Caractéristiques des brise-vent

Effet de la hauteur

La largeur de la zone protégée sous le vent dépend de la hauteur du brise-vent, c'est à-dire de sa plus haute rangée d'arbres ou d'arbustes. La largeur de protection varie selon d'un brise-vent à l'autre et s'accroît à mesure que le brise-vent gagne en maturité.

Sur le côté face au vent d'un brise-vent, le vent est ralenti sur une distance de 2 à 5 fois la hauteur du brise-vent. Sur le côté sous le vent, la vitesse du vent est réduite sur une distance allant jusqu'à 20 fois la hauteur du brise-vent.

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La figure montre une maison de ferme située 30 mètres (m) sous le vent d'un brise-vent d'une hauteur de 15 m (50 pieds (pi)). La zone de réduction de la vitesse du vent s'étend sur une distance de 105 m (345 pi), et la maison, qui se trouve dans cette zone, est donc protégée par le brise-vent contre le vent et l'accumulation de neige. La neige s'accumule dans le brise-vent et sous le vent de la zone de réduction de la vitesse du vent.

Effet de la densité

Peu de vent traverse les brise-vent denses. La pression de l'air est réduite sur le côté sous le vent des brise-vent denses. Cette zone de basse pression aspire l'air qui passe au dessus du brise-vent vers le bas et crée ainsi de la turbulence. La zone de protection est également un peu plus petite derrière les brise-vent denses.

Les brise-vent moins denses laissent passer plus d'air, ce qui crée moins de turbulence et allonge la zone protégée sous le vent. La zone protégée est plus grande, mais la réduction de la vitesse du vent est moindre. En modifiant la densité du brise-vent, on modifie l'écoulement de l'air et la grandeur de la zone de protection.

Le nombre de rangées, l'espacement entre les arbres sur le rang et la composition des essences sont autant de facteurs qui influent sur la densité des brise-vent. En augmentant le nombre de rangées ou en diminuant la distance entre les arbres, on augmente la densité du brise-vent, qui constitue alors un obstacle plus massif au vent. Les essences choisies pour le brise-vent déterminent sa hauteur et sa densité, ainsi que la largeur de la zone protégée.

Les brise-vent peuvent être situés autour des cours de fermes, le long des routes, sur le pourtour ou au milieu des champs ainsi qu'autour des installations d'élevage.

La densité des brise-vent joue un rôle important. Les brise-vent de faible densité laissent passer l'air au travers des espaces ouverts, ce qui provoque peu de turbulence sur le côté sous le vent et augmente la longueur de la zone protégée. Cette zone protégée est plus étendue, mais la réduction de la vitesse du vent est moindre.

Ce type de brise-vent de faible densité convient bien en plein champ, où il faut veiller à réduire l'érosion du sol et à répartir la neige uniformément. En revanche, un brise-vent très dense laisse passer moins d'air et crée une zone de basse pression sous le vent. Cette basse pression aspire l'air vers le bas et provoque une turbulence qui réduit l'effet de protection et qui freine davantage le vent à proximité du brise-vent.

En bref, à mesure que la densité diminue, la quantité de vent qui souffle au travers du brise-vent augmente et la zone protégée sous le vent s'allonge.

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La figure montre quatre essences d'arbres de densités des branches et des feuilles faible, moyenne, moyenne à élevée et élevée.

Densité des espèces d'arbres et d'arbustes
Faible Chêne, peuplier, peuplier faux tremble
Moyenne Frêne, mélèze, cerisier de Pennsylvanie, pin, pommier de Sibérie
Moyenne à élevée Shépherdie argentée, caragana arborescent, cerisier de Virginie, aubépine, rosier hybride, érable, cornouiller stolonifère, sureau rouge, argousier faux nerprun, symphorine, lilas, saule
Élevée Épinette

Effet de l'orientation du brise-vent

Les brise-vent sont plus efficaces lorsqu'ils sont plantés à angle droit par rapport aux vents dominants. L'orientation des brise-vent dépend des objectifs de conception. Les cours de ferme et les parcs d'engraissement ont généralement besoin de protection contre les vents froids, la poudrerie et les nuages de poussière. Les grandes cultures en général ont besoin de protection contre les vents chauds et secs de l'été et les particules de sol abrasives transportées par le vent.

La meilleure protection est obtenue en orientant les brise-vent perpendiculairement à la direction des vents dominants. Lorsque le vent change de direction et ne souffle plus directement contre le brise-vent, la zone protégée diminue. Le vent peut souffler la plupart du temps dans une direction, mais il est rare que cela se tout le temps.

Pour cette raison, les brise-vent plantés autour des parcs d'engraissement et des cours de ferme doivent offrir une protection dans plus d'une direction.

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Plus la longueur de chaque bloc de brise-vent est élevée, plus la zone protégée est étendue. Dans les régions ou la direction du vent varie beaucoup, les brise-vent à plusieurs blocs perpendiculaires protègent les champs et les cours de ferme sur une plus grande surface que les brise-vent linéaires simples.

Effet de la longueur

La hauteur du brise-vent détermine la largeur de la zone protégée sous le vent. La longueur du brise-vent détermine la superficie de terre protégée. Pour obtenir une efficacité maximale, la longueur ininterrompue du brise-vent doit représenter au moins dix fois la hauteur du brise-vent afin de limiter l'effet de la turbulence du vent aux extrémités du brise-vent sur la superficie totale protégée.

La continuité du brise-vent est importante, car les ouvertures peuvent agir comme des entonnoirs qui augmentent la vitesse du vent. Comme ces ouvertures réduisent l'efficacité des brise-vent, il faut veiller à situer les chemins et les accès aux champs traversant les brise-vent de manière à éviter cet effet d'entonnoir.

Modification du microclimat

La réduction de la vitesse du vent derrière le brise-vent modifie aussi le microclimat dans la zone protégée. On note généralement une hausse de la température et du degré d'humidité relative. Le résultat est une baisse de l'évaporation de l'eau du sol et de la perte d'eau par les plantes. Les changements dans la température dépendent de la hauteur, de la longueur, de la densité et de l'orientation du brise-vent ainsi que de l'heure de la journée. À l'intérieur d'une distance de 10 fois la hauteur du brise-vent, la température journalière de l'air sous le vent est généralement supérieure de plusieurs degrés à la température en milieu non protégé.

Au-delà de 10 fois la hauteur des brise-vent, la température de l'air près du sol a tendance à être plus basse durant la journée.

La nuit, la température près du sol dans les zones abritées est légèrement supérieure à celle de l'air en zone non protégée. Toutefois, pendant les nuits sans vent, la température peut être inférieure de plusieurs degrés dans les zones abritées comparativement aux zones non protégées.

En été, la température du sol est généralement plus élevée dans les zones protégées. Une température accrue permet de semer les cultures plus tôt et accélère la germination des graines dans les régions où la saison de croissance est brève. Dans la zone longeant un brise-vent orienté est-ouest, la température du sol est plus élevée du côté sud à cause de la chaleur réfléchie par le brise-vent. Sur le côté nord d'un brise-vent orienté est-ouest, la température du sol près du brise-vent peut être inférieure, en particulier au début du printemps, en raison de l'ombrage. Ces températures plus froides peuvent ralentir la fonte des neiges et causer des problèmes d'accès au champ à ce moment de l'année.

L'humidité relative est souvent plus élevée dans les zones abritées, selon la densité du brise-vent. Une forte humidité relative diminue le taux d'utilisation d'eau par les plantes, si bien que les cultures utilisent plus efficacement l'eau du sol que dans les zones non protégées.

Toutefois, l'augmentation du taux d'humidité relative peut, dans certains cas, favoriser le développement de maladies comme le mildiou.

La perte de chaleur due au facteur de refroidissement éolien est moindre à l'abri d'un brise-vent. L'atténuation du facteur de refroidissement éolien sous l'effet d'un brise-vent est particulièrement importante pour les cours de ferme et les aires d'élevage, où les personnes, les animaux et les bâtiments bénéficient d'une efficacité énergétique accrue. La réduction de la consommation de mazout domestique peut atteindre jusqu'à 25 % dans les cours abritées par un bon brise-vent.

La plupart des avantages des brise-vent sont indirects et sont liés à l'amélioration du microclimat dans la zone abritée. Il y a une exception à cela : la réduction de la vitesse du vent permet de freiner l'érosion des sols. Un brise-vent peut éliminer presque entièrement l'érosion du sol sur le côté sous le vent sur une distance représentant jusqu'à 10 fois la hauteur de la rangée d'arbres.

Les brise-vent réduisent la vitesse du vent des deux côtés de la rangée d'arbres, ce qui atténue les effets du microclimat dans ces zones protégées. Avec une planification soignée, la modification du microclimat peut créer un milieu ambiant propice aux cultures et aux activités d'élevage et protéger les espaces habités et les zones de travail.

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