Ce document est un fichier solaire faisant la description d'une couveuse solaire. Elle part du dimensionnement à l'installation. C'est dans le cadre d'un projet scolaire qui s'étend sur une année pour des élèves en formation d'ingénieur énergéticien.

1. THEME
ETUDE ET OPTIMISATION D’UNE
COUVEUSE SOLAIRE
SOUTENANCE FINALE PROJET
D’APPLICATION
1
ENCADREURS
Prof. GBAHA PROSPER
Présenté par:
LOUKOU FRANCK CLOTAIRE
TA BI NENE EDOUARD
OUMAR HASSANE
Prof. KOFFI EKOUN PAUL
Dr. KOUA KAMENAN BLAISE

2. PLAN DE SOUTENANCE
INTRODUCTION
1ère PARTIE: ETUDE PREALABLE
CONCLUSION
2
2ème PARTIE: ETUDE TECHNIQUE DU PROJET
3ème PARTIE: REALISATION DE LA COUVEUSE SOLAIRE

3. INTRODUCTION
3
 Satisfaire les besoins de la population mondiale en protéine animale donc création de
nombreuses fermes.
 Dans le domaine avicole, Le niveau de production est limité avec l'incubation normale.
 Réduction de la productivité
 À la population croissante du monde, compter sur ce type normal d'incubation n'est pas assez, par
conséquent le besoin d'incubation artificielle.

4. 1ère PARTIE: ETUDE PREALABLE
I. PRESENTATION DU THEME
4
 INTERET
 OBJECTIFS
 CONTEXTE
 PRESENTATION DU CAHIER DES CHARGES

5. I. PRESENTATION DU THEME
5
 CONTEXTE
Dans le but de satisfaire les besoins de la population en protéine
animale, nous assistons à la création de nombreuses fermes en vue
de répondre à cette préoccupation. Mais dans les zones ou l’accès à
l’électricité n’est pas facile, certains utilisent des lampes tempêtes
pour la reproduction des œufs, ce qui n’est pas favorable à une
bonne incubation. Donc ce sujet est proposé pour non seulement
répondre à ces préoccupations mais aussi de concevoir une
couveuse dont les éléments sont accessibles à tous.

6. 6
 OBJECTIFS
Le but principal est d’étudier et de concevoir une couveuse solaire en vue de :
 Réduire les perte due au mauvais séchage ;
 Réduire la facture d’électricité ;
 Protéger l’environnement par réduction de la pollution ;
 Réduire la pauvreté dans le monde rural.
 INTERET
Augmenter le taux d’éclosion des œufs et de réduire les gaz à effet de serre.
I. PRESENTATION DU THEME

7. 7
 PRESENTATION DU CAHIER DES CHARGES
Pour mener à bien notre étude, il nous a été demandé de :
 Etudier des caractéristiques des constituants de la couveuse solaire;
 Dimensionner les constituants de la couveuse solaire ;
 Faire un bilan énergétique de la couveuse solaire ;
 Faire un test de performance ;
 Faire une interprétation des courbes tracées et suggérer une optimisation
du système ;
 Faire l’essai d’une des solutions d’optimisation proposées ;
I. PRESENTATION DU THEME

8. 8
2ème PARTIE: ETUDE TECHNIQUE DU
PROJET
ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
 LES PARAMETRES D’INCUBATION DES OEUFS
 LES DIFFERENTS TYPES DE COUVEUSES ARTIFICIELLES

9. 9
LA TEMPÉRATURE (DONC LA CHALEUR À APPORTER À L’ŒUF)
La température optimale pendant les deux premières semaines est de 38,5 °C avec une variation
maximale d'un demi-degré vers le haut ou vers le bas.
LE DEGRÉ OU TAUX D’HUMIDITÉ RELATIVE
Hr: 50 et 60% jusqu’à ce que les embryons commencent à bêcher la coquille.
ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
 PARAMETRES D’INCUBATION

10. 10
AÉRATION
Une bonne aération est donc indispensable, surtout si des gaz
toxiques se sont formés dans des œufs pourris.
ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
 PARAMETRES D’INCUBATION
RETOURNEMENT

11. 11
Une couveuse ou (incubateur) est une machine reproduisant les conditions de
développement fœtal. C’est aussi un appareil destiné à l’incubation des œufs afin
d’obtenir des poussins.
 Les couveuses à combustible
 Les couveuses électriques
 Les couveuses solaires
ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
 DIFFERENTS TYPES DE COUVEUSE ARTIFICIELLE

12. 12
COUVEUSE À COMBUSTIBLE
ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
 DIFFERENTS TYPES DE COUVEUSE ARTIFICIELLE

13. 13
Avantages :
 Moins encombrant
 Facile à mettre en œuvre.
Inconvénients :
 Pas accès au pétrole dans les zones éloignées ;
 Système de chauffage nocif pour l’environnement et
pour les œufs.
COUVEUSE À COMBUSTIBLE
ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
 DIFFERENTS TYPES DE COUVEUSE ARTIFICIELLE

14. 14
Ces couveuses utilisent comme source d’énergie, l’énergie électrique et des lampes à
incandescence pour le chauffage des œufs.
Avantages :
 Facile à mettre en œuvre ;
 Moins encombrant
Inconvénients :
 Coût de l’électricité élevé;
 Inaccessibilité à l’électricité dans les contrés éloignées de la ville.
COUVEUSE ELECTRIQUE
ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
 DIFFERENTS TYPES DE COUVEUSE ARTIFICIELLE

15. 15
Il se compose d’un panneau photovoltaïque (PV panel) qui est utilisé pour produire du courant continu à partir du
rayonnement solaire.
Il se compose d’un panneau photovoltaïque (PV panel) qui est utilisé pour produire du courant continu à
partir du rayonnement solaire.
COUVEUSE SOLAIRE A PLAQUE CHAUFFANTE
ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
 DIFFERENTS TYPES DE COUVEUSE ARTIFICIELLE

16. 16
Ces couveuses utilisent comme source d’énergie, l’énergie solaire et des éléments chauffants (une plaque
chauffante, échangeur thermique etc.) pour le chauffage des œufs. On en distingue deux types:
COUVEUSE SOLAIRE À ECHANGEUR THERMIQUE
ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
 DIFFERENTS TYPES DE COUVEUSE ARTIFICIELLE

17. 17
Avantages :
 Soleil disponible et gratuit ;
 Economique à long terme.
Inconvénients :
 Nécessite une batterie pour le stockage de l’énergie et la restituer en cas d’absence de soleil ;
 Un peu plus cher lors de la mise en œuvre que les couveuses électriques (coût du panneau + la batterie)
Choix du type de couveuse
Au sorti de l’étude sur les couveuses et dans le but de concevoir une couveuse répondant aux exigences
du cahier des charges et comprenant des éléments pouvant être à la portée des fermiers, nous
choisissons les couveuses solaires à effet thermosiphon.
COUVEUSE SOLAIRE
ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
 DIFFERENTS TYPES DE COUVEUSE ARTIFICIELLE

18. 3ème PARTIE: REALISATION DE LA
COUVEUSE
 LES DIFFERENTES CONFIGURATIONS ADOPTEES
 RESULTAT DES PRELEVES
 CARACTERISTIQUES DE LA COUVEUSE
 LA PRESENTATION DU MODELE CHOISIE
 BILAN ENERGETIQUE
18

19.  LES DIFFERENTES CONFIGURATIONS ADOPTEES
 Première configuration
la circulation d’eau n’était pas parfaite.
Entrée capteur
Sortie capteur
Résultat
Causes possibles
 Possibilité qu’il y’ait présence d’air dans le circuit
 l’élan du l’eau en sortie du capteur est écrasé dans
le réservoir
19

20.  Deuxième configuration
Sortie capteur
Entrée capteur
la température était uniforme dans le collecteur du
capteur solaire donc, pas de circulation de circuit.
Résultat
Cause possible
Pas de différence de température due à la pente d’environ
90° Au niveau de l’entrée de l’incubateur.
20
 LES DIFFERENTES CONFIGURATIONS ADOPTEES

21.  Troisième configuration
Résultats
 circulation de l’eau par gravité au sein de l’échangeur
de l’incubateur.
 obtenir des températures plus ou moins satisfaisantes.
21
 LES DIFFERENTES CONFIGURATIONS ADOPTEES

22.  LA PRESENTATION DE LA COUVEUSE REALISE
 Photo de la réalisation
1
2
3
22

23.  Description de la couveuse
Le capteur solaire
Les échangeurs
monotubes
Sonde de mesure de la
température des capteurs
Les capteurs solaires
23
 LA PRESENTATION DE LA COUVEUSE REALISE

24. Canal d’entrée d’eau froide dans le réservoir
Réservoir d’eau
Canal d’entrée d’eau chaude dans la
couveuse
Support
24
 LA PRESENTATION DE LA COUVEUSE REALISE
 Description de la couveuse

25. L’hygromètre
Les échangeurs monotubes
Les plateaux à œufs
Les trous d’aérations
L’incubateur
25
 Description de la couveuse
 LA PRESENTATION DE LA COUVEUSE REALISE

26.  Les systèmes de mesures
 Un thermomètre placé dans le capteur
solaire pour mesurer la température à
l’intérieure des capteurs.
 Un thermomètre placé dans le réservoir pour
mesurer la température à l’intérieure du réservoir.
26
 LA PRESENTATION DE LA COUVEUSE REALISE

27.  Un thermomètre placé à l’entrée de la
couveuse pour mesurer la température de
l’eau chaude à l’intérieure du canal d’entrée.
 Un thermomètre placé à la sortie de la couveuse
pour mesurer la température de l’eau sortant.
27
 LA PRESENTATION DE LA COUVEUSE REALISE
 Les systèmes de mesures

28.  Un hygromètre placé à l’intérieure de la couveuse pour mesurer la température et le
taux d’humidité de la couveuse.
28
 LA PRESENTATION DE LA COUVEUSE REALISE
 Les systèmes de mesures

29.  CARACTERISTIQUES DE LA COUVEUSE
 Le capteur tube sous vide
tubes Diamètre extérieur*épaisseur Longueur
Tube en verre Φ=47±0.7*1.6 1570
Tube absorbeur Φ=38±0.7*1.6 1500
Angle d’inclinaison et l’orientation du capteur : 10° plein sud
Coefficient d’absorption : α= 0.90-0.93
Coefficient d’émission 0.05-0.07
Coefficient moyen de déperdition : UCL= 0.6-0.7W/m2
Energie max= 2237W
Température maximale : Tmax=120°C
29

30. Caractéristiques valeurs
Longueur 750
largeur 695
hauteur 1537
épaisseur 25
Diamètre de Trou d’aération 105 en haut ; 55 en bas
 L’incubateur
Conductivité thermique du bois : kb=0.175 W/m.K
30
 CARACTERISTIQUES DE LA COUVEUSE

31. Longueur : 630
Largeur : 370
Epaisseur bois : 386
Epaisseur polystyrène : 30
Epaisseur bois : 20.
Conductivité thermique du polystyrène :
kp= 0.0345 w/m*K
 Le réservoir
 Les échangeurs
Dans le capteur
Longueur : 1520
Largeur : 810
Distance entre deux tubes : 80
Diamètre du tube en cuivre : Dex/Din = 12/10
Dans l’incubateur
Longueur : 1150
Largeur : 460
Distance entre deux tubes : 40
Diamètre du tube en cuivre : Dex/Din = 8/6
 Trou d’aération
D=105 mm
d=55 mm
31
 CARACTERISTIQUES DE LA COUVEUSE

32.  BILAN ENERGETIQUE
 Energie reçue par le capteur
Qu = Qa – Qp
Qa = A.τs.α.G
𝐐𝐚 = 𝟏𝟒. 𝟔𝟎𝟎 𝒌𝑾
Qp=ULT*A
𝐐𝐩 = 𝟐. 𝟒 𝐖
D’où Qu= A*(τs.α.G-ULT).
𝐐𝐮 = 𝟏𝟒𝟓𝟗𝟕. 𝟔 𝐖
32

33.  BILAN ENERGETIQUE
 Bilan énergétique de l’incubateur
 L’énergie nécessaire à la couvaison
Qnec=ρch*Vch*Cp*(Ti-Te) 𝐐𝐧𝐞𝐜 = 12.645 𝐤𝐣
 L’énergie nécessaire à la couvaison
Qp=Dp+Dr
𝑫𝒑 =
𝑻𝒊 − 𝑻𝒆
𝑹𝑻𝑯𝑻
𝑫𝒑 = 166.987 𝑾
𝑫𝒓 = 𝝆𝑽𝒂𝒔 ∗ 𝑪𝒑 ∗ (𝑻𝒊 − 𝑻𝒆
𝑫𝒓 = 86.036 𝒘
𝑸𝒑 = 252.8257 𝒘
33

34.  BILAN ENERGETIQUE
 Quantité de chaleur apportée par le système
 Trous d’aération fermés
𝑸𝒄𝒐𝒏𝒗 = 𝒉𝑨 𝑻𝒕𝒖𝒃𝒆 − 𝑻𝒊
𝑸𝒂𝒑 = 𝑸𝒄𝒐𝒏𝒗 + 𝑸𝒓𝒂𝒚
𝑸𝒓𝒂𝒚 = 𝜺𝝈𝑨(𝑻𝒕𝒖𝒃𝒆
4
− 𝑻𝒊
4
𝑸𝒂𝒑𝒑1 = 25.4492 𝒘
 Trous d’aération ouverts
ts=38°C
Te=60°C
te=25°C
Ts=40°C
𝑸𝒂𝒑𝒑2 = 𝑲𝑺𝜟𝑻𝑳𝑴 𝑸𝒂𝒑𝒑2 = 28.3226 𝒘
34

35.  RESULTATS DES PRELEVES
09h44 10h25 12h10 14h11 15h48 14h00 15h37 17h02
02/06/2019 03/06/2019
TEMPERATURES Interieur capteur 55 90.9 121.9 107 105.8 100.1 79.1 58.1
TEMPERATURES Reservoir 27.4 27.83 30.2 34.3 37.1 32.9 37.2 37.5
TEMPERATURES Entrée couveuse 26.3 28.1 122 68.2 36.3 46.4 35.4 34.6
TEMPERATURES Sortie couveuse 29.2 30.9 102.8 42.2 36 31.9 34.8 32.8
TEMPERATURES Interieur Couveuse 36.3 35.8 30 33.4 30.9
0
20
40
60
80
100
120
140
Températures
°c
Températures du 02 et 03 JUIN
35

36. 08H27 12H23 13H29 15H10 16H08 17H10 19H16 07H38 09H29 11H50 12H55 16H13
04/06/2019 05/06/2019
TEMPERATURES Interieur capteur 46.8 87.3 109 84.5 84.2 74.4 44 8 72.7 113.9 74.4 58.4
TEMPERATURES Reservoir 32 35.6 38.5 40.8 41.3 41.7 41.1 34.6 34.1 33.8 35.2 35.8
TEMPERATURES Entrée couveuse 29.3 34.5 36.3 39.7 38.9 38.7 28.4 29.5 30.8 34.7 35.3 32.7
TEMPERATURES Sortie couveuse 26.5 33.4 35.2 36.3 35.6 35.7 18.4 25 28 31.8 32.4 30.9
TEMPERATURES Interieur Couveuse 26 31.4 32.9 33.9 33.5 34.1 29.3 32.4 30.9 29.8
0
20
40
60
80
100
120
Températures
°c
Températures du 04 et 05 JUIN
36
 RESULTATS DES PRELEVES

37. 08H06 10H03 12H30 07h32 16h45 17h18 18h00
06/06/2019 08/06/2019
TEMPERATURES Interieur capteur 46.1 78.3 101.8 29.6 80 73 41
TEMPERATURES Reservoir 31.4 31.3 34.5 28.2 39 38.7 39.7
TEMPERATURES Entrée couveuse 27.2 38.5 30 25.1 37.6 38.3 34.5
TEMPERATURES Sortie couveuse 26.8 25.7 27 24.1 36.6 36.3 31.4
TEMPERATURES Interieur Couveuse 26.2 27.8 30 23.2 33.8 34.2
0
20
40
60
80
100
120
Températures
°c
Températures du 06 et 08 JUIN
37
 RESULTATS DES PRELEVES

38. 11h56 12h25 13h40 15h44 08h51 09h50 11h01 12h50 14h00 15h30
09/06/2019 10/06/2019
TEMPERATURES Interieur capteur 77 98.3 74.4 65.8 50.3 66.4 72.4 80.3 81.12 67.2
TEMPERATURES Reservoir 33.4 37.9 40.5 43.6 34.7 34.5 35.3 38.6 38.2 38.5
TEMPERATURES Entrée couveuse 32.3 36.5 36.8 40.6 28.9 33.1 34 35.4 36.7 37.16
TEMPERATURES Sortie couveuse 31.1 35.5 35.5 37.6 26.2 30.7 32.5 33.9 35.3 35
TEMPERATURES Interieur Couveuse 32.4 32.9 33.8 25.8 27.8 29.8
0
20
40
60
80
100
120
Température
°c
Températures du 09 et 10 JUIN
38
 RESULTATS DES PRELEVES

39.  INTERPRETATION
Très grande différence entre la température de l’eau dans les
capteurs et la température de l’eau dans le réservoir.
Donc comme solution, nous proposons de diminuer le volume du réservoir.
SOLUTION
39
 RESULTATS DES PRELEVES

40. CONCLUSION
40
 Etude préalable: nous avons d’abord situé le projet dans son contexte et en évaluer sa faisabilité au travers de la
planification pour déterminer le temps optimal.
 Etude technique: nous avons fait une étude bibliographique en étudiant les différentes familles de couveuses,
laquelle étude nous a conduit au choix de la couveuse solaire à effet thermosiphon.
 Réalisation de la couveuse: faire le bilan énergétique, relever les différentes températures et de tracer les graphiques
du fonctionnement.
Nous pouvons déjà affirmer que notre système fonctionne bien
Diminuer le volume de notre réservoir

41. QUESTIONS
CRITIQUES
SUGGESTIONS
41