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Méthodes de refroidissement efficaces pour réduire le stress thermique chez les porcs

Les paramètres microclimatiques tels que la température de l’air et l’humidité sont des indicateurs importants du bien-être animal. En outre, le stress thermique a un plus grand impact sur la productivité dans l’industrie porcine que les maladies porcines. Plusieurs méthodes de refroidissement sont efficaces pour réduire le stress thermique chez les porcs tout en étant peu énergivores.

Les indicateurs du bien-être animal comprennent les variations dans les paramètres liés à la physiologie, au comportement et à la productivité des animaux ainsi que les paramètres microclimatiques tels que la température et l’humidité de l’air. L’augmentation de la fréquence des vagues de chaleur observées au cours des dernières décennies a accru la vulnérabilité au stress thermique chez le bétail dans les bâtiments d’élevage. Chez les porcs, le stress thermique déclenche une réaction comportementale et physiologique. L’une des réactions les plus importantes à la chaleur est une réduction de 30 à 50 % de la prise alimentaire, à des températures avoisinant les 30 °C et plus. [1] La diminution de la prise alimentaire affecte grandement la productivité. Aux États-Unis par exemple, l’impact économique du stress thermique sur l’industrie de l’élevage a été estimé en milliards de dollars US. En raison des conséquences du stress thermique, les éleveurs de porcs américains perdent environ 900 millions de dollars US chaque année, soit deux fois plus de pertes que celles causées par les maladies porcines. [3]

 

La recherche suggère que les seuils des paramètres de climat intérieur permettant d’éviter le stress thermique chez les porcs incluent une température de l’air inférieure à 25 °C et un indice de température-humidité inférieur à 75. [2] Quelques-unes des méthodes les plus courantes de refroidissement des porcs sont énumérées ci-dessous. [1]

 

Méthodes de refroidissement basées sur l’évaporation de l’eau

 

Le refroidissement évaporatif est basé sur le fait que l’évaporation d’un liquide absorbe bien plus de chaleur que la quantité de chaleur requise pour faire augmenter la température du liquide de quelques degrés. [4]

 

  • Le refroidissement évaporatif direct

Le processus de refroidissement évaporatif direct se déroule comme suit : l’air extérieur passe dans un espace clos dans lequel il entre en contact avec de l’eau, soit sous forme de fines gouttelettes, soit en saturant un milieu poreux. L’eau s’évapore dans l’air, rendant ainsi l’air plus froid et plus humide. [4]

 

Dans les bâtiments d’élevage, les méthodes suivantes sont utilisées : refroidissement par brumisation ou aspersion d’eau. Avec les méthodes de brumisation ou d’aspersion, les gouttelettes d’eau sont pulvérisées sur des surfaces plus ou moins grandes. Dans le cas d’un refroidissement par goutte-à-goutte, les buses du système de refroidissement sont souvent installées dans des enclos individuels au-dessus du cou de l’animal. Étant donné que les porcs sont des animaux qui ne transpirent pas, ces méthodes permettent tout d’abord d’humidifier la peau de l’animal, puis de provoquer la vaporisation de l’eau de la surface du corps de l’animal, améliorant ainsi la perte de chaleur par évaporation. [1]

 

Associés à un système de ventilation, les panneaux de refroidissement évaporatif sont conçus pour refroidir l’air avant qu’il n’entre dans le bâtiment. Un ventilateur conduit le flux d’air chaud à travers des matériaux imbibés d’eau, généralement du papier cellulose, façonné de manière à permettre aux molécules d’eau de se mélanger avec l’air. Les panneaux de cellulose peuvent avoir des surfaces plus ou moins grandes. Les panneaux de cellulose de petite surface sont souvent utilisés pour refroidir l’air conduit par des gaines en plastique avec des trous ou des entrées au-dessus de la tête de l’animal (refroidissement du museau). Les panneaux de grande surface sont souvent utilisés avec une ventilation en tunnel.

 

D’après la littérature, les méthodes de refroidissement évaporatif direct ont un impact positif sur la prise alimentaire ainsi que sur la régulation de la température de la peau et de la fréquence respiratoire. L’inconvénient des méthodes de refroidissement évaporatif direct peut être l’augmentation de l’humidité relative de l’air, qui doit alors être régulée par l’installation de segments déshydratants. L’économie d’eau est également une préoccupation majeure. Des études indiquent que les panneaux de refroidissement évaporatif représentent une solution plus économe en eau que les systèmes de brumisation ou d’aspersion directe de la peau de l’animal. [1]

 

  • Le refroidissement évaporatif indirect : des panneaux de refroidissement évaporatif associés à un échangeur de chaleur

L’air utilisé pour refroidir la pièce passe à travers un échangeur de chaleur placé dans un espace clos refroidi par évaporation. Ce système entraîne une baisse de température comparable à celle obtenue par refroidissement évaporatif direct, mais sans humidification, puisque la quantité de vapeur d’eau dans l’air reste inchangée. La présence de l’échangeur de chaleur entraîne une diminution de la température légèrement inférieure à celle des systèmes de refroidissement direct. [2,4]

 

Technologies basées sur la convection forcée

 

La convection forcée est l’un des moyens les plus efficaces pour améliorer la perte de chaleur chez l’animal. Ces systèmes peuvent être mis en place soit pour refroidir une zone de l’animal en particulier (par exemple le refroidissement du museau) soit pour ventiler l’ensemble de l’espace de vie des animaux avec une vitesse d’écoulement élevée (par exemple par ventilation en tunnel). La ventilation en tunnel à une vitesse de l’air d’environ 2 m/s est une solution fréquemment utilisée.

 

L’effet de refroidissement obtenu par transfert de chaleur par convection, peut être renforcé par des méthodes de refroidissement évaporatif. Toutefois, une étude n’a trouvé aucune différence significative dans les indicateurs de production en comparant des porcs exposés à la ventilation en tunnel seule et des porcs exposés à la ventilation en tunnel associée au refroidissement évaporatif. [1]

 

Technologies basées sur des échangeurs de chaleur

 

Des systèmes moins énergivores utilisant des échangeurs de chaleur ont été mis au point. [1] Par exemple, avec un échangeur de chaleur « air-sol », la chaleur est stockée au niveau du sol et l’air extérieur circule à travers des tubes enterrés à une profondeur de 1 à 3 mètres. Un tel système permet d’obtenir de meilleures performances de refroidissement que les méthodes de refroidissement évaporatif ou les méthodes de ventilation seules. [2] Un échangeur de chaleur « sol-eau » a également été testé, dans lequel l’air extérieur s’écoule à travers des canalisations enfouies dans le sol dans lesquelles circule de l’eau. Ce système réduit le stress thermique aussi efficacement que les ventilateurs et les systèmes d’aspersion, mais avec une consommation d’électricité et d’eau nettement inférieure. [1]

 

Refroidissement par le sol

 

Un système de refroidissement par le sol utilise généralement des conduites d’eau souterraines alimentées par une pompe sous une épaisse couche de béton, installées sous la zone de repos des porcs. Il a été démontré que l’accès à une zone de repos fraîche améliore le confort des porcs, leur fréquence respiratoire, leur prise alimentaire ainsi que la production de lait pour les femelles et la santé des porcelets sevrés. [1]

 

Le réchauffement climatique a des répercussions sur les exigences en matière de maîtrise des conditions thermiques des bâtiments d’élevage. L’application de mesures d’adaptation peut entraîner une augmentation des coûts des installations d’élevage intensif (comme les frais de fonctionnement, l’énergie et les investissements), mais cela sera compensé par leurs effets sur la productivité et le bien-être animal. [2]

 

Sources:

[1] Godyń, D.; Herbut, P.; Angrecka, S.; Corrêa Vieira, F.M. Use of Different Cooling Methods in Pig Facilities to Alleviate the Effects of Heat Stress—A Review. Animals 2020, 10, 1459. https://iifiir.org/en/fridoc/142794

[2] Schauberger, G., Mikovits, C., Zollitsch, W. et al. Global warming impact on confined livestock in buildings: efficacy of adaptation measures to reduce heat stress for growing-fattening pigs. Climatic Change 156, 567–587 (2019). https://doi.org/10.1007/s10584-019-02525-3

[3] https://www.thepigsite.com/articles/five-ways-to-maintain-pig-growth-in-summer-without-ractopamine

[4] Le froid évaporatif, 27e Note d'Information de l'IIF. https://iifiir.org/fr/fridoc/138322