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Modélisation des flux d'énergie directe et indirecte pour les bâtiments des filières porcine et avicole

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Michel Marcon et al., Innovations Agronomiques (FRA), 2017, volume 55, février,  p. 55-70

Dans les élevages de porcs et de volailles dits « hors-sol », les consommations d’énergies directes sont, par nature, dépendantes des échanges thermiques entre les bâtiments et leur environnement, eux-mêmes conditionnés par la gestion de l’ambiance. L’impact de ces conditions d’ambiance sur les performances est par ailleurs bien connu au travers de nombreuses publications au cours des vingt dernières années. Il est donc apparu possible et pertinent de réaliser un outil d’aide au conseil basé sur un modèle dynamique (MEDIBATE). L’objectif de ce modèle est de prédire les consommations d’énergie occasionnées par le chauffage et la ventilation des bâtiments porcins et avicole, en relation avec des variables d’action comme les caractéristiques de la salle (isolation…), les équipements (chauffage, ventilation), la gestion de l’ambiance (températures de consigne…) et les animaux (type, nombre, stade). Les flux d’énergie indirects sont estimés à partir de la prédiction de la consommation moyenne journalière d’aliments, en tenant compte du poids vif des animaux et de la température ambiante. L’intégration future d’un bilan économique dans ce modèle permettra d’évaluer le résultat de la mise en oeuvre de différents choix techniques.

ENG

Dynamic model of direct and indirect energy exchanges in pig and poultry barns for fiels decision support

In pig and poultry farms, direct consumption of energy depends on thermal exchanges between indoor and outdoor, which are related to the rules of air parameters management in the rooms. Besides, the impact of indoor conditions is well known through an extensive literature over the last twenty years.
Therefore, it appeared possible and consistent to support field advice by designing a tool based on a dynamic model (called MEDIBATE). This model represents and predicts at barn room level the energy balance impacted by ‘action levers’ such as room characteristics (insulation) and equipment (heating, ventilation), climate control management (temperature driving) and animals (number, status). Indirect energy is calculated through the prediction of daily feed intake, considering the effect of both the live weight and ambient temperature. Finally, economic calculations will be included into the model to allow the comparison of different housing designs and management strategies.

2017

Un outil pour réduire les consommations d’énergie dans les bâtiments d’élevage de porcs : MEDIBATE

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Michel Marcon, Bilan 2016, éditions IFIP, mai 2017, p. 81

Avec l’évolution des prix de l’électricité en élevage, la gestion de l’énergie et les solutions pour en optimiser la consommation sont aujourd’hui à appréhender dans les projets d’investissement.

Pour représenter les flux énergétiques du système complexe animaux/ bâtiment/ climat, la modélisation permet de mobiliser les connaissances disponibles en un outil opérationnel.

Il s’agit ici de prédire les consommations d’énergie directes et indirectes de la manière la plus précise possible, en intégrant les descripteurs et caractéristiques propres à l’élevage.

Le modèle permet également d’optimiser ces consommations en adaptant ces caractéristiques et d’évaluer l’intérêt de solutions génératrices d’économies.

PDF icon Michel Marcon, Bilan 2016, mai 2017, p. 81, fiche n° 44
2017

MEDIBATE, un modèle dynamique des flux d’énergie directe et indirecte dans les bâtiments d’élevage de porcs pour l’aide à la décision. Structure du modèle et premières applications

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FR

Dans les élevages de porcs, les consommations d’énergie directe sont, par nature, dépendantes des échanges thermiques entre les bâtiments et leur environnement, eux-mêmes conditionnés par la gestion de l’ambiance des salles. L’impact de ces conditions d’ambiance sur les performances des porcs en croissance est par ailleurs bien connu au travers de nombreuses publications au cours des vingt dernières années. Il est donc apparu possible et pertinent de réaliser un outil d’aide au conseil basé sur un modèle dynamique (MEDIBATE). L’objectif de ce modèle est de prédire les consommations d’énergie occasionnées par le chauffage et la ventilation des salles d'élevage, en relation avec des variables d’action comme les caractéristiques de la salle (isolation…), les équipements (chauffage, ventilation), la gestion de l’ambiance (températures de consigne…) et les animaux (nombre, stade). La structure du modèle et les équations utilisées sont décrites dans ce papier. La température est prédite toutes les 30 secondes. In fine, le modèle obtenu est en mesure de simuler la température d’une salle avec un écart journalier moyen de 0,32°C (±0,19°C) par rapport à des enregistrements réalisés in situ en stations expérimentales, soit un écart inférieur à la précision des sondes de température utilisées pour les mesures. La température prédite permet dans le même temps de simuler le taux de ventilation et le niveau de chauffage nécessaires pour respecter les consignes choisies par l’utilisateur. Une prédiction des consommations d’énergie directes peut alors être réalisée. Les flux d’énergie indirecte sont estimés à partir de la prédiction de la consommation moyenne journalière d’aliment, en tenant compte du poids vif de l’animal et de la température ambiante. L’association future d’un bilan économique à ce modèle permettra d’évaluer le résultat de la mise en oeuvre de différents choix techniques.

ENG

MEDIBATE, a dynamic model of direct and indirect energy exchanges in pig barns for field decision support

In pig farms, direct consumption of energy depends on thermal exchanges between indoor and outdoor, which are related to the rules of climate management in the rooms. Besides, the impact of indoor climate conditions on pig growth and efficiency is well known through an extensive literature over the last twenty years. Therefore, it appeared possible and consistent to support field advice by designing a tool based on a dynamic model (called MEDIBATE). This model represents and predicts at barn room level the energy balance impacted by ‘action levers’ such as room characteristics (insulation) and equipment (heating, ventilation), climate control management (temperature driving) and animals (number, status). The general design and the equations involved in MEDIBATE are described in this paper. The temperature is predicted every 30 seconds. The results are evaluated and compared to values measured in an experimental farm. This comparison shows an average daily gap of only 0.32°C (±0.19°C), lower than the accuracy of the monitoring device. The model also simulates the ventilation rate and heating required to reach the target temperature allowing the calculation of direct energy consumption. Indirect energy is calculated through the prediction of daily feed intake, considering the effect of both the live weight and ambient temperature. Finally, economic calculations will be added to the model to allow the comparison of different housing design and management strategies.

2016

Plage de ventilation : 6°C en hiver, 4°C en été

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Medibate est un outil de simulation qui permet de tester différents réglages du boitier de régulation et d’en évaluer alors l’incidence sur l’ambiance ou les performances techniques des animaux. Les simulations montrent qu’en climat breton, choisir une plage de 4 ou 6°C  a un faible impact énergétique et zootechnique. Le mieux est de privilégier 6°C l’hiver, et 4°C l’été.

2016

Le calculateur MEDIBATE : bilan thermique et énergétique d’un bâtiment d’élevage

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Fiche n° 037 : réduction des impacts environnementaux et des consommations d'énergie

L’énergie répond à un double challenge : les économies d’énergie améliorent les bilans environnementaux des élevages tout en permettant des économies substantielles pour les éleveurs.
Le besoin peut être de
- (i) diagnostiquer les consommations dans des bâtiments existants,
- (ii) simuler les niveaux d’utilisation d’énergie dans un projet de bâtiment,
- (iii) évaluer la rentabilité d’une technique et/ou technologie économe en énergie.
Or, la seule observation des factures énergétiques ne permet généralement pas une analyse fine des consommations par un stade physiologique ou même par une fonction donnée (ex : ventilation).
C’est pourquoi, depuis 2012, l’IFIP a entrepris l’élaboration d’un simulateur énergétique capable de définir les consommations d’énergie de la ventilation et du chauffage (85 % des usages énergétiques d’un élevage) pour chaque salle d’un bâtiment.
Cet outil prend en compte les éventuelles incidences de choix techniques ou technologiques de l’éleveur sur les performances techniques : par exemple, un éleveur peut souhaiter économiser de l’énergie en réduisant le niveau de chauffage, mais ce choix risque alors d’engendrer un déficit chronique de température dans les salles et une augmentation de l’indice de consommation.
De même, MEDIBATE permet de simuler la rentabilité d’un investissement ou d’un changement de pratique pour appréhender, en regard du coût ainsi consenti, les économies d’énergie prévisibles et partant, le retour sur investissement.

PDF icon fiche_bilan2014_037.pdf
2015