Carnet de notes apicoles

Au préalable, rappelons ce principe incontournable :

Les résultats d’un calcul permettent d’évaluer une situation, ils ne permettent pas de décrire une réalité.

En préambule la ventilation naturelle du corps de ruche, même avec des ouvertures réduites haute et basse, est un facteur essentiel pour le renouvellement de l'air et éviter la condensation surtout si elle est associée à une isolation renforcée sous le toit.

La ventilation naturelle permet de renouveler régulièrement l’air dans la ruche selon le principe du tirage thermique. 

En quoi consiste la ventilation naturelle ?

La ventilation naturelle repose sur le principe selon lequel l’air chaud, étant plus léger que l’air froid, va monter dans la ruche et engendrer un tirage d’air naturel en s’évacuant pour laisser de l’air neuf entrer.

L’air extérieur pénètre dans la ruche par l'entrée et les ouvertures du plancher. L’air est évacué au dehors préférentiellement par l’intervalle entre toit et corps ou par le toit s’il comporte des ouvertures, sinon difficilement par l'entrée ou le plancher.

Comment estimer/calculer la ventilation naturelle ?

Prenons le cas avec une ouverture en partie haute, et une en partie basse, séparés par une hauteur H, en conditions de tirage thermique (vent nul, corps plus chaud que l’extérieur). On peut utiliser la formule pour le débit de renouvellement d’air :

Q[m3/h] = 520 x A x (ΔH x ΔT)^1/2

Avec :

• A = surface du plus petit ouvrant (m²) : 6,5cm² pour l’entrée porte verte et 1cm² pour les fuites à hauteur du toit, on retient 0,0001m²,
• ΔH = différence de hauteur entre les deux ouvrants (m) : 0,35m pour un corps,
• ΔT = différence de température entre l’air de la ruche et l’air extérieur (°C) : 15°C par exemple

Q = 520x0,0001x(0,35x15)^1/2 = 0,052x2,3 = 0,12m³/h = 120dcm³/h ou 120litres/h

soit, en 1 heure, plus de 6 fois le volume du corps de ruche de 18 litres (53 litres vide avec 10 cadres -10x3,5 litres)

Ventilation par tirage thermique naturel.

Autre approche avec le calcul de la poussée d’Archimède, considérant un conduit à faible perte de charge :

ΔP = (ρ_e- ρ_i) x g x ΔH ≈ (353 / T_e – 353 / T_i ) x g x ΔH

avec

• ρ = masse volumique de l’air. Entre 0 et 300m d’altitude la valeur niveau de la mer est bonne à 2 ou 3% près. Il n’y a guère d’écart en fonction de l’humidité de l’air entre 50% et 70%. Nous retiendrons donc uniquement les variations en fonction de la température avec de l’air humide à 60%, ρ = 1,29 kg/m³ au niveau de la mer à 0°C,  ou ρ = 1,22 à 15°C ou ρ = 1,16 à +30°C ou ρ = 1,1 à +40°C) ;
• T_e et T_i en Kelvin (T °K = t °C + 273) sont les températures respectivement extérieure et intérieure ;
• g est l’accélération terrestre (9,8 m/s²) ;
• ΔH est la différence de hauteur entre l’entrée d’air basse et la sortie haute soit 0,35m pour un corps de ruche.

Pour T_e = 0°C et T_i = 15°C >>> ΔP = 0,07x3,43= 0,25 pascal

À partir de cette poussée d’Archimède, on peut estimer les débits en fonction des sections d’entrée et de sortie d’air.

Pour une première estimation, on peut se contenter de la formule simplifiée de calcul de la vitesse. Le débit s’obtient ensuite en multipliant la vitesse par la section, tout simplement.

Q = S x V = S x (2 x ΔP/ ρ )^1/2

• S = sections d’entrée et de sortie d’air (en m²) ;
• V = vitesse de l’air (en m/s) ;
• ρ = masse volumique de l’air, prenons une valeur moyenne de 1,2 kg/m³;
• ΔP = pression différentielle, prenons une valeur moyenne de 0,25 pascal.

Pour 1cm² de section Q = 0,0001x(2x0,25/1,2)^1/2 soit Q = 230 litres/h

soit, en 1 heure, plus de 12 fois le volume du corps de ruche de 18 litres (53 litres vide avec 10 cadres -10x3,5 litres)