable dans laquelle on peut maintenir le bétail même pendant l'hiver. Le purin du bétail sera recueilli dans un réservoir de façon à produire du biogaz qui serâ utilisé dans une chaudière comme agent énergétique primaire et permettra de réchauffer l'eau servant au déneigement ou, le cas échéant, au chauffage de l'espace cultivé. Selon un autre aspect de l'invention, l'installation de chauffage du fluide utilisé comme agent énergétique pour le déneigement peut être une installation polyvalente fonctionnant, soit au biogaz, soit au moyen d'un autre combustible. Selon un autre aspect de l'invention encore, la plantation couverte disposée sur une pente exposée au soleil, forme des terrasses successives séparées par des murs, de sorte que les murs peuvent être équipés de capteurs solaires verticaux ou sensiblement verticaux, ce qui permet de chauffer le fluide constituant l'agent énergétique, en période d'ensoleillement, sans que l'ensoleillement des surfaces plantées soit entravé. D'autres aspects de l'invention ressortiront également de la description qui suit d'une forme de réalisation de la station agronomique selon l'invention, cette description étant faite en se référant au dessin annexé dont la fig. I est une vue en plan partiel de la station, la fig. 2 une vue en coupe à plus grande échelle selon la ligne II-II de la fig. 1, la fig. 3 une vue en coupe partielle à échelle encore agrandie selon la ligne III-III de la fig. 1, la fig. 4 une vue analogue à celle de la fig. 3 montrant une coupe selon la ligne IV-IV de la fig. 1, et la fig. 5 une vue schématique montrant les réseaux de circulation d'eau de la station. L'installation représentée au dessin se présente sous la forme d'une construction qui comprend, d'une part, un bâtiment allongé 1 avec une étable 2, d'autre part, une plantation couverte 6, adjacente au bâtiment 1 et formée de travées paralleles et finalement un bâtiment technique 27 adjacent à la construction 6. L'ensemble sera installé de préférence sur une pente exposée au soleil, les travées étant orientees selon la pente du terrain. On voit à la fig. 2 une vue en coupe longitudinale d'une travée. Le bâtiment 1 est disposé à la partie supérieure. Au niveau inférieur, il comprend l'étable 2 et un local de chaufferie 3 et au niveau supérieur une réserve de fourrage 4. En sous-sol est disposé un réservoir à purin 5 qui est fermé de façon étanche, qui recueille directement le purin provenant du bétail maintenu dans l'étable 2 et qui, comme on le verra plus loin, est tempéré en permanence à la température nécessaire pour provoquer la formation du biogaz. Bien entendu, le réservoir 5 sera construit de façon à être parfaitement étanche et à permettre la fermentation du purin à l'abri de l'air. La plantation couverte 6 s'étend en-dessous du bâtiment 1. Elle comporte trois terrasses successives 7, 8, 9 séparées par des murs 10. Chaque terrasse comporte une dalle de fond 12, une couche 13 d'un matériau granuleux et poreux, un filtre 14 et une couche de terre arable 15 permettant la culture de fleurs ou de légumes. Les dalles 12 servent en outre de fondations à des piliers métalliques 16 qui supportent le toit vitré de la plantation couverte (fig 3 et 4). Les piliers 16 supportent des poutres 17 orientées selon la pente du terrain, supportant elles-mêmes des entretoises isolantes 18 formées par exemple de pièces de bois assemblées. Ces pièces et des poutres longitudinales supportent des plaques de verre 19 et 20 constituant un double vitrage. A la fig. 4, on voit que l'entretoise 18 est revêtue d'une tôle de protection 21 agencée de façon à éviter tout contact matériel avec le profilé 17, ce qui réduit au minimum les pertes thermiques par conduction. Sous le double vitrage 19, 20 estdisposé un écran représenté schématiquement aux fig. 3 et 4 et formé de lamelles 22 capables de pivoter autour d'un de leurs bords. Ces lamelles sont disposées parllèlement les unes aux autres selon des lignes horizontales, c'est-à-dire perpendiculairement à la direction des poutres 17 et à la-direction des travées. Le dispositif de commande des lamelles 22 n'est pas représenté au dessin. Les-lamelles sont réparties par groupes 22a, 22b, 22c; de façon à ce qué les différents groupes puissent être commandés indépendamment les uns des autres. Ainsi, à la fig. 3, un groupe de lamelles 22a estreprésenté dans une position telle que l'écran est fermé et empêche le rayonnement thermique de l'intérieur vers l'extérieur tandis qu'un autre groupe 22b se trouve dans une position telle que la lumière provenant de l'extérieur peut pénétrer à travers les vitrages et irradier l'in térieur de la construction. Il sera avantageux de réaliser les lamelles 22 de façon qu'une de leurs faces soit absorbante, par exemple revêtue d'un vernis noir mat, tandis que l'autre face sera métallisé de façon à être aussi fortement réfléchissante que possible. On verra par la suite l'intérêt de cette disposition. Le long de la construction décrite, de distance en distance, par exemple toutes les dix ou douze travées, les terrasses sont interrompues et on peut prévoir un chemin d'accès aux plantations désigné à la fig. 1 par 23 entrecoupé d'escaliers 24 et une voie de guidage 25 sur laquelle peut se déplacer un chariot 26 destiné au transport du matériel nécessaire pour l'exploitation des terrasses. Le bâtiment 27 qui s'étend le long du bord inférieur de la plantation couverte 6 peut comporter par exemple des installations techniques, mais il est surtout destiné à abriter des réservoirs d'eau 28 et 29. Ce bâtiment 27 peut s'étendre sur toute la longueur de la station, les réservoirs 28 et 29 étant divisés en segments jointifs ou séparés les uns des autres ou étant au contraire d'un seul tenant. Le réservoir 28 est un réservoir d'eau froide qui sera alimenté à partir d'un cheneau 30 récoltant l'eau de pluie ou de fonte des neiges s'écoulant du toit, tandis que le réservoir 29 qui sera construit de façon à être soigneusement ca lorifugé contiendra une réserve d'eau chaude. La station décrite comporte encore dès circuits d'eau destinés à assurer plusieurs fonctions : premièrement, l'irrigation des terrasses cultivées, deuxièmement, l'abreuvage du bétail maintenu dans l'étable 2, troisièmement, le chauffage de l'espace couvert par la construction 6 au cas où la température extérieure descend à une valeur telle que cet espace couvert n'atteint plus naturellement la température nécessaire de 180C et quatrièmement, le chauffage du toit 19, 20 pour éliminer la naige à la suite de précipitations en hiver. La fig. 5 montre d'une façon très schématique et sommaire les différents éléments de ces circuits. On voit ainsi à cette figure une canalisation d'irrigation 31 qui peut être constituée par un réseau de tubes en matière plastique se ramifiant sur toute la surface des terrasses et pourvus de dispositifs goutteurs. Une vanne 32 permet de commander llirrigation. L'eau est amenée par une tuyauterie de refoulement 33 et une pompe 34 à partir du réservoir 28 et par la canalisation 35, la- vanne 36 étant ouverte et la vanne 37 fermée. Les mêmes éléments 35, 36, 34 et 33 permettent, en ouvrant la vanne 38, dlalimenter les abreuvoirs 39. Si la température à l'intérieur de la station a tendance à baisser au-dessous de 180C, on mettra en route-l'installation de chauffage constituée par les radiateurs 40. Ces radiateurs sont disposés, comme on le voit à la fig. .2, contre les murs 10 des terrasses et de la fondation du bâtiment 1. Ces radiateurs 40 sont logés dans des enceintes plates revêtues d'une paroi de verre et munies de clapets le long de leurs bords supérieur et inférieur de façon à pouvoir fonctionner, soit en capteur solaire, comme on le verra plus loin, soit en radiateur de chauffage. Lorsque les clapets sont ouverts et que les radiateurs 40 sont alimentés en eau chaude à partir du réservoir 29 par ouverture de la vanne 37 et de la vanne 41, il s'établit une circulation d'air chaud à l'inte- rieur de la construction.Comme on le voit à la fig. 5, le retour du circuit des radiateurs 40 se fait par une tubulure 42 dans le réservoir 29. Après une chute de neige, on pourra utiliser l'eau chaude du réservoir 29 pour dégager le toit de la construction. A cet effet, un réseau de tuyaux 43 est disposé entre les vitrages 19 et 20. Les tuyaux 43 sont relies par des collecteurs 44 et 45 à la partie supérieure et à la partie inférieure du toit et peuvent être alimentés en eau chaude par ouverture des vannes 46 et 37 et mise en route de la pompe 34. L'eau chaude réchauffe l'espace fermé entre les vitrages 19, 20 et provoque la fonte de la neige puis fait retour au réservoir 29. Une des particularités de la station décrite ici est qu'aussi bien les radiateurs 40 que le réseau de tuyaux de déneigement 43 peuvent également être utilisés en cas d'ensoleillement comme capteurs solaires et assurer le réchauffement de l'eau du réservoir 29. L'eau circulera dans les circuits comme décrit cidessus. Les échanges thermiques se feront dans le sens inverse. Suivant les cas, on pourra utiliser l'un ou l'autre des systèmes de captage. A cet égard, la subdivision de l'écran formé par les lamelles 22 en plusieurs groupes permet d'utiliser les systèmes de façon particulièrement avantageuse. En effet, il peut être nées' saire de tamiser la lumière diurne afin d'éviter un réchauffement trop considérable de l'atmosphère dans laquelle les plantes sont cultives. Grâce à la subdivision des lamelles en groupes qui peuvent etre commandés indépendamment, les éléments 40 fonctionnant en capteurs solaires peuvent etre irradiés directement, alors que la lumière passant à travers le reste de la toiture est tamisée. Ainsi, comme on le voit à la fig. 2, au solstice d'été par exemple, il sera possible d'irradier les capteurs 40 en ouvrant les lamelles des groupes 22a, alors que les autres lamelles des groupes 22b et 22c seront fermées ou partiellement fermées. En revanche, au voisinage du solstice d'hiver, ltéclairement direct des capteurs 40 pourra être obtenu en ouvrant les lamelles des groupes 22b. Dans les périodes intermédiaires, l'irradiation sélective des capteurs 40 exigera l'ouverture des deux groupes 22a et 22b. On notera que les circuits 40 et 43 assurent, en fonctionnant en capteurs d'énergie solaire, la climatisation de l'espace cultivé, en évitant ainsi un échauffement exagéré des plantes par effet de serre. A cet égard, le revêtement des lamelles 22 par des couches réfléchissantes et absorbantes permet de régler les effets thermiques d'une façon particulièrement avantageuse selon la situation. Toutefois, l'eau chaude obtenue par captage d'énergie solaire ne suffira en général pas comme agent énergétique pour assurer le chauffage et le déneigement d'une station agronomique installée en zone de montagne. De ce fait, on prévoit encore une ou plusieurs chaudières 47 contenant chacune un réseau de tuyaux 48 raccordés en série entre la tubulure 33 et l'entrée des vannes 32, 41 et 46. Cette ou ces chaudières comporteront un foyer susceptible de bruler differents combustibles, mais en particulier un brûleur à biogaz 49 (fig. 2) tirant son combustible du réservoir 5. La ou les chaudières 47 permettront en outre de maintenir le réservoir 28 à une température modérée et constante de 180C environ ainsi que de tempérer le réservoir à purin 5 afin que la fabrication du biogaz se produise automatiquement. Finalement, pour l'alimentation en énergie électrique de la station, on peut prévoir une éolienne 50, de manière que, en disposant des réserves de fourrage et, le cas échéant, de combustible d'appoint, par exemple de bois, la station décrite puisse fonctionner de façon autonome durant toute l'année. Comme l'extraction du biogaz ne diminue pas les qualités fertilisantes du purin de bétail, les résidus qui s'accumulent dans le réservoir 5 peuvent être répandus périodiquement sur les terrasses. Une évaluation économique du fonctionnement d'une station telle que celle décrite ci-dessus montre que si l'on dispose d'une étable pouvant contenir 300 unités de gros bétail et d'une plantation couverte agencée pour jouer le rôle de serre, dont l'equili- bre thermique est réglé par les circuits d'eau décrits, et qui présente une surface.cultivée d'un hectare, la rentabilisation du capital investi dans l'installation est assurée par moitié par le produit de la culture des plantes (légumes et/ou fleurs) et pour l'autre moitié par l'exploitation du bétail. REVENDICATIONS 1. Station agronomique destinée à être installée dans une région de montagne et comprenant un sol aménagé pour la culture des plantes, une construction comportant des parois et un toit, couvrant le sol, transparente sur au moins une partie de sa surface, de façon à fournir la lumière nécessaire aux plantes, une installation de chauffage susceptible d'être alimentée par au moins un agent énergétique emmagasinable et un espace d'emmagasinage de l'agent énergétique, caractérisée en ce que l'installation de chauffage comprend un dispositif de déneigement capable de faire fondre une couche de neige accumulée sur le toit en utilisant le dit agent énergétique. 2. Station agronomique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de déneigement comporte un premier circuit de chauffage associé au toit et parcouru par un fluide constituant un agent énergétique. 3. Station agronomique selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'installation de chauffage comprend un second circuit de chauffage parcouru par un fluide, destiné à chauffer l'espace interne de la construction. 4. Station agronomique selon la revendication 3, caractérisée en ce que le fluide de chauffage d'au moins un des deux circuits est l'eau et en ce que l'espace d'emmagasinage de l'agent énergétique est constitué par au moins un réservoir étanche et calorifugé capable de contenir une réserve d'eau à une températu o re de 30 à 50 C. 5. Station agronomique selon la revendication 1, caractéri se-e en ce que l'installation de chauffage comprend un circuit parcouru par un fluide et agencé de façon à pouvoir fonctionner alternativement en circuit capteur d'énergie solaire et en circuit de chauffage, le fluide constituant un agent énergétique. 6. Station agronomique selon la revendication 5, destinée à être installée sur une pente exposée au soleil et dont le sol est aménagé en terrasses, caractérisée en ce qu'elle comporte des capteurs d'energie solaire disposés entre le point le plus haut et le point le plus bas de la station, mais de manière à ne pas entraver l'ensoleillement du sol et capables de chauffer l'agent énergétique en période d'ensoleillement. 7. Station agronomique selon la revendication 6, caractérisée en ce que les capteurs sont adossés à des murs séparant les terrasses, sont connectés à l'installation de chauffage et sont agencés pour fonctionner alternativement en capteurs d'énergie solaire et en radiateur de chauffage de l'espace interne de ladite construction. 8. Station agronomique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'une étable est associée à ladite construction et en ce que le biogaz produit à partir du purin du bétail constitue un agent énergétique, l'espace d'emmagasinage comportant un réservoir à purin étanche et agencé pour produire le biogaz tandis que l'installation de chauffage comprend une chaufferie à biogaz. 9. Station agronomique selon la revendication 8, caractérisée en ce que la chaufferie est agencée pour brûler au moins un autre combustible. 10. Station agronomique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le toit comporte un double vitrage et en ce que le dispositif de déneigement comprend un réseau de conduits d'un fluide constituant un agent énergétique, ces conduits étant disposés entre les vitrages. 11. Station agronomique selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'un écran thermique formé d'un ensemble de lamelles orientables est dispose sous le double vitrage de manière à permettre de régler l'ensoleillement du sol et le captage de l'énergie solaire par le toit. 12. Station agronomique selon la revendication 11, caractérisée en ce que les lamelles présentent une face réfléchissante et une face absorbante. 13. Station agronomique selon la revendication 11, caractérisée en ce que les lamelles sont réparties en plusieurs groupes et sont liées les unes aux autres dans chaque groupe de façon à permettre de placer les lamelles des différents groupes dans des orientations différentes. 14. Station agronomique selon la revendication 1 ou la revendication 8, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un réservoir d'eau froide servant à l'irrigation et/ou à l'abreuvage du bétail et des moyens pour maintenir cette eau à température constante.