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Chauffage-climatisation : une synthèse des contraintes

Idir Zebboudj • idir.zebboudj@gmail.com

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Le stade de Lille trop froid !
Pour cause de budgets restreints, et dans le souci de rentabiliser leurs infrastructures, les collectivités locales seraient de plus en plus portées vers la réalisation d'enceintes multi-usages, capables d'accueillir des événements sportifs, mais aussi extra-sportifs, tels que spectacles et concerts. C'est le cas du stade Pierre Mauroy de Lille, capable de se transformer pour l'occasion en « boîte à spectacles », moyennant une fermeture du toit et un escamotage d'une partie de la pelouse. Une partition qui a toutefois émis une fausse note le 17 novembre dernier, avec l'annulation du concert du groupe Depeche Mode. En cause : l'impossibilité de maintenir dans l'enceinte une température minimale de 17 °C, comme l'ont rapporté Les Échos (26 décembre 2013). Ce qui conduit la société Eiffage, qui exploite le stade, à étudier l'installation d'un système de chauffage adéquat. Selon Eiffage, celui-ci devrait être mis en service à la fin de l'année.

Les enceintes sportives ont des caractéristiques spécifiques selon le type d'activités qui s'y pratique. Le choix de l'énergie primaire, des générateurs et des modes d'émission est par conséquent nécessairement une synthèse des contraintes.

En génie climatique, il en va de même pour les enceintes sportives que pour tout type de bâtiments : porter son choix sur des équipements revient à d'abord définir avec précision les besoins du maître d'ouvrage.

 

Brassage

Prenons l'exemple des centres aquatiques, où la déshumidification de l'air neuf est primordiale. « La forte humidité relative ainsi que les atmosphères agressives dues à la présence de chlore posent en effet le problème de la qualité de l'air intérieur, à tel point que l'asthme du maître nageur est désormais répertorié comme maladie professionnelle. Dès lors, le maintien d'une qualité de l'air intérieur satisfaisante au sein des piscines nécessite un fort taux de brassage, à raison de quatre volumes par heure. Des débits très importants qui permettent de fournir chauffage et rafraîchissement par vecteur air, via des centrales de traitement d'air (CTA). Celles-ci, en plus de purifier l'air neuf et d'extraire l'air vicié, assurent une mise en température de l'air neuf à l'aide de batteries chaudes et froides. Pour le chauffage, ces batteries pourront être électriques, ou hydrauliques, alimentées par la boucle de chauffage du générateur également chargé de chauffer l'eau des bassins.

 

Process

Ce qui n'interdit pas de recourir à des process plus élaborés permettant de rationaliser les consommations d'énergie. Ce fut en tout cas le parti pris de l'agglomération de Chartres lorsqu'elle entreprit, à partir de 2004, son projet Odyssée. Inauguré cinq ans plus tard, ce complexe aqualudique de grande envergure regroupe, sur une surface totale de 17 000 mètres carrés, un espace dédié aux activités aquatiques (soit un bassin olympique de 50 mètres, une pataugeoire, un bassin d'apprentissage et des bassins ludiques), une rivière artificielle à courants avec toboggan, ainsi qu'une patinoire ! Conçu dans une démarche HQE (Haute qualité environnementale), le complexe est équipé, pour le chauffage, la ventilation et la déshumidification du hall « bassins », de cinq CTA associées chacune à des modules de déshumidification capables simultanément de récupérer une partie de la chaleur de l'air intérieur pour préchauffer l'air neuf.

 

Automates

Ces modules de préchauffage ont un pouvoir de récupération d'énergie pouvant atteindre 69 %. La base de chauffage est fournie aux CTA par des chaudières gaz (2 MW de puissance installée), par l'intermédiaire de batteries hydrauliques. Afin d'optimiser leur fonctionnement, le soufflage d'air neuf est modulé par un système de régulation : « Nous avons asservi les CTA et modules de préchauffage à des automates, explique Arnaud Volpilière, président d'Écoénergie, la société conceptrice des systèmes de traitement d'air, dont le programme - que nous avons conçu en interne - traduit les informations recueillies au niveau du hall « bassins » par des sondes [d'humidité de température ambiante, de température haute et basse de soufflage]. »

Dissociables

Mais ce qui vaut pour les centres aqualudiques ne vaut pas pour toutes les enceintes sportives. « Le recours au vecteur air permet d'éviter la stagnation d'air et d'éliminer les chloramines, qui sont très corrosifs. Mais cela se fait au prix d'une surconsommation d'énergie, qui correspond à la consommation électrique des ventilateurs des CTA, explique Valentin Trollé, directeur associé du bureau d'études INE. Ce poste de consommation est parfois supérieur au poste chauffage. » Un prix à payer qui ne justifie pas dans les gymnases, où les lots chauffage-climatisation et renouvellement d'air sont plus facilement dissociables.

 

Boucle d'eau

Dans ce type d'équipement, un système de chauffage sur boucle d'eau se révélera pertinent à plus d'un titre : des émetteurs tels que radiateurs ou panneaux rayonnants disposés au plafond permettent d'obtenir des températures homogènes, sans risque de gêne liée au soufflage que l'on peut déplorer avec des systèmes aérauliques (bruit, sensation désagréable au niveau de la tête). De plus, les consommations électriques des auxiliaires (circulateurs) sont sans commune mesure avec celles des moteurs de ventilateurs. Sans oublier qu'une chaudière peut produire en outre l'eau chaude sanitaire nécessaire aux douches. Petit inconvénient : les systèmes de chauffage sur boucle d'eau sont moins réactifs, les corrections de températures requièrent donc des délais plus longs qu'avec des systèmes aérauliques. Par ailleurs, ces systèmes n'étant pas réversibles, ils ne peuvent assurer la climatisation en période estivale : « C'est envisageable dans des bureaux, nuance Valentin Trollé, mais pas dans une enceinte sportive, car cela générerait de la condensation au niveau des émetteurs. Dans le cas de plafonds rayonnants, il se mettrait littéralement à pleuvoir ! »

 

Compétitif

Le choix des énergies primaires répond aussi au contexte dans lequel s'inscrit le projet. Le recours au bois-énergie peut ainsi s'avérer judicieux car la filière bois--énergie paraît désormais suffisamment mature et dense pour envisager un approvisionnement de proximité, et donc vertueux. Deuxièmement, le bois-énergie s'avère compétitif, si ce n'est moins cher que les énergies conventionnelles (gaz, fioul, électricité) et ses cours sont stables dans le temps. En revanche, opter pour un système de chauffage au bois induit systématiquement un surcoût, résultant de la nécessité d'aménager un espace de stockage du combustible (silo enterré ou apparent, réservoir remisé en local technique...), ainsi qu'un dispositif d'alimentation de la chaudière (vis sans fin, système par aspiration). Sans oublier les accès nécessaires aux camions de livraison de la matière première.

 

Fréquence

Mais le recours à une chaudière bois implique de pouvoir l'amortir dans un délai le plus court possible. Encore une fois, les usages de l'enceinte ont leur importance : « La meilleure façon de rentabiliser une chaudière est de s'en servir, tranche Valentin Trollé. Quelle sera la fréquence d'usage du site ? Accueillera-t-il à la fois des groupes scolaires et des compétitions sportives ? Combien de jours par semaine l'établissement ouvrira-t-il ses portes ? Etc. » Et ce dernier d'estimer le temps de retour sur investissement d'une chaufferie bois à environ cinq ans (hors subventions).

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