FR2481882A1 - Reflectors for controlling heat dissipation within green house - are coated for selective absorption or release of long wave radiation - Google Patents

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Abstract

Composite reflectors for use in a greenhouse are constructed to block at least some of the long wavelength radiation entering the greenhouse during the day. At night, the reflectors are adjusted to reflect back into the greenhouse heat being lost as long wave radiation. Opt. the reflectors include passages for a heat transfer fluid to collect the absorbed heat during the day for return during the night. Used to reduce daily temp. variations without additional energy input. Pref. the reflectors are solid or hollow slats which can rotate about their longitudinal axis and are mounted in arrays with the absorbent faces coated with a blue pigment (such as 'Turnball blue' or ultramarine; the reflective faces are coated with a red pigment such as aniline red, auramine or vermillion. Opt. the absorbent faces also selectively reflect beneficial short wave radiation into the greenhouse during the day. Opt. the rear wall of the greenhouse is covered with a screen of similar material.

Description

L'invention concerne un procédé pour développer la croissance des plantes sous serre permettant à la fois d'augmenter la proportion du rayonnement ultrariolet reçu par les plantes, ctest-à-dire de favoriser leur croissance, tout en limitant les pertes calorifiques. L'invention concerne également une installation susceptible de mettre en oeuvre ce procédé. The invention relates to a method for developing the growth of plants in a greenhouse which makes it possible both to increase the proportion of ultra-violet radiation received by the plants, that is to say to promote their growth, while limiting heat losses. The invention also relates to an installation capable of implementing this method.

La déperdition d'énergie calorifique dans une serre est proportionnelle aux surfaces transparentes. Par ailleurs, pendant la journée, il est nécessaire de protéger les plantes contre un trop fort ensoleillement. I1 est connu de résoudre ce double probleme en deployant horizontalement au-dessus du sol et à une certaine hauteur, un paillage fait de nattes ou de nappes de fibres tissées. Ce paillage permet donc d'obtenir un ombrage pendant la journée, qui évite une surchauffe de la serre pendans les heures les plus esoleillées. En outre, il permet de réaliser des économies de chauffage du fait que le volume délimité entre le paillage et le toit de la serre n' a pas besoin d'être chauffé.Cependant, il présente plusieurs inconvénients et, notaninent, le fait d'entre opaque à l'ensemble des radiations du spectre solaire, c' est-àdire au rayonnement ultra-violet comme au rayonnement infra-rouge. Autrement dit, pendant l'ombrage, la surface cultivée ne reçoit pas la totalité du rayonnement ultra-violet qui pourrait lui parvenir, ce qui défavorise la croissance des plantes. Par ailleurs, pendant la nuit, ce paillage a aussi tendance à absorber une partie des radiations infra-rouges produites par les plantes et donc de favoriser une déperdition calorique non pas de l'environne- ment, mais de la plante ellemême. The loss of heat energy in a greenhouse is proportional to the transparent surfaces. In addition, during the day, it is necessary to protect the plants against too much sunshine. I1 is known to solve this double problem by deploying horizontally above the ground and at a certain height, a mulch made of mats or sheets of woven fibers. This mulching therefore provides shade during the day, which prevents overheating of the greenhouse during the sunniest hours. In addition, it allows heating savings due to the fact that the volume delimited between the mulch and the roof of the greenhouse does not need to be heated. However, it has several disadvantages and, notably, the fact of between opaque to all the radiations of the solar spectrum, that is to say to ultraviolet radiation as to infrared radiation. In other words, during shading, the cultivated area does not receive all of the ultraviolet radiation that could reach it, which disadvantages the growth of plants. Furthermore, during the night, this mulching also tends to absorb part of the infrared radiation produced by plants and therefore to promote a caloric loss not of the environment, but of the plant itself.

L'invention permet de résoudre tous ces inconvénients, en offrant pendant la journée un ombrage sélectif permettant d'augmenter la quantité de rayonnement ultra-violet susceptible d'être reçue par les plantes pour un ensoleillement donné. The invention makes it possible to resolve all of these drawbacks, by providing selective shade during the day, making it possible to increase the amount of ultraviolet radiation capable of being received by plants for a given amount of sunshine.

Dans cet esprit, l'invention concerne un procédé pour développer la croissance des plantes sous serre caractérisé en ce qu'il consiste, essentiellement pendant la journée, à filtrer au moins une partie du rayonnement solaire atteignant une surface cultivée de ladite serre, pour en éliminer des composantes de longueurs d'onde élevées. De préférence, le procédé est complété en ce qu'il consiste, essentiellement pendant la nuit, à réfléchir vers ladite surface cultivée des rayonnements émis par elle, notamment des rayonnements de longueurs d'onde élevées. In this spirit, the invention relates to a process for developing the growth of plants in a greenhouse, characterized in that it consists, essentially during the day, in filtering at least part of the solar radiation reaching a cultivated surface of said greenhouse, in order to eliminate components of high wavelengths. Preferably, the process is completed in that it consists, essentially at night, in reflecting towards said cultivated surface of the radiation emitted by it, in particular radiation of long wavelengths.

Selon une mise en oeuvre préférée du procédé, le rayonnement solaire est filtré par réflexion sur des surfaces de matériau absorbant préférentiellement lesdites composantes de longueurs d'onde élevées. En-fin, selon une caractéristique avantageuse de l'invention, les rayonnements de longueurs d'onde élevées, c'est-à-dire les rayonnements infrarouges, sont absorbés par la structure réfléchissante pour chauffer un fluide caloporteur circulant dans celle-ci. According to a preferred implementation of the method, the solar radiation is filtered by reflection on surfaces of material preferentially absorbing said components of high wavelengths. At the end, according to an advantageous characteristic of the invention, the radiation of long wavelengths, that is to say the infrared radiation, are absorbed by the reflecting structure to heat a coolant circulating in it.

L'invention concerne aussi une installation du type comportant une serre abritant une surface de sol cultivée, caractérisée en ce quelle comporte en outre au moins une surface de matériau absorbant préférentiellement des composantes de longueurs d'onde élevées du spectre du rayonnement solaire et réfléchissant des composantes de longueurs d'onde faibles;cette surface étant orientée par rapport au soleil, de préférence de façon réglable, pour réfléchir le rayonnement qu'elle reçoit dans la direction de ladite surface de sol cultivée. The invention also relates to an installation of the type comprising a greenhouse housing a cultivated soil surface, characterized in that it further comprises at least one surface of material preferentially absorbing components of high wavelengths of the spectrum of solar radiation and reflecting components of short wavelengths, this surface being oriented relative to the sun, preferably in an adjustable manner, for reflecting the radiation which it receives in the direction of said cultivated soil surface.

L'invention sera mieux comprise et d'autres détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lecture de la description qui va suivre d'une installation conforme à l'invention, pour la mise en oeuvre du pro céde defini cidessus, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels
- la fig. 1 représente schematiquement une serre munie des perfectionnements de l'invention;
- la fig. 2 représente une vue en coupe et à plus grande échelle d'un élément d'une structure d'ombrage construite selon le principe de l'invention;
- la fig. 3 est une vue partielle d'une variante de l'invention; et
- la fig. 4 est une vue analogue à la fig. 2, relative à la variante de la fig. 3.The invention will be better understood and other details and advantages thereof will appear better on reading the description which will follow of an installation in accordance with the invention, for the implementation of the process defined above, given by way of example only and with reference to the accompanying drawings in which
- fig. 1 schematically represents a greenhouse provided with the improvements of the invention;
- fig. 2 shows a sectional view on a larger scale of an element of a shade structure constructed according to the principle of the invention;
- fig. 3 is a partial view of a variant of the invention; and
- fig. 4 is a view similar to FIG. 2, relating to the variant of FIG. 3.

La serre 11 représentée sur la figure 1 abrite une surface cultivée 12. De façon classique, elle se compose de parois verticales 13a, 13b en verre et d'un faîtage formant le toit de l'installation, également constitué de parois de verre 14a, 14b. Comme mentionné précédemnent, il est classique de disposer une structure d'ombrage formee de nattes ou de nappes de fibres tissées entre le faîtage délimité par les parois 14a, 14b et le reste de la serre, délimité par les parois verticales 13a, 13b. The greenhouse 11 shown in FIG. 1 shelters a cultivated surface 12. Conventionally, it consists of vertical walls 13a, 13b made of glass and a ridge forming the roof of the installation, also made up of glass walls 14a, 14b. As mentioned previously, it is conventional to have a shading structure formed of mats or sheets of woven fibers between the ridge defined by the walls 14a, 14b and the rest of the greenhouse, defined by the vertical walls 13a, 13b.

Selon l'invention, cette structure d'ombrage est constituée d'une pluralité de bandes étroites 15, montées pivotantes, c > est-à-dire de façon réglable, autour d'axes longitudinaux respectifs, 16, horizontaux et paralleles entre eux. C'est l'une de ces bandes qui est représentée à plus grande échelle sur la fig. 2. Dans l'exemple représenté, elle comporte une âme centrale rigide 17, portant sur au moins l'une de ses faces un matériau 18 absorbant préférentiellement des composantes de longueurs d'onde élevées du spectre du rayonnement solaire et réfléchissant des composantes de longueurs d'onde faibles.Comme représenté sur lafig. 1, l'en- semble de ces bandes a une structure analogue à un store dit californien, utilisé couramment dans les habitations, c'est-ài-dire que les bandes sont susceptibles de prendre différentes inclinaisons autour de leurs axes respectifs, de façon à réfléchir toute la partie 20 du rayonnement solaire vers la surface cultivée 12. Bien entendu, pendant la journée, l'orientation des bandes 15 est telle que la partie 20 du rayonnement solaire rencontre les surfaces du matériau 18 aux propriétés réfléchissantes et absorbantes énoncées ci-dessus.De cette façon, les plantes reçoivent pendant la journée la partie directe 21 du rayonnement solaire, augmentée d'une importante proportion de rayonnement ultra-violet provenant de la partie 20 réfléchie sélectivement sur la structure d'ombrage constituée par l'ensemble des bandes 15.According to the invention, this shading structure consists of a plurality of narrow strips 15, pivotally mounted, that is to say in an adjustable manner, around respective longitudinal axes, 16, horizontal and parallel to each other. It is one of these bands which is shown on a larger scale in FIG. 2. In the example shown, it comprises a rigid central core 17, carrying on at least one of its faces a material 18 preferentially absorbing components of high wavelengths of the spectrum of the solar radiation and reflecting components of lengths as shown in the fig. 1, all of these strips have a structure analogous to a so-called Californian blind, commonly used in homes, that is to say that the strips are capable of taking different inclinations around their respective axes, so to reflect all the part 20 of the solar radiation towards the cultivated surface 12. Of course, during the day, the orientation of the strips 15 is such that the part 20 of the solar radiation meets the surfaces of the material 18 with the reflecting and absorbing properties set out above. In this way, the plants receive during the day the direct part 21 of the solar radiation, increased by a large proportion of ultraviolet radiation coming from the part 20 selectively reflected on the shade structure formed by the whole. bands 15.

Le matériau 18 peut tirer son principe actif du fait qu'il comporte un pigment organique ou, de préférence, minéral tel que le bleu d'outre-mer ou le bleu de Turnbull. Par exemple, ce pigment peut être incorporé dans un liant transparent tel qu'un vernis et déposé sur l'aine rigide 17. Le vernis transparent précité peut être de l'acétate de vinyle. On peut aussi utiliser une matière plastique colorée dans la masse par les mimes pigments et déposée sur l'âme rigide 17 ou venant même éventuellement se substituer à elle.L'orientation des bandes 15 peut se faire manuellement, de temps en.temps, ou bien l'installation peut être complétée avantageusement par un système d'orientation automatique des bandes utilisant une cellule photoélectrique, par exemple portée par l'une des bandes et s'orientant vers la luminosité maximum. Par ailleurs, ombrage luimeme est amélioré par le fait que le rayonnement supplementaire qui est dirigé vers la surface cultivée est pratiquement débarrassé de tous les rayonnements infra-rouges porteurs d'énergie calorifique. A titre d'exemple, le bleu d'outre-mer a un pouvoir de réflexion de 70% pour une longueur d'onde de 0,44 micron, contre seulement 3 à 7 % pour une longueur d'onde d'environ 0,65 micron. The material 18 can derive its active principle from the fact that it comprises an organic or, preferably, mineral pigment such as overseas blue or Turnbull blue. For example, this pigment can be incorporated into a transparent binder such as a varnish and deposited on the rigid groin 17. The aforementioned transparent varnish can be vinyl acetate. It is also possible to use a plastic material colored in the mass by the same pigments and deposited on the rigid core 17 or even possibly replacing it. The orientation of the bands 15 can be done manually, from time to time, or the installation can advantageously be completed by an automatic orientation system of the bands using a photoelectric cell, for example carried by one of the bands and moving towards maximum brightness. Furthermore, shading itself is improved by the fact that the additional radiation which is directed towards the cultivated area is practically rid of all infrared radiation carrying heat energy. For example, overseas blue has a reflection power of 70% for a wavelength of 0.44 micron, against only 3 to 7% for a wavelength of about 0, 65 micron.

Par ailleurs, l'autre face de chaque bande 15 peut être avantageusement recouverte d'un autre matériau réfléchissant ]9. Ce matériau peut être neutre pour toutes les composantes de longueurs d'onde du rayonnement solaire,c 'est-àdire avoir un pouvoir de réflexion constant en fonction de la longueur d'onde, mais il est recommandé d'utiliser un matériau réfléchissant sélectivement des rayonnements de longueurs d'onde élevés. A titre d'exemple, on peut utiliser un pigment organique ou de préférence minéral, tel que le vermillon, le rouge d'aniline, ou l'auramine. Le conditionnement de ce pigment peut être analogue à celui des autres pigments recouvrant la première face de l'âme rigide 17.A titre d'exemple, le vermillon a un pouvoir de réflexion de plus de 60 % des radiations de longueur d'onde supérieure à 0,6 micron et de moins de 10 Z des radiations de longueur d'onde inférieure à 0,5 micron. Furthermore, the other face of each strip 15 can advantageously be covered with another reflective material] 9. This material can be neutral for all the wavelength components of solar radiation, that is to say have a constant reflection power as a function of the wavelength, but it is recommended to use a material that selectively reflects long wavelength radiation. For example, one can use an organic or preferably mineral pigment, such as vermilion, aniline red, or auramine. The packaging of this pigment can be similar to that of the other pigments covering the first face of the rigid core 17. For example, vermilion has a reflection power of more than 60% of radiation of longer wavelength at 0.6 micron and less than 10 Z of radiation of wavelength less than 0.5 micron.

La nuit, les bandes 15 sont amenées par rotation de telle manière que leurs faces portant le matériau 19 soient dirigées vers la surface cul tivée 12,de façon que l'énergie émise par les plantes leur soit renvoyee. At night, the strips 15 are brought in by rotation so that their faces carrying the material 19 are directed towards the cultivated surface 12, so that the energy emitted by the plants is returned to them.

Si le matériau réfléchissant 19 n'est pas choisi comme étant sélectif pour la réflexion des infra-rouges, on peut utiliser des pigments blancs, tels que l'oxyde de titane, la magnésie, le carbonate de calcium ou le carbonate de magnésium, ou des dépôts métalliques à pouvoir de réflexion uniforme tels que l'aluminium anodisé, ou le nickel. Cependant, l'utilisation d'un pigment à pouvoir de réflexion sélectif est avantageuse dans la journée, notamment lorsque les faces portant les revêtements 18 sont presque complètement orientées vers la surface cultivée 12 (très fort ensoleillement), car dans ce cas l'énergie des composantes infra-rouges est réfléchie à la partie supérieure de la structure d'ombrage, ce qui limite l'élévation de température dans la serre.If the reflecting material 19 is not chosen as being selective for the reflection of infrared rays, white pigments can be used, such as titanium oxide, magnesia, calcium carbonate or magnesium carbonate, or metallic deposits with uniform reflecting power such as anodized aluminum or nickel. However, the use of a pigment with selective reflection power is advantageous during the day, in particular when the faces carrying the coatings 18 are almost completely oriented towards the cultivated surface 12 (very strong sunshine), because in this case the energy infrared components is reflected at the top of the shade structure, which limits the rise in temperature in the greenhouse.

En se reportant aux figures 3 et 4, on a représenté une variante caractérisée en ce que des conduits 25 de fluide caloporteur, par exemple de l'eau, sont ménagés dans l'âme rigide 17, c'est-à-dire en contact thermique notamment avec le matériau 18 absorbant préférentiellement les composantes de longueurs d'onde élevées du spectre de rayonnement solaire. Les conduits 25 peuvent être réunis entre eux, aux extrémités des bandes 15, par des conduits flexibles 26 n'entravant pas la rotation des bandes 15. L'énergie thermique d'origine solaire ainsi récupérée peut être utilisée pour chauffer la serre, ou l'eau d'arrosage, ou même le sol. Referring to Figures 3 and 4, there is shown a variant characterized in that conduits 25 of heat transfer fluid, for example water, are formed in the rigid core 17, that is to say in contact thermal in particular with the material 18 preferentially absorbing the long wavelength components of the solar radiation spectrum. The conduits 25 can be joined together, at the ends of the bands 15, by flexible conduits 26 which do not impede the rotation of the bands 15. The thermal energy of solar origin thus recovered can be used to heat the greenhouse, or the water, or even the soil.

A titre d'exemple, une surface de 200 m2 permet d'élever la température de 200 litres d'eau à plus de 500, ce qui permet de chauffer, notamment la nuit, plus de 150 m3 d'air sous serre.For example, a surface of 200 m2 makes it possible to raise the temperature from 200 liters of water to more than 500, which makes it possible to heat, especially at night, more than 150 m3 of air in a greenhouse.

Pendant l'hiver, il est possible d'augmenter encore la proportion d'énergie solaire favorisant la croissance des plantes (ultra-violets) en disposant une autre nappe de matériau 18 le long de la paroi 13b. During winter, it is possible to further increase the proportion of solar energy favoring the growth of plants (ultraviolet) by placing another sheet of material 18 along the wall 13b.

Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit, mais comprend tous les équivalents techniques des moyens mis en jeu si ceux-ci le sont dans le cadre des revendications qui suivent. Of course, the invention is in no way limited to the embodiment which has just been described, but includes all the technical equivalents of the means involved if these are in the context of the claims which follow.

Claims (11)

REVENDICATIONS 1. Procédé pour développer la croissance des plantes sous serre, caractérisé en ce qu'il consiste, essentiellement pendant la journée, à filtrer au moins une partie du rayonnement solaire atteignant une surface cultivée de ladite serre pour en éliminer des composantes de longueurs d'onde élevées. 1. A method for developing the growth of plants in a greenhouse, characterized in that it consists, essentially during the day, in filtering at least part of the solar radiation reaching a cultivated area of said greenhouse in order to eliminate length components thereof. high waves. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste, essentiellement pendant la nuit, à réfléchir vers ladite surface cultivée des rayonnements émis par elle, notamment des rayonnements de longueurs d'onde élevées. 2. Method according to claim 1, characterized in that it consists, essentially during the night, in reflecting towards said cultivated surface of the radiation emitted by it, in particular radiation of high wavelengths. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on filtre ladite partie du rayonnement solaire par réflexion de celle-ci sur des surfaces de matériau absorbant préférentiellement lesdites composantes de longueurs d'onde élevées. 3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that said part of the solar radiation is filtered by reflection thereof on surfaces of material preferentially absorbing said components of high wavelengths. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on récupère de l'énergie thermique issue desdites composantes de longueurs d'onde élevées dans ledit matériau absorbant en faisant circuler un fluide caloporteur au voisinage dudit matériau absorbant. 4. Method according to claim 3, characterized in that thermal energy is recovered from said components of high wavelengths in said absorbent material by circulating a heat transfer fluid in the vicinity of said absorbent material. 5. Installation du type comportant une serre abritant une surface de sol cultivée, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre au moins une surface de matériau absorbant préférentiellement des composantes de longueurs d'onde élevées du spectre du rayonnement solaire et réfléchissant des composantes de longueurs d'onde faibles; cette surface étant orientée par rapport au soleil, de préférence de façon réglable, pour réfléchir le rayonnement qu'elle reçoit dans la direction de ladite surface de sol cultivée. 5. Installation of the type comprising a greenhouse housing a cultivated soil surface, characterized in that it also comprises at least one surface of material preferentially absorbing components of high wavelengths of the spectrum of solar radiation and reflecting components of short wavelengths; this surface being oriented relative to the sun, preferably in an adjustable manner, in order to reflect the radiation which it receives in the direction of said cultivated soil surface. 6. Installation selon la revendication 5, comportant une structure d'ombrage à la partie supérieure de ladite serre, de préférence disposée horizontalement au-dessus de ladite surface cultivée, caractérisée en ce que ladite structure d'ombrage est constituée d'une pluralité de bandes étroites dudit matériau, ces bandes étant montées pivotantes autour d'axes longitudinaux respectifs, parallèles entre eux. 6. Installation according to claim 5, comprising a shade structure at the top of said greenhouse, preferably arranged horizontally above said cultivated surface, characterized in that said shade structure consists of a plurality of narrow strips of said material, these strips being pivotally mounted around respective longitudinal axes, mutually parallel. 7. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que chaque bande étroite étant supportée par tout support mécanique convenable, l'autre face de ce support est recouverte d'un revêtement de matériau réfléchissant, de préférence un matériau réfléchissant sélectivement des rayonnements de longueurs d'onde élevées. 7. Installation according to claim 6, characterized in that each narrow strip being supported by any suitable mechanical support, the other face of this support is covered with a coating of reflective material, preferably a material selectively reflecting radiation of lengths high wave. 8. Installation selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que ledit matériau absorbant préférentiellement des composantes de longueurs d'onde élevées et réfléchissant des composantes de longueurs d'onde faibles, comporte un pigment organique ou minéral tel que le bleu de Turnbull ou le bleu d'outre-mer.  8. Installation according to claim 5 or 6, characterized in that said material preferably absorbing components of high wavelengths and reflecting components of short wavelengths, comprises an organic or mineral pigment such as Turnbull blue or overseas blue. 9. Installation selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit matériau réfléchissant sélectivement des rayonnements de longueurs d'onde élevées comporte un pigment organique ou minéral tel que le rouge d'aniline, l'auramine ou le vermillon. 9. Installation according to claim 7, characterized in that said material selectively reflecting radiation of high wavelengths comprises an organic or mineral pigment such as aniline red, auramine or vermilion. 10. Installation selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite autre face est recouverte d'un revêtement de matériau réfléchis- sant sensiblement toutes les longueurs d'onde. 10. Installation according to claim 7, characterized in that said other face is covered with a coating of material reflecting substantially all wavelengths. 11. Installation selon l'une des revendications 5 à 10, caracté- risée en ce que des conduits de fluide caloporteur sont agencés en contact thermique avec ledit matériau absorbant préférentiellement des composantes de longueurs d'onde élevées du spectre du rayonnement solaire. 11. Installation according to one of claims 5 to 10, characterized in that heat transfer fluid conduits are arranged in thermal contact with said material preferably absorbing components of high wavelengths of the spectrum of solar radiation.
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