Come progettare una stalla-architettonico-impianto-fotovoltaico-software-Edificius-Solarius PV

La conception d’un bâtiment d’élevage et d’une installation photovoltaïque avec une modélisation architecturale

La conception d’un bâtiment d’élevage avec des exemples pratiques à télécharger : les normes européennes, les critères de conception architecturale, les analyses fonctionnelles et dimensionnelles et la conception d’une installation photovoltaïque

La conception d’un bâtiment d’élevage représente un défi intéressant pour le concepteur.

Ce focus est spécifiquement consacré à la conception d’un bâtiment d’élevage pour bovins. Au-delà de la conception architecturale, nous avons calculé la prise en charge du besoin énergétique et nous avons réalisé la conception de l’ installation photovoltaïque. La production d’énergie durable a été calculée avec l’emplacement de panneaux photovoltaïques sur le toit de l’étable.

Depuis l’exemple réalisé il est possible de télécharger gratuitement, à la fois des dessins en format DWG et la maquette 3D du projet architectural et la conception de l’installation photovoltaïque.

Rendu d’un bâtiment d’élevage avec sa rangée principale et l’espace fermer ou les bovins peuvent stabuler et se détendre sur un lit de paille, rendu produit par Edificius le logiciel de conception architecturale 3D BIM

Stabulation libre à litière : rendu issu de Edificius

La norme européenne dans le secteur zootechnique

Les impositions des normes concernent les aspects suivants :

  • l’impact environnemental ;
  • le bien-être de l’animal ;
  • la qualité d’hygiène et sanitaire de la production ;
  • la santé et la sécurité des travailleurs.

Preuve de l’importance dans la construction dans du secteur zootechnique, il est important de rappeler que la majorité des indications et des paramètres mentionnés dans les directives et les normes européennes sur le bien-être des animaux se réfèrent à des aspects purement constructifs (les systèmes de stabulations, les surfaces minimales d’élevage, les contrôles du bâtiment, des systèmes d’alimentation et d’abreuvement, les types de revêtements de sol).

À réglementer la conception d’une étable, les différentes règles nationales, régionales et locales veillent et garantissent un fonctionnement correct, en tenant compte des divers facteurs qui gravitent autour de ce bâtiment.

Types de bâtiment d’élevage pour les bovins

Comme point de départ, il est utile de distinguer les deux principaux types d’étables :

  1.  à stabulation fixe
  2. à stabulation libre.

Dans la stabulation fixe, les animaux occupent toujours le même espace et sont attachés à un râtelier. Indiqué pour un nombre maximum de 35 à 40 têtes, l’étable à stabulation fixe a toujours été la solution la plus utilisée. Avec l’apparition de nouvelles techniques d’alimentation, de traite, d’enlèvement des excréments, il a été remplacé par la stabulation gratuite ; aujourd’hui, il est encore utilisé dans les zones de montagne pour les petites exploitations.

La stabulation libre est la forme d’élevage la plus répandue. La principale caractéristique de cet élevage est que les vaches sont libres de se déplacer dans les espaces délimités, dimensionnées pour garantir un plus grand confort et de meilleures conditions hygiénique-sanitaire.

Dans cet article, nous allons nous concentrer sur la conception d’une étable avec stabulation libre.

Vue de la Coupe B-B d’un bâtiment d’élevage, rendu produit par Edificius le logiciel de conception architecturale 3D BIM

Coupe B-B d’un bâtiment d’élevage : issu de Edificius

La conception d’une étable : les critères

L’orientation et la distance par rapport aux autres bâtiments

L’orientation de l’étable joue un rôle important dans la détermination des conditions micro-climatiques présentes à l’intérieur.

Comme critère général, une étable libre doit de préférence avoir une orientation Est-Ouest.

Cette orientation :

  • limite l’exposition au rayonnement solaire des éléments de fermeture (portes, fenêtres, toiture) et donc la surchauffe du bâtiment.
  • favorise la ventilation naturelle à l’intérieur en raison de la différence de température des deux longs murs (l’air chaud du côté sud a tendance à monter rappelant l’air appelant l’aire de la dépression du côté nord).
  • évite l’irradiation directe des zones de stabulation des animaux, un aspect nuisible s’il s’agit de la zone de repos exposée à l’Ouest.

La forme et la dimension du bâtiment

Avec la multiplication des étables à stabulation libre, l’enveloppe du bâtiment a été progressivement simplifiée, à la fois pour limiter les coûts de construction et pour favoriser la ventilation naturelle de l’étable.

La structure portante est toujours de type à poutres et piliers, avec l’utilisation de produits préfabriqués en acier, en bois ou en béton armé, et très souvent ouvert et ne comporte pas de murs périphériques en remplissage fixe (en particulier sur les grands côtés), avec la possibilité de placer des murs-rideaux légers et amovibles ou réglables en hauteur, tels que des filets ou des bâches d’ombrage ou des brises-vents en plastiques.

Rendu de la zone d’abreuvement d’un bâtiment d’élevage, rendu produit par Edificius le logiciel de conception architecturale 3D BIM

Rendu de la zone d’abreuvement : issu de Edificius

Il est toujours préférable d’avoir un toit à deux pans avec une pente élevée de (25-35%) avec isolation thermique et une arête centrale munie d’un « chapeau » de protection. De cette façon, le recyclage d’air est favorisé au cours des différentes saisons de l’année et les animaux sont protégés de la chaleur radiante provenant du toit en été.

La ventilation

La ventilation d’une étable doit être conçue et calculée. La ventilation naturelle est favorisée par une arête continue, dans les étables avec un toit à deux pans et de grandes ouvertures de périmétrales.

Dans les étables à tabulations libres, la zone d’attente pour la traite et la zone d’alimentation sont les points critiques où l’installation des ventilateurs est une priorité.

Le revêtement de sol

Le sol des étables est un élément de grande importance pour le bien-être des animaux, car c’est la partie du bâtiment avec laquelle les animaux ont le plus de contact.

Pour cette raison, il doit être antidérapant, non abrasif, sans arêtes vives, pas trop dur, facile à nettoyer, résistant, durable et économique ; déjà dans cette liste, il est clair que le sol optimal n’existe pas, certaines de ces caractéristiques se contrastent fortement entre elles.

Vue de la Coupe A-A d’un bâtiment d’élevage, rendu produit par Edificius le logiciel de conception architecturale 3D BIM

Coupe A-A issue de Edificius

La conception d’une étable pour les vaches laitières

Dans les exploitations agricoles ou l’élevage des bovins est la ressource primaire, la ferme représente le centre de la production de l’entreprise agricole.

Les structures classiques de l’élevage sont généralement constituées par :

  • une étable pour soins des animaux (comprenant l’infirmerie et la salle d’accouchement) ;
  • la zone pour les exercices non couverte (cette zone peut être parfois être absente).

Les locaux auxiliaires de l’étable peuvent être :

  • des locaux pour stocker de la nourriture et des litières (granges, silos, meules de foin) ;
  • la provenderie, une salle utilisée pour la préparation des provendes ;
  • les locaux pour la collecte et le stockage des produits (salle de traite, salle du lait) ;
  • des structures pour le stockage des déjections animales (fumier ou lisier).

Pour développer au mieux la conception d’une étable pour les vaches laitières, il est nécessaire de comprendre les fonctions qui caractérisent la structure.

Rendu extérieur d’un bâtiment d’élevage, rendu produit par Edificius le logiciel de conception architecturale 3D BIM

Rendu extérieur, issu de Edificius

Des éléments de conception communs

Indépendamment du type, dans la conception d’une étable pour les vaches laitières, il existe plusieurs aspects de conception communs :

  • hauteur minimale : elle dépend de l’équipement qui est utiliser dans les espaces ; normalement elle est de 3,00 m de hauteur même si la hauteur minimale recommandée est de 4,50 m
  • parois latérales : si la profondeur des locaux est quatre fois supérieure à celle de l’avant-toit, les parois latérales doivent être ouvertes
  • service sanitaire : parmi toutes les activités présentes dans ces structures, des services doivent également être fournis au personnel, tels que toilettes, vestiaires, douches, etc., qui sont agencés de manière à garantir un environnement propre / sale. ”,  assurant ainsi un filtre sanitaire.
Rendu d’une perspective extérieure d’un bâtiment d’élevage avec l’installation de plusieurs champs photovoltaïques sur un pan de toit, rendu produit par Edificius le logiciel de conception architecturale 3D BIM

Rendu en perspective issu de Edificius

La conception d’un bâtiment d’élevage pour bovin à stabulation libre

L’étable à stabulation libre est composée de différentes zones : d’alimentation, de repos, de traite, d’exercice (paddock), toutes reliées les unes aux autres.

Vue en plan du bâtiment d’élevage avec les differents espace réserver au bovin comme l’abreuvage, les logettes, la zone d’exercices, la zone de stabulation, le rendu produit par Edificius le logiciel de conception architecturale 3D BIM

Vue en plan du bâtiment d’élevage issue de Edificius

Zone d’abreuvage :
  • largeur 3,50 – 4,00 m
  • longueur 0,70 – 0,80 m/par tête

L’espace pour nourrir les vaches se compose d’une allée pour l’alimentation et d’une allée pour la distribution du fourrage au bétail, destinées au passage des tracteurs permettant la distribution des aliments. Généralement, les deux zones sont séparées par un muret en béton séparé par un râtelier. Le sol peut être en béton, en terre battue ou en grillage.

Zone de repos :
  • avec logette, environ 3,00-4,50 m²/par tête
  • avec litière permanente, environ 6-8 m²/par tête

La zone de repos doit être construite de manière à garantir un confort maximal aux animaux.

La zone de logette garantit le plus haut niveau de bien-être, d’économie et d’hygiène : elle réduit le coût de la litière, assure une plus grande propreté et évite de piétiner la mamelle.

Zone de logette, les dimensions :
  • longueur (qui varie selon les races élevées) 2,40 – 2,50 m
  • largeur 1,15 – 1,20 m
  • barre d’avancement 0,60 – 0,70 de la parois
  • pente du sol 1 – 1,5 % vers l’allée de service

Les logettes peuvent être distribuées dans :

  • deux rangées de logettes séparées par l’allée réservée aux animaux (animaux ‘croupe à croupe’)
  • deux rangées de logettes opposées (animaux « tête à tête »)
  • trois rangées de logettes, deux opposés et une avec une seule rangée.

La zone de repos de la litière permanente est la solution plus élastique que la solution à logette.

Zone d’exercice :
  • en béton, 3-6 m²/par tête
  • en terre battue, paille, autres, > 10 m²/par tête (recommandé 15-20 m²/par tête)

La zone d’exercice est représentée par des enclos extérieurs, c’est la zone où la vache peut se déplacer librement et se consacrer à la rumination.

La surface disponible varie en fonction du type de sol : la tendance est de créer une zone pavée en béton près de l’étable et une zone à l’extérieur : la première sera utilisée en hiver, la seconde en été.

L’étable se complète avec la zone de traite. C’est un espace composé de : salle d’attente, salle de traite, salle de lait, salle des machines.

La première salle, où les animaux s’arrêtent avant la traite, est dimensionnée en fonction du nombre d’animaux présents à l’intérieur.

Salle d’attente : 1,30-1,50 m²/ par tête

La salle de traite, quant à elle, dépend du type de technique que l’on souhaite utiliser :

  • en tandem, 60-70 m² par traite 20-25 par tête/h
  • en épi, de 40 à 180 m² par traite 30-60 par tête/h
  • rotative, de 120 à 200 m² par traite 80-120 par tête/h

La fosse de traite doit se situer à environ 1 mètre en-dessous du sol des postes de traite pour assurer une position ergonomique correcte à l’opérateur.

Vue en plan d’un bâtiment d’élevage avec la salle réservé au bovin pour la traite, le rendu produit par Edificius le logiciel de conception architecturale 3D BIM

Rendu de la salle de traite : issu de Edificius

Les dimensions de la salle de laiterie et de la salle des machines sont définies par le nombre et la taille des machines prévues.

La conception d’une étable : un exemple pratique

L’exemple que nous présentons est une conception d’un bâtiment d’élevage pour les vaches laitières, à stabulation libre et une litière permanente.

Schéma d'un bâtiment d'élevage, produit avec Edificius logiciel de conception architecturale 3D BIM

Schéma des espaces du bâtiment

  1. Services personnels
  2. Entrepôt
  3. Parcours pour les piétons
  4. Zone de traite
  5. Salle des machines
  6. Zone de fourrage
  7. Allée  de fourrage
  8. Allée de déplacement des vaches
  9. Zone d’exercice
  10. Zone de repos

 

 

L’étable s’étend sur une surface d’environ 3 200 m² qui contient principalement les fonctions destinées au bétail.

L’organisation interne a été conçue en prévoyant, dans les zones les plus extérieures, les couloirs d’alimentation dans lesquels la nourriture pour les animaux est distribuée. Vers l’intérieur a été prévu la zone de fourrage ; comme dans la zone précédente, même dans ce cas, le sol a été conçu en béton.

La zone d’exercice est recouverte de paille, la zone adjacente qui est destinée au repos.

La partie centrale est une allée qui permet au bétail de quitter la structure pour atteindre les zones extérieures ; sur le côté droit, ce trouve les zones destinées aux animaux qui ne sont plus productifs : des boxes pour les accouchements et des boxes pour l’infirmerie.

Sur l’un des deux côté cour du bâtiment, se situe la zone utilisée à la traite (avec sa zone d’attente), la zone réservée au personnel (avec les toilettes, les vestiaires et les douches) et l’entrepôt.

Notre projet sur l’étable ce complète avec ceux que nous avons définis les éléments communs :

  • le compost et le réservoir à lisier ont été conçus dans la zone nord, à l’opposé de la zone de traite ;
  • dans la zone Est, le dépôt des machines et le silo ont été placés ;
  • dans la zone Ouest la grange et les bottes de foin.

Calcul photovoltaïque

Le projet dispose d’une installation d’environ 140 KW, composée de 432 modules et de 2 onduleurs. Les panneaux sont positionnés des deux côtés du toit de l’étable avec une orientation Est-Ouest. Chaque détail est approfondi dans le fichier de projet de l’installation photovoltaïque disponible en téléchargement.

Télécharger les DWG et les modélisations 3D

Les plans d’exécution d’un bâtiment d’élevage avec coupe, élévation, rendu, produit par Edificius le logiciel de conception architecturale 3D BIM

Plans d’exécution issus de Edificius

La section suivante est dédiée au téléchargement gratuit des dessins, des projets produits, et des logiciels utilisé pour la réalisation de cette conception.

Télécharger la modélisation 3D BIM (fichier .edf) de la conception d’une étable

Télécharger les dessins en format DWG de la conception d’une étable

La conception d’une installation photovoltaïque

Solarius PV BIM modélisation 3D installation photovoltaïque d'un bâtiment d'élevage

Éditeur 3D de Solarius PV BIM ONE

Télécharger le projet complet (fichier .srlp2) de l’installation photovoltaïque

Pour ouvrir le projet complet de l’installation photovoltaïque, il est possible d’utiliser Solarius PV gratuitement pendant une période d’essai de 30 jours.

 

edificius
edificius

solarius-pv
solarius-pv