La vie en boucles

Airlift modifié et circulation de l’eau

L’augmentation du coût de l’énergie électrique et les risques de coupures de courant éprouvent la résilience des systèmes aquaponiques. Une piste consiste à n’utiliser qu’une seule pompe à air (au lieu du duo pompe à eau + pompe à air) pour faire circuler l’eau et l’aérer. De plus, choisir une pompe à air avec batterie intégrée assurera la circulation de l’eau et son aération pendant plusieurs heures, en cas de coupure de courant. Reste à choisir la configuration de l’airlift selon le type d’installation, pour obtenir un débit d’eau acceptable. Voici une comparaison de 6 modalités d’utilisation d’airlift modifié ou classique. L’indicateur débit d’eau/débit d’air réellement injecté (Qeau/Qair) servira d’évaluateur.


Commençons avec un projet décrit par Jean-Paul Andrade. Faire circuler l’eau d’un filtre gravitaire vers le bac de culture avec une unique pompe à air. La profondeur du filtre gravitaire est de 50 cm, avec 45 cm d’eau à l’intérieur. Et le bassin de 500 litres se place sous le bac de culture. Ce qui impose 50 cm de relevage au dessus du niveau d’eau du filtre.

Problème à résoudre sans pompe à eau
Problème à résoudre sans pompe à eau

L’airlift classique avec 50 cm de relevage

L’airlift classique alimenté avec 1000 litres d’air par heure, mesure 45 cm pour la partie immergée, 50 cm de relevage, et 33 mm de diamètre intérieur. Le débit mesuré est de 180 litres d’eau par heure (conforme avec le débit prévisionnel du calculateur). Ce qui est insuffisant pour un bassin de 500 litres.
Le rapport Qeau/Qair est égal à 0,18.

Airlift traditionnel avec forte élévation
Airlift traditionnel avec forte élévation

Airlift modifié avec ajout d’un clapet antiretour.

Un clapet antiretour et des réducteurs de diamètres de tuyaux, régulent l’entrée d’eau. Ils constituent les principales modifications de l’airlift classique. Voici quelques informations du concepteur, Glenn Martinez, dans cette publication de 2011.

Airlift modifié par Glenn Martinez
Airlift modifié par Glenn Martinez

Alimenté avec 1000 litres d’air par heure, 45 cm de partie immergée, 50 cm de relevage en 27 mm de diamètre intérieur, l’airlift modifié par Glenn Martinez débite 360 litres d’eau par heure. Soit 100% de plus que l’airlift classique. Mais ce qui est tout juste acceptable pour un bassin de 500 litres. Remarque : ce débit correspond à la meilleure version obtenue après tâtonnements. Le concours est ouvert!
Le rapport Qeau/Qair est égal à 0.36.

Airlift modifié avec clapet antiretour, forte élévation
Airlift modifié avec clapet antiretour, forte élévation

Airlift modifié avec clapet antiretour et siphon à air

La base de l’airlift peut être installée dans une chambre fermée, comprenant un clapet antiretour et un siphon à air. Voir le mode de fonctionnement de cet airlift modifié. Installé dans 45 cm d’eau avec une élévation de 50 cm et 1000 litres d’air par heure, le débit d’eau est de 600 litres par heure avec un clapet pour tuyau de 40 mm. Cette configuration d’airlift est améliorable en augmentant la taille du clapet d’admission d’eau et la longueur du siphon à air.
Le rapport Qeau/Qair est égal à 0.60 (dans la configuration testée).

Airlift  modifié avec clapet antiretour et siphon à air
Airlift modifié avec clapet antiretour et siphon à air

Surélever le bac tampon pour utiliser un airlift classique avec faible élévation

Modifions le dispositif de départ. En limitant la différence de niveau entre filtre gravitaire et bassin, à 15 cm au lieu des 50 cm précédents. L’airlift classique, alimenté avec 1000 litres d’air par heure, 45 cm de partie immergée, 33 mm de diamètre intérieur, relève l’eau sur 15 cm seulement. Le débit mesuré est de 1000 litres d’eau par heure. Cette configuration équipe le système TA-500 litres, en fonctionnement depuis octobre 2020.
Le rapport Qeau/Qair est égal à 1.

Airlift traditionnel, faible élévation
Airlift traditionnel, faible élévation

Faire travailler l’airlift sous le niveau d’eau

Modifions à nouveau l’installation en installant filtre gravitaire, bac de culture et bassin sur le même niveau. Un airlift avec 1000 litres d’air injecté, et 38 cm de longueur, diamètre 55 mm intérieur, prend place en dessous du niveau d’eau. Dans ce contexte, le débit mesuré en sortie d’airlift non raccordé au bac, est d’environ 4000 litres d’eau par heure. Compte tenu des pertes de charge dans le bac de culture et dans le filtre, le débit sortie de bac est voisin de 1800 l/h. Mais ce débit est trop important au regard des 500 litres du bassin.
Le rapport Qeau/Qair est égal à 1.8.

Airlift travaillant sous le niveau d'eau avec fort débit d'air
Airlift travaillant sous le niveau d’eau avec fort débit d’air

Il est donc possible de baisser la quantité d’air injectée, et donc la quantité d’énergie utilisée. Avec 200 litres d’air par heure, et un airlift de 38 cm, diamètre 55 mm intérieur, nous obtenons un débit en sortie libre de de 1600 litres. Soit un débit circulant de 700 litres compte tenu des pertes de charges.
Le rapport Qeau/Qair est égal à 3,5.

Airlift travaillant sous le niveau d'eau avec faible débit d'air
Airlift travaillant sous le niveau d’eau avec faible débit d’air

En conclusion

L’airlift utilisé dans un souci d’économie d’énergie sera utilisé immergé. Ce que pratique Sébastien Ladrange depuis longtemps sur une exploitation aquaponique professionnelle, ou encore T’air eau. Au cas où une élévation de l’eau, égale ou supérieure à la partie immergée, serait vraiment nécessaire, l’airlift modifié avec clapet antiretour et siphon à air est une option possible.

Comparaisons des différentes configurations d'airlift pour un bassin de 500 litres
Comparaisons des différentes configurations d’airlift pour un bassin de 500 litres

6 Comments

  1. Hervé

    Bonjour Jean-Claude,
    Merci pour ces données, je suis assez surpris par les performances de l’AirLift Geyser qui est plutôt plébiscité pour sa capacité à relever l’eau qu’à son débit.

    • jcgoudeau

      Bonjour Hervé,
      Le débit de l’airlift geyser dépend de deux paramètres : le volume d’eau extrait par cycle et le nombre de cycle par minute.
      – le volume d’eau extrait par cycle dépend de la taille du réservoir et de la longueur du siphon à air.
      – le nombre de cycles par minute dépend du débit réel de la pompe à air pendant toute la durée du cycle, et de la vitesse d’admission d’eau neuve dans le réservoir. J’aurai aimé tester un fond de réservoir articulé, agissant comme une trappe. Ce qui aurait permis une admission extrêmement rapide.Je suis passé de 3 cycles par minute à quatre cycles par minute en rajoutant un second clapet antiretour, de fort diamètre. Je pense que l’on pourrait atteindre les 5 cycles par minute avec un « fond-clapet ». Mais ça demande des investissements que je n’ai pas envie de faire, n’ayant pas besoin de cette technologie.

  2. Timothée Saurel

    Bonjour Jean Claude, merci pour ton travail, c’est toujours chouette , et merci pour la citation de T’air-eau. 😊
    Si je peux ajouter quelque chose sur l’autonomie électrique, il est préférable de partir sur deux modules dissociés l’un de l’autre avec une pompe à air d’un côté et un relais de l’autre pour éviter les pannes en cascade. Au plaisir d’échanger !
    Timothée.

    • jcgoudeau

      Bonjour Timothée, Merci pour le retour. J’ai raté l’occasion de te rencontrer au salon de l’aquaponie. Dommage! ça sera pour la prochaine édition.
      Pour préciser ton commentaire, quel relais préconises tu?

  3. Guillaume Beucher

    Merci pour tes contributions toujours aussi passionnantes cher Jean-Claude ! A bientôt sûrement !

    • jcgoudeau

      Oui, mais sans tes sollicitations et l’ouverture sur Glenn Martinez, je n’aurai jamais creusé ces sujets. Donc merci à toi également. C’est là que l’on mesure toute la force de la coopération et de l’opensource.

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