Truites aquaponiques

La vie en boucles

Pompe à eau en aquaponie : comment choisir?

Pompe dans le bac tamponLa pompe est un élément capital pour la circulation de l’eau. Le dimensionnement de la pompe est  le résultat d‘un compromis réalisé  autour de sept préoccupations : volume d’eau recirculée, gestion des niveaux d’eau dans le bac de culture, débit  limité par les filtres,  débit permis par les tuyaux, hauteur manométrique totale, dépense à l’achat et coût de fonctionnement annuel.
Pour le dispositif « truites aquaponiques, cette synthèse oriente vers une pompe de 4000 l/h, 4m de relevage maxi et 30 watts de puissance.

Quel volume d’eau recirculée par heure par la pompe?

Écoulement de l'eau des bacs de culture vers les bassinss à truites

Écoulement de l’eau des bacs de culture vers les bassinss à truites

Cela dépend des poissons. La truite est plutôt exigeante avec un renouvellement de 1 fois par heure, voire deux fois.

Cas concret « truites aquaponiques » : pour 1 fois par heure, il faut un débit réel de 2400 litres par heure. L’arbitrage sur les points qui suivent  a conduit à fonctionner avec un renouvellement de l’eau des bassisns de seulement 0.6 fois par heure. L’aération très efficace des airlifts et un chargement toujours inférieur à 20 kg  par m3 (17 kg/m3 testés pendant plusieurs mois) expliquent ce résultat.

Quelle gestion  de l’eau dans les bacs de culture? 

L’option  « bac de culture en eau profonde » (DWC) fonctionnerait avec un débit continu de 2400 litres par heure sous réserve que les filtres et les tuyauteries permettent la circulation de ce débit.
Dans l’option « culture sur média » (graviers) avec marée,  le bac de culture a une contenance de 2 m3 de graviers dont la macroporosité est voisine de 40%. Compte tenu de 2 cm de graviers restant secs et 3 centimètres restant toujours en eau, ce sont 15 cm qui sont concernés par le flux et le reflux d’eau soit 600 litres d’eau. En utilisant la technique du siphon cloche, il faudrait 4 marées par heure pour une circulation de la totalité des bassins par heure.  Le remplissage peut être assuré en 10 mn par une pompe débitant 3600 litres par heure. La vidange devrait être réalisée en 5 mn maximum soit un débit de 7200 litres par heure, ce qui suppose des tuyaux d’évacuation et des filtres capables d’absorber ce débit

Cas concret « truites aquaponiques » : le siphon cloche étant peu fiable, l’option retenue est  « un tuyau d’évacuation à débit calibré » permanent d’environ 1200 l/h. La pompe est commandée par un programmateur et démare toutes les demi-heures pendant  15 mn. La différence de débit entre débit d’entrée et débit de sortie permet un effet de marée qui joue sur 10 cm de graviers. Il faut donc une pompe qui débite 3000 l/heure  (3000-1200=1800).  Avec ce dispositif, la recirculation de l’eau des bassins est de 1440 litres /heure soit 0.6  bassin par heure. C’est en dessous de la norme de 1 bassin par heure mais cela fonctionne avec un chargement  de 17 kg/m3 (testé).

Quelles contraintes au niveau des filtres?

Les filtres doivent accepter le débit du système aquaponique sans déborder

Les filtres doivent accepter le débit du système aquaponique sans déborder

Le choix des filtres a des conséquences sur la circulation de l’eau, surtout s’ils fonctionnent gravitairement. Il faut prendre en compte la modification des niveaux  due à la résistance de l’écoulement dans les filtres et les risques de débordement qui s’en suivent. Cette résistance augmente avec le colmatage des filtres.

Cas concret « truites aquaponiques » : Les filtres se composent d’un filtre à filets et d’un filtre à graviers  fonctionnant par gravité. Le filtre à filets est capable d’avaler de forts débits, ce qui n’est pas le cas du filtre à graviers. Compte tenu des marges de sécurité avant débordement, les filtres peuvent absorber un débit maximal de 2 m3/h

Quelles contraintes  sur les tuyaux?

En débit constant, avec utilisation de déversoirs, la taille des tuyaux peut être uniforme sur tout le système. Il en va différemment en cas d’utilisation d’un siphon automatique. La vidange rapide s’accompagne de forts débits qui peuvent être contraints par la taille des tuyaux choisis.

Cas concret « truites aquaponiques » : avec des tuyaux de 36 mm intérieurs, il est possible d’accepter un débit de 3 m3/h. Ce qui est au dessus de la capcité d’évacuation des filtres (2m3/h) et en dessous des besoins pour une vidange en 5 minutes (7 m3/h).

Quelle Hauteur Manométrique Totale (HMT)?

Courbe de la relation entre débit et hauteur manométrique pour une pompe

Courbe de la relation entre débit et hauteur manométrique pour une pompe

La pompe doit vaincre deux résistances : la hauteur comprise entre le point de pompage et le point de déversement, et les pertes de charges dues aux frottements  variant selon la taile des tuyaux et le nombre et la forme des coudes. Ceci s’exprime en Hauteur Manométrique Totale (HMT). Chaque pompe est livrée avec un graphique indiquant son débit maximal (sortie de pompe sans tuyau, HMT=0)) jusqu’au débit nul pour  une HMT donnée. Connaissant la HMT du système il est possible d’en déduire le débit attendu par lecture directe sur les courbes.

Cas concret « truites aquaponiques » : la pompe pousse l’eau dans un tuyau de 4.5 m rigide, lisse, de 35 mm de diamètre intérieur, avec 3 coudes, pour une perte de charge estimée à 0.35 m . Avec un dénivelé moyen de 1 m, la HMT obtenue est voisine de 1.35 m. Le débit théorique de la pompe va de 4500 l/h (HMT=0 m)  à 0 l/h (HMT = 4m)  Pour 1.35 m de HMT, le débit  est de 3000 l/h .

Comment minimiser la consommation énergétique de la pompe?

La consommation d’énergie doit être minimisée pour des raisons économiques et écologiques. Un écart de 7.6 watts sur la puissance de la pompe entraine une dépense de 10 € par an (pour un kilowatt à 0.15 € par kWh). A performances identiques, choisir la pompe la moins puissante.

Cas concret « truites aquaponiques » : après avoir testé un vide cave de 250 Watts (!!) , le choix s’est porté sur une pompe de 30 watts de puissance,  qui fonctionne 30 mn par heure, soit l’équivalent  d’une puissance permanente de 15 watts.

Quel budget pour l’achat de la pompe?

Ne pas trop lésiner sur cet investissement central. Choisir un équipement résistant, un peu surdimensionné pour anticiper sur les inévitables ajouts de bacs ou de bassins.

Cas concret « truites aquaponiques » : 56 € TTC

Share Button

5 Comments

  1. Vincent Dupont

    11/03/2019 at 20:06

    Bonjour
    comment peut-on calculer le débit max d’un tuyaux?

    Merci
    Vincent

    • jcgoudeau

      11/03/2019 at 23:27

      Bonjour,
      Répondre à cette question dans l’absolu est très complexe et je n’ai pas les compétences requises. Pour un premier éclairage voir la discussion suivante

      Toutefois en précisnat les objectifs et le contexte de la question, je peut peut-être vous aider.

  2. Bonjour Jean-Claude,
    Vu ce que vous décrivez dans l’article ci-dessus, il faut prévoir un certain renouvellement de l’eau par heure, donc je me pose des questions sur le débit
    Le débit des pompes est connu, mais une partie du circuit se fait simplement par débordement et sans pression.
    Je voudrais donc savoir quelle section de tuyau je dois prévoir pour l’écoulement par gravité (débordement) entre mon bac de culture (DWC) et le puits avec la pompe.

    j’essaie de faire le design d’un système avec un bassin de 1000L et un bac DWC de 500L

    Merci
    Vincent

    • jcgoudeau

      12/03/2019 at 16:09

      Bonjour Vincent,

      Le débit maximal d’un tuyau (en m3/h) fonctionnant par surverse peut grossièrement être approché en multipliant la section du tuyau (en m2) par la vitesse de l’eau (en m/s) et par 3600 secondes.
      La vitesse de l’eau (en m/s) peut être approchée par 0.9 x racine carrée de 20 fois la différence de niveau (en m) entre point haut du tuyau et point bas, diminuée des pertes de charges (en m) notamment pour les différents coudes et longueur du tuyau. Il faut comprendre qu’en absence de différence de niveau, v=0. A prendre en compte dans le positionnement des filtres et du bac tampon pour avoir un débit suffisant. Sinon c’est le niveau d’eau qui monte pour créer cette différence avec risque de débordement.

      Ex.: Tuyau de 34 mm de diamètre interne
      hauteur de 0.4 m et pertes de charges de 0.30 pour 4 coudes et 6 m de tuyau v= 0.9 x racine carrée(20*(0.4-0.3)) =1.4 m/s
      Surface = 0.0009 m2 Débit = 0.0009 x 1.4 x 3600 = 4.5 m3/h

      Ex.: Tuyau de 44 mm de diamètre interne
      hauteur de 0.4 m et pertes de charges de 0.20 pour 4 coudes et 6 m de tuyau v= 0.9 x racine carrée(20*(0.4-0.2)) =1.8 m/s
      Surface = 0.0015 m2 Débit = 0.0015 x 1.8 x 3600 = 9.7 m3/h

      Personnellement j’ai utilisé du 34 intérieur. Si c’était à refaire je prendrai du 44 intérieur. Qui peut le plus peut le moins!
      Bien cordialement
      Jean-Claude

Vous avez une réaction, une question, un avis, une expérience à partager : laissez un commentaire !

© 2019 Truites aquaponiques

Thème par Anders NorenHaut ↑