Granges basses à ventilation transversale

Un nouveau design nous informe sur les options de refroidissement et de contrôle environnemental ainsi que leur rentabilité

Image 1: Les granges basses à ventilation transversale, telles que cette grange du Wisconsin, suscitent l'enthousiasme des producteurs laitiers du Mid West aux États-Unis.

Parce qu'elle offre un environnement stable aux troupeaux laitiers à longueur d'année, la grange basse à ventilation transversale est devenue populaire dans le Mid West des États-Unis. Aussi dénommée grange à structure élargie, cette structure qui abrite huit rangées de stalles ouvertes occupe moins d'espace et est plus facile à ventiler que deux granges de quatre rangées à ventilation naturelle construites côte à côte.

Selon les chercheurs, ce type de grange a aussi l'avantage d'offrir un meilleur environnement que les autres granges à stalles ouvertes en toute saison, et notamment l'été, parce qu'il est doté de systèmes de refroidissement par évaporation.

La première grange basse à ventilation transversale a été inaugurée au Dakota du Sud à l'automne 2005. Dans sept États, les producteurs ont entrepris de construire ce type de grange et dans dix autres États, ils envisagent de le faire. Ce type de structure peut abriter de huit à 24 rangées de stalles, mais les configurations de 12 à 16 rangées sont les plus courantes.

La grange basse à ventilation transversale n'a pas encore fait son apparition au Canada. C'est peut-être parce que la plus petite de ces structures doit abriter au moins 400 stalles ouvertes. Il n'en reste que ce type de structure peut nous renseigner sur le refroidissement des granges en été, sur le contrôle de l'environnement tout au long de l'année et sur la rentabilité des nouveaux designs.

La grange basse a l'apparence d'un bâtiment industriel; la pente du toit varie de 0,5 à 12 et les murs extérieurs mesurent de 12 à 13 pieds (voir l'image 1). La largeur de la grange varie selon le nombre de stalles qu'elle abrite; la configuration de huit rangées tête au mur est large de 215 pieds tandis que la configuration de huit rangées face à face est large de 230 pieds.

Circulation d'air

Un mur rideau ouvert d'un côté de la grange et une rangée de ventilateurs sur le mur opposé créent un tunnel de ventilation transversal. Il est important de tenir compte du taux d'échange d'air. Par temps chaud, le cycle d'échange d'air devrait être d'une durée 60 à 120 secondes. Les ventilateurs doivent donc assurer le remplacement complet de l'air à un intervalle d'une à deux minutes.

Les déflecteurs d'air augmentent la vitesse de l'air au-dessus des stalles et font circuler l'air au niveau des vaches. Fixés au plafond, des panneaux en retombée traversent la grange parallèlement aux rangées et perpendiculairement au débit d'air, comme l'illustre l'image 2 et 3. Ils réduisent la section transversale de la grange.

Selon leur nombre, les déflecteurs peuvent porter la vitesse de l'air de 175-250 pieds par minute (ppm) à 525-700 ppm. Pour encourager les vaches à utiliser les stalles et favoriser leur confort par temps chaud, il est conseillé de maintenir la vitesse de l'air entre 450 et 525 ppm dans la section des stalles ouvertes. Pour entretenir ces vitesses d'air dans une grange basse à ventilation transversale, il faut installer au moins un déflecteur d'air pour deux rangées de stalles.

Afin d'éviter tout contact avec les vaches et l'équipement, le bas des déflecteurs devrait être au moins sept pieds au-dessus du plancher. L'équipement à direction différentielle peut abimer les déflecteurs rigides. C'est pourquoi certaines granges sont dotées de déflecteurs faits d'un tissu souple à ventilation naturelle.

Image 2 : La largeur de la grange varie selon le nombre de stalles qu'elle abrite; la configuration de huit rangées tête au mur est large de 215 pieds tandis que la configuration de huit rangées face à face est large de 230 pieds.

Image 3. Les déflecteurs d'air accélèrent la vitesse de l'air au-dessus des stalles ouvertes.

Refroidissement l'été

La plupart des granges basses à ventilation transversale sont dotées de systèmes de refroidissement à évaporation. La température extérieure, l'humidité relative et le système de refroidissement à évaporation ont une incidence sur la température à l'intérieur de la grange.

Puisque la température de l'air baisse et que l'humidité augmente quand on humidifie l'air, la température est à son plus bas lorsque l'humidité de saturation de l'air est à 100 pour cent. Si deux courants d'air de la même température n'ont pas le même niveau d'humidité relative, le moins humide des deux peut être refroidi davantage que l'autre.

Ces granges sont généralement équipées de panneaux de refroidissement par évaporation ou de systèmes de brumisation sous pression pour compenser cet effet.

Le système de panneaux d'évaporation est fait d'un tissu saturé qui humidifie l'air qui circule dans ses canaux. Selon les recommandations des fabricants, l'air doit circuler dans ces panneaux à une vitesse de 400 ppm pour assurer un refroidissement optimal.

L'eau distribuée en haut du panneau s'écoule vers le bas en s'imprégnant dans la matière cellulosique. Le surplus d'eau s'écoule au bout d'un conduit, est recueilli puis réutilisé par le système. Les panneaux les plus économiques sont faits de coussins épais de six pouces et hauts de 10 pieds. La température idéale est atteinte lorsque l'air absorbe 75 pour cent de l'humidité disponible.

Les systèmes de brumisation à haute pression dispersent des petites gouttelettes d'eau dans l'air qui circule. Pour éviter un refroidissement inégal de l'air de haut en bas des cloisons latérales, on installe plusieurs rangées de gicleurs qui humidifient le courant d'air entrant de façon uniforme. Un contrôleur automatique détermine le nombre de gicleurs à activer et le volume d'eau à brumiser dans le courant d'air en fonction de l'humidité relative. Pour être efficace, le système doit comporter environ 2,5 gicleurs à haute pression pour chaque pied de la longueur du bâtiment.

Dans le nord du Mid West, où l'humidité relative est généralement supérieure à 50 pour cent, les températures à l'intérieur des granges basses à ventilation latérale sont invariablement de quatre à huit degrés sous la température ambiante. La différence de température dépend de l'humidité relative.

Ventilation l'hiver

On connaît peu de directives sur l'exploitation des ventilateurs pendant l'hiver et, à l'heure actuelle, chaque grange semble pourvue de son propre mode opérationnel. Deux modes opérationnels sont cependant privilégiés.

Le premier diminue l'échange d'air en arrêtant les ventilateurs de manière à maintenir une température intérieure minimale. Cette méthode empêche le fumier de geler mais entraîne une hausse des niveaux d'ammoniac et de condensation dans la grange.

La deuxième méthode consiste à utiliser plusieurs petits ventilateurs du côté du bâtiment où l'air est évacué. Ils sont réglés de manière à entretenir un échange d'air minimal, quelles que soient les températures intérieures ou extérieures. Cette méthode entraîne la baisse des températures intérieures et le gel du fumier.

En dépit des différents systèmes opérationnels, on convient généralement que le cycle d'échange d'air pendant l'hiver devrait être de huit minutes. En hiver, on devrait utiliser une prise d'air située près du haut du mur latéral pour permettre à l'air froid de se réchauffer avant d'atteindre les vaches ou les allées. Une autre option consiste à utiliser un rideau fendu dont la partie supérieure s'enroule vers le haut et la partie inférieure vers le bas pour créer une entrée d'air au milieu. Avec cette option, l'air pénètre la grange au niveau des vaches ce qui peut exposer les animaux aux courants d'air.

Applications en Ontario

En novembre dernier, j'ai eu l'occasion d'observer comment fonctionnent les granges basses à ventilation transversale au Wisconsin. Comme la température extérieure n'était que de 4 degrés Celsius sous zéro vers la fin de novembre, je n'ai pas pu observer les granges dans des conditions extrêmes.

Les exploitants se disaient très satisfaits de ce type d'hébergement et ne regrettaient pas les températures extrêmes observées dans les granges de quatre rangées à ventilation naturelle construites côte à côte. Ils se sont empressés de souligner qu'ils préfèrent de beaucoup travailler dans les granges à structure large que dans d'autres types d'installations pendant l'hiver.

Les vaches apprécient-elles aussi ces nouvelles granges? Ces structures ont toutes les caractéristiques d'une grange laitière moderne, telle que la litière de sable et des stalles ouvertes plus grandes et confortables que les stalles traditionnelles. Mais quand je me suis trouvé au milieu d'une grange basse à ventilation transversale d'une largeur de 400 pieds, la lumière et le flux d'air naturels me manquaient et le plafond m'apparaissait trop bas.

Vers la fin de juin, les Progressive Dairy Operators (PDO) ont organisé une tournée de ces granges au Wisconsin. Les producteurs qui y ont participé auront décidé si ce design se prête ou non au contexte ontarien.

Bibliographie :

Harner, J.P., J.F. Smith, J. Zulovich et S. Pohl. Cooling Air in Low Profile Cross Ventilated Freestall Facilities. Proceedings of the Dairy Housing of the Future - Opportunities with Low Profile Cross Ventilated Housing Conference. Les 10 et 11 septembre, Sioux Falls, Dakota du Sud.

Harner, J.P. et J.F. Smith. Design Considerations for Low Profile Cross Ventilated Freestall Facilities. Proceedings of the Dairy Housing of the Future - Opportunities with Low Profile Cross Ventilated Housing Conference. Les 10 et 11 septembre, Sioux Falls, Dakota du Sud.

Harner, J.P., J.F. Smith, J. Zulovich et S. Pohl. Moving Air into the Free Stall Space. Proceedings of the Dairy Housing of the Future - Opportunities with Low Profile Cross Ventilated Housing Conference. Les 10 et 11 septembre, Sioux Falls, Dakota du Sud.

Smith, J.F., f.P. Harner, B.J. Bradford and M. Overton. Opportunities with Low Profile Cross ventilated Freestall Facilities. Proceedings of the Dairy Housing of the Future - Opportunities with Low Profile Cross Ventilated Housing Conference. Les 10 et 11 septembre, Sioux Falls, Dakota du Sud.

Le texte précédent est paru dans la rubrique Ruminations de la revue Milk Producer Magazine en juillet 2009.