cliquez pour télécharger le document... - Institut Technique de l ...

LA RECUPERATION DE CHALEUREN AVICULTURERETOUR D’EXPERIENCED’ELEVEURS UTILISATEURSCe rapport présente les principaux résultats issus d’enquêtes menées auprès d’aviculteurs :- L’enquête postale nationale conduite d’avril à juillet 2012 par l’ITAVI, et les Chambresd’agriculture des Pays de la Loire et de Bretagne sur les élevages équipés de récupérateursde chaleur.- L’enquête annuelle sur les résultats technico-économiques des élevages de volailles de chairpar les chambres d’agriculture du Grand-Ouest.Dylan CHEVALIER, Christian NICOLAS, Gérard AMAND,Marie-Laure CLOAREC, Antoine DE LA MORINIERE et Elodie DEZAT

LE DEVELOPPEMENT DES RECUPERATEURS DE CHALEUR EN AVICULTURE,UNE HISTOIRE RECENTELa hausse du prix de l’énergie est devenue une réelle problématique pour les éleveurs de volailles.Le prix du propane rendu élevage a atteint rapidement des niveaux élevés passant de 600 € en2006 à plus de 900 €/t en 2012. Utilisé pour le chauffage des bâtiments, cette source d’énergiefossile constitue en effet à présent le premier poste de charge variable des éleveurs, avec desdépenses pouvant atteindre jusqu’à 35% du total des coûts opérationnels. La consommationmoyenne de propane en production de volailles de chair standard et certifiées est d’environ7,6 kg/m²/an, soit une dépense de plus de 20.000 € par an pour un élevage de 3.000 m².La récupération de chaleur par échangeur air-air permet de diminuer sensiblement la factureénergétique, tout en améliorant les conditions d’élevage des volailles. Beaucoup d’éleveurs ont ainsifait le choix d’investir, souvent accompagnés financièrement par des aides publiques voire privées,pour équiper leurs bâtiments de ses systèmes. Parallèlement, de nouveaux appareils fontprogressivement leur apparition sur le marché. Au final on estime aujourd’hui que 20% du parcnational de bâtiments de volailles de chair standard et certifiées sont équipés.Retour sur les éléments marquants du développement de ces systèmes :2008-2009 : Diffusion des résultats des essais auprès de la filière :articles, plaquettes et organisation de portes-ouvertes au sein desélevages équipés les premiers essais montrent une économie degaz qui peut atteindre 25%. Début du développement desrécupérateurs de chaleur sur le terrain. L’ITAVI et les chambresd’agriculture du Grand-Ouest mettent en place une enquête de suivides prix en élevage.2012 : réalisation del’enquête postale nationaleauprès des éleveurs équipés.Hausse majeure du prix dupropane.2006 2007 2008 2009 2010 2011 20122006-2007 : Lancement des premiers essais enFrance de récupérateurs de chaleur en élevagesde volailles de chair par l’équipe d’ingénieursavicoles CRAPL-CRAB-ITAVI sur prototypesSystel. Publication d’un premier référentiel sur lesconsommations d’énergie directes et indirectesdes bâtiments avicoles.2009 : lancement du programme d’aide publiquePPE et développement des plans d’aides privéesau sein des organisations de production avicolesfrançaises. Arrivée progressive sur le marché denouveaux modèles de récupérateurs de chaleurLE FONCTIONNEMENTEn phase de démarrage, le renouvellement d’airminimum nécessaire pour évacuer l’humidité et les gazproduits se situe entre 0,5 et 1 m 3 /h/kg de poids vif.Cette opération, particulièrement l’hiver, refroiditl’ambiance, et le chauffage est souvent sollicité pourmaintenir la température. Ainsi, pendant les 10 premiersjours d’élevage, pour 30.000 poussins, une températureextérieure de 10°C et un renouvellement d’air de 0,7 m3/h/kg, la chaleur dissipée par la ventilation minimum estestimée à 4.100 kWh, soit l’équivalent de 300 kg depropane.

L’utilisation d’un système de récupération de chaleur par échangeur d’air permet de limiter cesdéperditions d’énergie pour réchauffer l’air frais extérieur avant de l’introduire dans le bâtiment. Lerenouvellement d’air minimum du bâtiment est alors assuré par l’échangeur(s) en prélevant unepartie de la chaleur contenue dans l’air extrait du poulailler, pour la transférer à l’air neuf entrant.Un poulailler statique équipé d’échangeurs récupérateurs de chaleur se comporte alors endémarrage comme un bâtiment dynamique. Si l’échangeur est installé sur un bâtiment à ventilationdynamique, il est dans ce cas intégré dans les groupes de ventilation classiques en fonction de sacapacité à renouveler (débit). L’air neuf est réchauffé par la conjonction de 2 phénomènes : lachaleur sensible (le transfert de chaleur se fait par convection au travers des parois d’échange del’appareil (plaques ou tubes). A noter qu’il n’y a pasde contact direct ou de mélange entre les 2 massesd’air), et des phénomènes de condensation (ilspeuvent se produire en sortie d’échangeur, selon lesconditions de température interne et externe, et lacharge en eau de l’air intérieur. L’eau en passant del’état gazeux à l’état liquide libère alors des calories).On distingue deux types de récupérateurs dechaleur : les échangeurs à plaques (les plusrépandus actuellement dans le secteur avicole) et leséchangeurs à tubes.Fonctionnement d’un échangeur de chaleur air/airL’efficacité thermique d’un échangeur de chaleur est souvent calculée sur la chaleur sensible parsouci de simplicité en utilisant la formule : (air neuf réchauffé – air frais extérieur) / (air ambiantdans le bâtiment – air frais extérieur). Par exemple, pour une température ambiante (air viciéévacué) de 30°C, une température extérieure (air neuf aspiré) de 2°C, et une température d’airneuf réchauffé de 18°C, le rendement pour des débits air vicié et air neuf identiques est de (18 – 2)/ (30 – 2) = 57%.Pour élever d’un °C la température d’un m 3 d’air, il faut 0,34 W. Il est ainsi possible de calculerl’énergie restituée dans le poulailler par un échangeur(s) de chaleur. Par exemple, pour un débitconstant de 6.000 m 3 /h (entrée air neuf) et un gain de température de 15°, l’énergie restituée sur24 heures de fonctionnement est de 735 kWh, soit l’équivalent de 52 kg de propane. De cetteéconomie de propane, il faut déduire la consommation électrique du système. Dans ces conditions, 1kWh électrique consommé permet de restituer environ 33 kWh sous forme de chaleur.Les facteurs d’efficacité des récupérateurs de chaleur sont les suivants :• La surface d’échange (dimension du bloc et écartement entre plaques en sortie et en entrée)• La vitesse de passage de l’air : plus le débit augmentepour une même surface d’échange, plus faible est legain de température• Les turbulences de l’air dans l’échangeur (forme desplaques ou des tubes)• L’encrassement par les poussières (filtre en sortie airvicié et lavage régulier en cours de lot sont préconisés)• L’épaisseur du matériau et sa conductivité thermique(en W/(K.m) : cuivre 390, aluminium 237, acier 60 etPVC 0,17.Dispositifs d’aide publique :Le Plan de Performance Energétique 2009-2013 accompagne les investissements d’économie et deproduction d’énergie. Les récupérateurs de chaleur peuvent bénéficier d’une aide de 40% dumontant HT investi sous réserve de réaliser en amont un diagnostic énergétique de l’exploitation etde déposer un dossier de demande d’aide complet au cours des périodes d’appels à projets définisdans chaque région. Pour tout renseignement, contactez les services de la DDT(M) de votredépartement et/ou vos conseillers des chambres d’agriculture et de l’ITAVI.

LES ENSEIGNEMENTS DE L’ENQUETE ANNUELLE DES CHAMBRESD’AGRICULTURE DU GRAND-OUESTQue dit l’enquête avicole ? Diminution desdépenses de chauffage : oui. Améliorationdes performances : pas si net.Une extraction des données de l’enquêteavicole 2010/2011 a été réalisée pourobserver l’impact des échangeurs de chaleursur les performances des volailles de chair. 46bâtiments ont été renseignés comme étantéquipés d’échangeurs de chaleur. Ils sontsitués en Bretagne, Pays de la Loire, Deux-Sèvres et dans l’Orne. Les échangeurs ont étéprincipalement mis en service en 2009 et2010.1. Comparaison des bâtimentséquipés aux bâtiments non équipésDe nombreuses combinaisons d’équipementssont rencontrées. Afin d’étudier lesperformances technico-économiques, lesbâtiments ont été regroupés en grandescatégories et comparés « toutes choses égalespar ailleurs », en production de poulet(bâtiment à ventilation monolatérale Coloradoavec canons intérieurs et pipettes) et enproduction de dindes (bâtiment statique àlanterneau, avec radiants régulables etpipettes).Poulet standard, bâtiment ColoradoDans l’échantillon, 35 lots ont été conduitsavec échangeurs de chaleur. L’âge moyen desbâtiments est de 20 ans pour les bâtimentsavec échangeurs et 16,5 ans pour lesbâtiments non équipés. Nous ne notons pas dedifférence significative des performancestechniques liées aux échangeurs dans notreéchantillon. Par contre, une diminution de22% des consommations de gaz est bienobservée.Dinde, bâtiment statiqueLa production de dinde est étudiéeuniquement dans les bâtiments de typestatique à lanterneau avec 20 lots conduitsavec échangeurs de chaleur. L’âge moyen desbâtiments est de 26 ans dans les deux cas.Nous ne notons pas non plus de différencesignificative des performances techniques liéesaux échangeurs dans notre échantillon.Comme pour l’exemple précédent, nousobservons une diminution de 32% du postegaz en quantité et en dépense.Marge poussin aliment (base 100: enquête avicole)2. Evolution des performances dansles bâtiments équipésPour chaque bâtiment, les performances deslots abattus entre 2008 et 2011 ont étécomparées aux données de l’enquête avicoleen base 100. Les performances ont ainsi étépositionnées avant et après mise en place deséchangeurs, et leur évolution observée. Lesbâtiments sélectionnés sont ceux pourlesquels suffisamment de lots sont répertoriésavant et après mise en place de l’échangeur.Seulement 16 bâtiments ont ainsi pu êtreétudiés.Il est globalement difficile d’observer unimpact de la mise en place de l’échangeur surles performances. Ainsi, dans l’échantillon 9bâtiments voient la marge poussin alimentdiminuer et 7 leur marge augmenter. Laprincipale difficulté pour analyser les résultatsvient du fait que de nombreux autres facteursont une influence : changement de souche,alourdissement des carcasses, modification decontrat… Néanmoins, nous pouvons dire quenous ne voyons pas d’amélioration ou dedégradation significative des résultats.1601401201008060402001 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16Evolution de la marge poussin aliment de seizebâtiments, avant et après mise en placed’échangeurs de chaleurConclusionSi la diminution de la consommation dechauffage est bien observée lorsque lesbâtiments sont équipés de récupérateurs dechaleur, nous n’observons néanmoins pasd’amélioration flagrante des résultatstechnico-économiques des volailles. Leséchantillons étant réduits, il est nécessaire deconsidérer ces observations comme des pointsde repère. L’échantillon deviendraprobablement plus important dans les annéesqui viennent avec le développement dunombre de bâtiments équipés dans l’enquête,ce qui permettra sans doute de dégager destendances.AvantAprès

LES ENSEIGNEMENTS DE L’ENQUETE NATIONALE CHAMBRESD’AGRICULTURE/ITAVIUne enquête postale a été réalisée entre avrilet juillet 2012 auprès des aviculteurs françaiséquipés de récupérateurs de chaleur. L’objectifétait de réaliser un premier bilan d’utilisationde ces systèmes en France, d’évaluer leurseffets sur les économies d’énergie, l’ambiance,la litière et les performances techniques, et defaire le point sur les conditions d’usage etproblèmes rencontrés. L’enjeu était dedisposer de références sur l’efficacité de cessystèmes mais aussi d’envisager desaméliorations de leur installation et/ou de leurutilisation.tout le territoire français (37 départementsconcernés), mais avec une dominance sur leGrand-Ouest de la France en touteconcordance avec la réalité de la localisationdes élevages avicoles (notamment en volaillesde chair).SituationgéographiquedesexploitationsenquêtéesLa méthodologie employée :La méthode choisie consistait à enquêter deséleveurs ayant plus de 6 mois de recul. Unéchantillon de 795 élevages équipés a pu êtreconstitué grâce aux données issues desenquêtes des chambres d’agriculture duGrand-Ouest et de l’ITAVI, et avec le concoursdes équipementiers Lead Leroy Concept,Systel, Elva et Big Dutchmann. Unquestionnaire comportant 138 questions aainsi été réalisé puis envoyé par courrier aumois d’avril 2012. Une relance postale a étéeffectuée en mai et juillet pour augmenter letaux de retour. Plus de 50 appelstéléphoniques ont également été passés pourcompléter des questionnaires remplispartiellement. Le questionnaire comprenaitplusieurs chapitres pour décrire lesinstallations (exploitation, bâtiment,récupérateurs de chaleur, éléments desécurité, types d’accessoires, coûts…) puiscaractériser le niveau d’efficacité des appareils(énergie, ambiance, résultats techniques,comportement des animaux, charges…), enpréciser les modalités d’utilisation (pilotage,mode de fonctionnement, nettoyage) etévaluer le niveau de satisfaction des éleveurs(problèmes rencontrés, appréciations…). Lelogiciel d’enquêtes SPHINX a été utilisé poursaisir les données et réaliser des analysessimples (croisements de critères 2 à 2,moyennes, fréquences et répartitions). Lelogiciel de statistiques R a également étéutilisé pour effectuer des analyses multivariées(effet de l’interaction de plusieursvariables).Les caractéristiques de l’échantillon :Au final le taux de retour a atteint 25%,soit 201 questionnaires exploitables.Cette taille d’échantillon permet de dégagerdes résultats statistiquement fiables. Il estconstitué de 197 exploitations réparties surCes exploitations hébergent au total 470bâtiments dont 331 sont équipés derécupérateurs de chaleur, soit 70%. Lesbâtiments équipés sont plutôt vétustes(moyenne d’âge de 19 ans) mais les éleveursenquêtés ont jugé la qualité de leur étanchéitéet de leur isolation comme bonne à excellentedans 82% des cas.17% des bâtiments ont moins de 10 ans.Par ailleurs, 53% des bâtiments présententune ventilation de type dynamique, et 42%sont de type statique (5% non renseignés).Plus de 24% des bâtiments ont bénéficié d’unerénovation énergétique dans les 4 dernièresannées (amélioration de l’étanchéité, del’isolation, du chauffage et/ou dynamisation dela ventilation) avec le soutien des plansd’aides publiques (PPE) et privées(organisations partenaires). Ces différentsconstats suggèrent que la majeure partie desbâtiments de l’échantillon s’avèrent en effetplutôt bien isolés et étanches, et viennentconfirmer les réponses des éleveurs.

Les récupérateurs de chaleur sontaujourd’hui présents au sein desdifférents secteurs de production(volailles futures reproductrices,volailles reproductrices enmultiplication, volailles de chairstandard, certifiées et label, canardsprêts à gaver) et de la plupart desespèces avicoles. L’échantilloncomporte 49% de poulets, 41% dedindes, 5% de canards et 4% depintade. Ceci indique que leséchangeurs air-air ont été plébiscitéspour répondre aux différentessituations et problématiques d’élevagemême dans le cas de bâtiments nonchauffés.Plusieurs modèles et marques derécupérateurs ont été relevés dansl’échantillon (ERC, PRC 180, PRC 31, LLC,ELVA, AGROSUPPLY, PLETTENBURG etEARNY). Il ressort que les 3 appareils ERC500, PRC 180 et LLC sont les plus représentésavec respectivement 37%, 35% et 21% del’échantillon. Ces modèles ont donc uneinfluence accrue sur les résultats générauxobtenus. Il existe des écarts de performancesentre modèles. Toutefois, pour des raisonsévidentes de respect de la confidentialité desdonnées commerciales, nous avons fait lechoix dans ce document, de ne présenter lesdonnées que pour l’ensemble de l’échantillon,sans distinction des résultats pour chaquemodèle.La plupart des systèmes étudiés dansl’enquête ont été installés en 2011 (49%). Ilressort que depuis 2009, le nombred’installation a fortement progressé.Le dimensionnement des récupérateurs peutêtre défini selon deux indicateurs : le débitd’air et la surface d’échange installés. Dansnotre échantillon le dimensionnement moyenavoisine respectivement 10 m 3 /h par m² debâtiment, et 0,26 m² par m² de bâtiment. Desdisparités relatives existent entre productionsselon notamment les caractéristiques debâtiment. A noter que le dimensionnement desrécupérateurs installés dans les élevages devolailles label de notre échantillon est trèsfaible (attention : effectif restreint deseulement 4 élevages). La raison est simple :un seul échangeur était installé dans un despignons du bâtiment.Catégories de productions avicoles rencontrées dansl’échantillon et répartition en %Dimensionnement des récupérateurs de chaleur surles bâtiments avicoles de l’échantillon : répartitiondes débits (en m 3 /h) et surfaces d’échange (m²)installés par productionNous avons choisi de retenir pour notre calculde débit, le débit théorique des ventilateursqui font entrer l’air réchauffé à l’intérieur dubâtiment. Concernant la surface d’échange,nous avons considéré qu’il s’agissait de lasurface de matériau d’échange (surfaced’un(e) plaque/tube multiplié(e) par le nombrede plaques/tubes). Il est à souligner que, pourles équipementiers qui mentionnent cetteindication, notre méthode de calcul confirmeles surfaces d’échange indiquées sur lesplaquettes commerciales des constructeursconcernés.

Les principaux résultats de l’étude :L’enquête a permis de dégager la perceptionque peuvent avoir les éleveurs utilisateurs, del’évolution de leurs consommations d’énergie,des conditions d’ambiance et des résultatstechnico-économiques après installation deséchangeurs. La question posée était lasuivante : « depuis que vous avez mis enplace vos récupérateurs c’est moins bien,stable ou mieux ». Puis lorsqu’il était possiblede répondre, le questionnaire demandait unchiffrage des évolutions à la baisse ou à lahausse de ces différents indicateurs.L’impact des récupérateurs de chaleur surles consommations de gazConcernant le gaz, on observe que 88% deséleveurs ont constaté une diminution de leurconsommation de gaz après installation dessystèmes.Beaucoup d’éleveurs ont effectué unerénovation de leurs bâtiments dans les 4dernières années avec des conséquencesprobables sur la maîtrise des consommationsde gaz. Réalisés au cours de la même périodeque l’installation de récupérateurs de chaleur,ces travaux de modernisation de la coque, duchauffage ou de la ventilation, pouvaientlimiter considérablement la précision desévolutions chiffrées indiquées par les éleveursenquêtés, et notamment surestimer l’effet desrécupérateurs de chaleur. Le questionnaire adonc été réalisé de telle sorte que les éleveurspuissent décrire leurs travaux, et nous leuravons en outre demandé de séparer autantque possible les données issues desrécupérateurs de chaleur seuls. On constateau final un écart très faible, de l’ordre de 3%,entre les deux groupes, qui indique le bonniveau de fiabilité des données collectées surcet indicateur de performance.Indication du sens de l’évolution desconsommations de gaz par les utilisateurs selon laproduction (fréquence des réponses)Si on considère l’ensemble des réponses« stable » (chiffrage à 0) et les réponses« mieux » avec chiffrage, les évolutions deconsommation de gaz après installationdes échangeurs correspondent enmoyenne à -28%.Effet de la rénovation énergétique sur lesconsommations de gazEn complément, si on élimine les réponses« stables » pour ne considérer que leséleveurs ayant pu chiffrer leurs économies,l’évolution moyenne de la consommations’établit alors à -32%.Appréciation de l’évolution des consommations degaz par les utilisateurs classés par productionAppréciation de l’évolution des consommations degaz par les utilisateurs ayant répondu « mieux »,classés par production

Merci aux équipementiers et aux éleveurs ayant répondu aux enquêtes, ainsi qu’auxcollègues des chambres d’agriculture du Grand-Ouest et de Bourgogne, et de l’ITAVI Sud-Estet Sud-Ouest. Merci à la DRAAF de Bretagne pour son appui. Merci à Marie-Laure CLOAREC etAntoine DE LA MORINIERE qui ont réalisé la saisie des données et leur analyse dans le cadrede leurs stages en entreprise.Avec le soutien financier de : Crédits photos :CRAPL, CRAB, ITAVI, Equipementiers et Avipôle FormationRéalisation : Chambre régionale d’agriculture des Pays de la Loire. Edition : Septembre 2012