Soutenance mémoire
Chaleur latente
La chaleur latente est définie comme étant l’énergie fournie par un animal pour évaporer l’eau évacuée par la respiration et par la transpiration (Zhang ,1998). Dans le cas d’un poulet presque couvert entièrement de plumes, ce dernier ne peut pas libérer de chaleur par transpiration (Simrnons et al, 1997). Même s’il peut aussi perdre de l’eau par diffusion passive, ces deux mécanismes ne sont pas suffisants pour lui permettre de maintenir sa température corporelle. Donc, lorsqu’il est confronté à des conditions où la température ambiante est élevée et la vitesse de l’air est basse, la chaleur excédentaire produite par le poulet est évacuée de son système par respiration. C’est en évaporant l’eau de son propre système par respiration et diffusion passive que le poulet réussit à maintenir sa température corporelle.Cependant, ces façons d’évacuer la chaleur sont limitées : premièrement, si les poulets évacuent plus d’eau qu’ils n’en consomment, il y a possibilité de déshydratation. Cette réaction peut être expliquée par une déstabilisation de la balance acido-basique dans le sang (Teeter et Belay, 1996). Timmons et Hillman (1993) ont observé que cette déstabilisation entraîne une diminution de croissance chez les poulets de chair. Ensuite, à haute température, l’efficacité de ce processus peut-être diminuée si l’humidité relative est très élevée, car le poulet aura de la difficulté à évaporer de l’eau dans l’environnement, étant donné que l’air est déjà pratiquement saturé d’eau. Yahav et al. (1995) ont démontré que pour des poulets mâles confrontés à une température ambiante de 35°C, une augmentation de l’humidité relative de 10% engendre une augmentation de la température de la peau de 0,5 °C. Ainsi, dans une situation où la température ambiante et l’humidité relative sont très élevées, alors que la vitesse de l’air est basse, le poulet doit augmenter son rythme cardiaque à un niveau supérieur à la normale afin de libérer suffisamment de chaleur sous forme latente dans le but de maintenir sa température corporelle. Cependant, pour maintenir son rythme cardiaque élevé pendant une longue période, celui-ci doit avoir ingéré suffisamment d’énergie, car lorsque le poulet entre en état d’hyperthermie, il diminue sa consommation de moulée pour limiter l’énergie entrant dans son organisme (Butcher et Miles, 1996) et augmente sa consommation d’eau (May et al, 1997). Or, en tentant de maintenir son rythme cardiaque élevé durant une longue période de temps, il est possible que le poulet succombe d’épuisement si celui n’a pas assez d’énergie. En conclusion, le poulet utilise une partie du surplus d’énergie ingérée afin d’évaporer l’eau de son organisme et ainsi garder sa température corporelle stable. Économiquement, cette réaction physiologique entraîne des coûts supplémentaires aux producteurs avicoles, car l’indice de conversion alimentaire et le taux de mortalité seront plus élevés qu’à la normale si le poulet est en stress thermique.
Environnement de production avicole
Dans l’industrie avicole, il n’est pas rare de voir des poulaillers où sont élevés entre 40 000 et 50 000 poulets destinés à 1′ abattoir pour leur viande. Un poulailler typique est construit sur 2 ou 3 étages et a une largeur d’environ 12 rn et une longueur de 92 rn en moyenne (Proudfoot et al., 1991). La fondation du poulailler est en béton et les poutres soutenant la structure sont en acier. Si la structure est entièrement faite de bois, des colonnes supporteront le toit et les planchers. Les divisions, planchers, murs et plafonds sont faits de bois. Le toit et les murs extérieurs de la bâtisse sont normalement recouverts d’aluminium ou de tôle en acier. Dans la majorité des installations au Québec, le chauffage est au gaz propane ou naturel, et les poulets ont accès à la nourriture et à l’eau ad libitum. L’eau est fournie par des abreuvoirs à bec (Annexe, photographies du site expérimental, photographie 13) et la nourriture par une vis àmoulée qui distribue la moulée dans des cloches (Annexe, photographies du siteexpérimental, photographie 14). L’utilisation d’abreuvoirs à bec diminue le gaspillage et l’évaporation de 1 ‘eau qui peuvent contribuer à augmenter l’humidité relative à l’intérieur de la salle d’élevage. Quant au contenu énergétique des rations de moulée, celui-ci est ajusté en fonction de l’âge des poulets.
Litière
Afin d’absorber l’humidité, d’accélérer le processus de décomposition des excréments et de protéger le plancher, des copeaux de bois sont étendus sur toute la surface du plancher accessible aux poulets. Lorsque les poulets sont envoyés à l’abattoir, le fumier est ramassé et entreposé à l’extérieur. Avant même que d’autres poulets soient accueillis dans le poulailler, le producteur avicole nettoie le bâtiment pour prévenir la propagation de maladies d’un lot de poulets à l’autre. En été, la décomposition de la litière libère tellement de chaleur, que la température ambiante à 0,10 rn du plancher peut être 2°C plus élevée que la température ambiante moyenne sur le plancher d’élevage (Pedersen et Thomsen, 2000). D’un autre côté, en hiver, les copeaux de bois agissent comme isolant en protégeant les poussins d’un plancher froid. De plus, une mauvaise gestion des conditions d’élevage peut détériorer la condition de la litière à un point tel qu’il est nécessaire de ventiler pour évacuer les gaz produits par la litière et maintenir la qualité de 1′ air à un seuil acceptable. Finalement, une litière humide amorcera un processus de décomposition anaérobique, qui à son tour libérera de l’ammoniaque (NH3).
Humidité
Tout au long de l’élevage, il est impot1ant de garder l’humidité relative à l’intérieur du bâtiment entre 50% et 80%, car si 1 ‘humidité relative est trop basse, il y aura beaucoup de poussière dans l’air, ce qui peut causer des dommages irréversibles aux poumons des volailles. D’un autre côté, si l’humidité relative à l’intérieur de la bâtisse est élevée, de l’ammoniaque se formera et la litière deviendra un milieu propice au développement des bactéries et des champignons, ce qui augmentera du même coup les chances que des maladies se développent. Par ailleurs, il a été présenté par Kristensen et Wathes (2000) que l’exposition à l’ammoniaque affecte la physiologie, la production et le comportement des poulets tout en compromettant leur bien-être. Une concentration d’ammoniaque d’environ 10 ppm peut endommager les parois pulmonaires, à 20 ppm elle augmente les chances de développer la maladie de Newcastle et à 50 ppm, la croissance des poulets sera réduite (Bulletin Technique Shur-Gain, #840). De plus, un niveau élevé d’humidité relative en hiver peut provoquer de la condensation à l’intérieur de la bâtisse, diminuer l’efficacité des isolants, ainsi qu’endommager les matériaux et les équipements servant à l’élevage. Dans un bâtiment où les conditions environnementales sont humides, il est nécessaire de chauffer et de ventiler beaucoup plus, afin d’empêcher la condensation de l’air humide sur les parois froides et la formation de gaz nocif.
Évolution des conditions d’élevage
Lorsque le producteur reçoit les lots de poussins, ils sont âgés entre 24 et 48 heures et ils pèsent approximativement 50 grammes. Au début de l’élevage, il est critique que la température intérieure au niveau du plancher soit entre 32°C et 35°C, car avec une température au plancher inférieure à 32°C les poussins peuvent souffrir d’hypothermie ou d’hyperthermie pour une température supérieure à 35°C (Malheiros et Moraes, 2000).À ce stade de la production, le système de ventilation doit être en mesure d’évacuer le dioxyde de carbone produit par les unités de chauffage et assurer un apport constant en oxygène. D’un autre côté, un trop grand débit d’air provoquera des courants d’air au niveau du plancher et nuira à la croissance des poussins. De plus, un taux de ventilation trop élevé entraînera des coûts de chauffage et d’électricité additionnels.Au fur et à mesure que les poussins gagnent du poids, la température ambiante doit être réduite graduellement afin d’empêcher qu’ils souffrent de stress thermique. De plus, il devient de plus en plus critique de ventiler pour trois raisons : premièrement, il faut évacuer l’humidité produite par la respiration et la décomposition de la litière, car une humidité relative élevée entraînera la formation d’ammoniaque qui s’avère autant toxique pour les poulets que pour les humains; deuxièmement, pour évacuer les surplus de dioxyde de carbone et d’ammoniaque et assurer un apport constant en oxygène; et finalement, le système de ventilation permet d’évacuer les surplus de chaleur sensibleproduits par les poulets, tout en maintenant la température ambiante à un niveau idéalafin que les poulets soient dans leur zone de confort. Le système de ventilation doit aussi assurer une bonne distribution de l’air frais afin d’uniformiser les conditions d’élevage sur toute la longueur du bâtiment. Lorsque l’élevage s’effectue l’été, la température intérieure est généralement plus élevée que la température extérieure. Cette situation peut entraîner une telle accumulation de chaleur à l’intérieur du bâtiment que les poulets peuvent subir un stress thermique et même mourir si le débit de ventilation n’est pas adéquat. Dans ce genre de situation, les poulets ont tendance à boire plus d’eau pour diminuer leur température corporelle car ils transfèrent une partie de leur chaleur sensible à l’eau froide ingérée. Du même fait, le poulet ne gagnera pas de poids puisqu’il aura diminué sa consommation de moulée. Dans ces situations extrêmes, les producteurs peuvent avoir recours à des brumisateurs. Les brumisateurs produisent de fines gouttelettes d’eau projetées dans l’air qui sont évaporées par l’énergie contenue dans l’air. Alors, en évaporant de l’eau, la température ambiante diminue et ceci permet de maintenir la zone de confort du poulet à un niveau idéal, cependant ce mécanisme augmente l’humidité relative du même coup.
Évaluation de la zone de confort des poulets
Plusieurs recherches ont été menées afin de développer des indices qui permettent d’évaluer le niveau de chaleur perçu par l’être humain. Dans les pays du sud, ces indices de chaleur ont été développés afin de pouvoir quantifier la chaleur à laquelle font face les militaires (Moran et al. 2003) et travailleurs (Bernard et Hanna, 1988; Peters 1991) dans leur environnement de travail et par le fait même, minimiser les risques de déshydratation. Depuis longtemps, la température du globe à bulbe humide (Wet Bulb Globe Temperature, WBGT ou ISO 7243), l’indice de stress thermique (Heat Stress Indice, HSI), l’index de stress environnemental (Enviromnental Stress Index), le facteur humidex et le facteur de refroidissement éolien (Windchill factor) sont des indices qui sont utilisés par les différents gouvernements et industries de chaque pays (Annexe,Évaluation du confort chez l’être humain, Tableau XII). Cependant, aucun de ces indices ne tient compte des mêmes variables et ils ne peuvent être appliqués qu’à l’être humain, et ce, dans des circonstances spécifiques. Certains d’entre eux prennent en considération la température ambiante et la vitesse du vent, tandis que d’autres tiennent compte des radiations solaires, de l’humidité relative ou même de la tenue vestimentaire. Ces indices peuvent être classés en deux catégories. Soit des échelles de température effectives qui sont seulement basées sur des paramètres météorologiques, telles que la température ambiante, la température du bulbe humide, la température du globe noir, ou bien des index rationnels de chaleur combinant les facteurs environnementaux et physiologiques (chaleurs sensible et latente, production de chaleur métabolique). Par exemple, le WBGT ou ISO 7243 est un indice dérivé du principe de la température effective (Moran et al. 2003) tandis que l’HSI tient compte de la température du bulbe sec, de la vitesse d’air, de la pression de la vapeur et des vêtements (Bernard et Hanna, 1988).Dans le domaine de la production animale, les densités d’élevage dans les bâtiments sont telles que les conditions environnementales à l’intérieur peuvent atteindre un seuil critique lorsque la température est élevée et que 1′ humidité se met de la partie. Or, il est impossible de quantifier le stress thermique subit par les animaux dans de pareilles conditions. Ainsi, afin d’évaluer l’impact des différentes conditions environnementales sur les animaux, des chercheurs ont développé des modèles semblables à ceux utilisés pour l’humain, mais conçus pour les animaux (Tao et Xin, 2003). Certains de ces modèles requièrent la mesure de la température du bulbe humide. Or dans un bâtiment de production, la quantité de poussière qui s’y trouve due à la litière et la moulée risque de fausser les lectures de ce dernier. De plus, pour ajouter à la complexité du problème, il est nécessaire d’évaluer la vitesse d’air au plancher. D’autre part, étant donné que les conditions de production et la physiologie animale changent d’une espèce à l’autre, plusieurs modèles furent développés pour tenir compte de ces différences. Il est important de noter que la combinaison des température du bulbe sec et humide est à la base de plusieurs modèles développés pour les vaches (Buffington et al., 1981), les porcs, les poules pondeuses, les dindes pondeuses et les dindes (Brown-Brandi al., 1997).
|
Table des matières
ABSTRACT
REMERCIEMENTS
LISTE DES TABLEAUX
LISTE DES FIGURES
LISTE DES GRAPIDQUES
LISTE DES ABRÉVIATIONS ET DES SIGLES
INTRODUCTION
CHAPITRE 1 REVUE DE LITTÉRATURE
1.1 Introduction
1.2 Mécanismes de thermorégulation du poulet
1.2.1 Chaleur latente
1.2.2 Chaleur sensible
1.3 Environnement de production avicole
1.3.1 Système de ventilation
1.3.2 Litière
1.3.3 Humidité
1.3.4 Évolution des conditions d’élevage
1.4 Évaluation de la zone de confort des poulets
1.5 Chaleur produite par le poulet de chair
1.6 Relation entre la chaleur produite, la température ambiante, l’humidité relative et la vitesse de l’air
1.6.1 Relation entre la chaleur produite et la température ambiante
1.6.2 Relation entre la chaleur produite et l’âge
1.6.3 Relation entre la chaleur produite et la vitesse de l’air
1.6.4 Relation entre la chaleur produite et l’humidité
1.7 Conclusion
CHAPITRE 2 MODÉLISATION DE LA PRODUCTION DE CHALEUR ET D’HUMIDITÉ
2.1 Introduction à la modélisation
2.2 Modèle des échanges thermiques et d’humidité
2.2.1 Gain ou perte d’énergie sensible par le système de ventilation
2.2.2 Gain ou perte d’énergie du bâtiment
2.2.3 Gain d’énergie provenant des lumières
2.2.4 Gain d’énergie provenant des moteurs
2.2.5 Gain d’énergie et d’humidité provenant des éleveuses
2.2.6 Perte d’humidité par le système de ventilation
2.2.7 Gain d’humidité provenant des gicleurs
2.2.8 Gain d’humidité provenant de la litière
2.3 Propriétés psychrométriques de l’air
2.3.1 Pression de la vapeur d’eau à saturation (Psat)
2.3.2 Pression actuelle de la vapeur d’eau (Pact)
2.3.3 Rapport d’humidité (~)
2.3.4 Énergie d’évaporation de l’eau à saturation (hrg)
2.3.5 Densité de l’air (p)
2.3.6 Enthalpie (H)
CHAPITRE3 CALCUL DE LA TEMPÉRATURE AMBIANTE TOTALE EFFECTIVE (EAT1)
3.1 Introduction à la température ambiante totale effective
3.2 1ère étape
3.3 2ème étape
3.4 3ième étape
3.5 4ième étape
3.6 5ième étape
CHAPITRE 4 CONCEPTION DE L’EXPÉRIMENTATION
4.1 Description générale du bâtiment
4.2 Système de contrôle et d’acquisition de données Momentum
4.3 Lobby
4.4 Chambre d’élevage
4.5 Conditions d’élevage
4.6 Équipement de contrôle
4.6.1 Unités de chauffage au propane
4.6.2 Lumières
4.6.3 Eau
4.6.4 Moulée
4.6.5 Ventilateurs
4.6.6 Entrées d’air
4.6.7 Gicleurs
4.7 Instrumentation
4.7.1 Capteurs de température
4.7.2 Capteurs d’humidité relative
4.7.3 Capteurs de vitesse de l’air
4.7 .4 Capteurs de pression statique
4.7.5 Balance
4.7.6 Station météorologique
CHAPITRE 5 ÉVALUATION EXPÉRIMENTALE DE L’ISOLATION D’UN BÂTIMENT AVICOLE
5.1 Transfert de chaleur par conduction
5.2 Démarche expérimentale
5.2.1 1er étage
5.2.2 2ième étage
5.2.3 Système d’acquisition de données
5.2.4 Gestion du système de chauffage
5.3 Discussion et interprétations des résultats
5.4 Conclusion
CHAPITRE6 MÉTHODOLOGIE POUR ÉVALUER LE DÉBIT DE VENTILATION EN CONTINU
6.1 Description des installations
6.2 Expérimentation
6.3 Discussion et interprétation des résultats
CHAPITRE 7 DISCUSSION ET INTERPRÉTATION DES RÉSULTATS
7.1 Évolution des conditions d’élevage
7.2 Croissance des poulets
7.3 Effets du poids sur la production de chaleur totale
7.4 Précision du modèle
7.5 Influence de la litière sur la production de chaleur totale
7.6 Influence de l’intensité lumineuse sur l’activité animale
7.7 Influence de l’intensité lumineuse sur la production de chaleur
7.8 Effet de la température sur la production de chaleur
7.9 Effet de l’humidité sur la production de chaleur
7.10 Effet de la vitesse de l’air sur la production de chaleur
7.11 Stratégie de contrôle environnemental
CONCLUSIONS
RECOMMANDATIONS
ANNEXES
1 : Évaluation du confort chez l’être humain
2 : Équations de production de chaleur et d’humidité
3 : Photographies du site expérimental
4: Plans du site expérimental..
5 : Système de fichier .xls pour l’analyse des données
6 : Spécifications des moteurs électriques
7 : Résistances thermiques théoriques des matériaux
8 :Évaluation du débit de ventilation en continu
9 :Effet de l’intensité lumineuse
BIBLIOGRAPHIE
Télécharger le rapport complet
