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Patinoires: récupérer le chaud du froid

Sylvie Roman • sylroman@yahoo.fr

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Les gaz, autorisation ou déclaration?
S'il est vrai que l'ammoniac, NH3, présente un danger, tout dépend aussi de sa quantité stockée et de son utilisation. En dessous de 150 kg, le NH3, est juste soumis à une déclaration en préfecture, sa mise en œuvre est donc plus simple, même si, il est vrai, il impose des normes de sécurisation importantes.

Le CO2 commence une percée
Le recours à un circuit indirect est aujourd'hui la norme, car la production du froid proprement dit, pour refroidir le fluide générant la glace de la piste, est ainsi parfaitement isolée, confinée dans sa salle des machines, avec des systèmes élaborés d'alertes. Aujourd'hui, la plupart des solutions retenues privilégient le NH3 comme fluide frigorigène, même si le CO2 commence une percée en France, après une bonne diffusion au Canada et en Suède par exemple. Là-dessus les avis divergent.

Patinoires: récupérer le chaud du froid

© OT Vaujany

D'ici quelques années, la grande majorité des 130 patinoires françaises devront bénéficier d'un lifting sur les équipements pour la production du froid et les dalles. L'occasion de revoir les techniques employées puisque l'on peut réinjecter 100 % de la chaleur produite dans différents bâtiments, qu'ils soient sportifs ou non.

Une patinoire, à l'instar d'une piscine, puisque le parallèle est souvent de mise, représente un coût d'investissement et de fonctionnement important. La construction va de 10 à 15 millions d'euros pour une simple piste, 20 millions d'euros pour une double piste (Angers, Maine-et-Loire), voire jusqu'à 45 millions d'euros pour un aréna de glace, deux pistes et d'une capacité de 3 à 4000 spectateurs (Dunkerque, Nord).

 

Dans ce coût global de construction, l'ensemble du groupe froid, avec la glace, représente un poste important, de 1,5 à 2 millions d'euros HT, pour une piste de 1 800 m2 par exemple. Ainsi à Lyon (Rhône), à la patinoire Charlemagne, des travaux ont été actés suite à des problèmes dans la production de froid et de la maintenance de ces installations vieillissantes. L'ensemble de l'opération, d'environ 3,5 millions d'euros HT (comprenant les barrières, les vestiaires et équipements intérieurs), porte avant tout sur le remplacement de toute la chaîne de froid, y compris la dalle. C'est l'occasion, comme l'explique le directeur des services techniques, de « remettre à nu la surface de la piste, et de créer deux dalles, une chaude et une froide, pour une meilleure efficience du dispositif ». Le système retenu est un circuit indirect, avec le groupe frigorigène qui fonctionnera au NH3 faiblement dosé (lire encadré), qui présente « un rendement supérieur et moins cher à l'entretien et un meilleur rapport d'efficacité que du CO2 » poursuit-il. Puis un fluide frigoporteur eau, de type alcali, circulera dans les kilomètres de tuyaux, sous la dalle de béton, pour la production de glace. Soit 1,5 million d'euros HT pour toute la partie froid et glace.

 

Risques de défaillance

Un tel investissement permet, en modernisant toutes les installations et en optimisant le choix des différents fluides frigorigènes, de diminuer drastiquement la consommation électrique (par deux en général), tout en préservant l'atmosphère, puisqu'il n'y a aucun rejet de gaz à effet de serre. Attention cependant à la qualité des installations, puisque le prix d'un groupe froid varie de 1 à 10 en fonction de sa technologie, de sa durabilité et des risques de défaillance. La production de froid est le poste qui tombe le plus souvent en panne. Ces dernières années, plusieurs patinoires ont pâti de défauts sur leurs installations ou de manque de maintenance (à cause de systèmes parfois trop complexes), provoquant l'arrêt plus ou moins long de l'équipement sportif, ou l'ajout d'un groupe froid extérieur de secours sur un équipement quasi neuf, surenchérissant au final, le coût de celui-ci.

 

Choix du fluide

Que ce soit une simple piste semi-couverte comme à Samoëns, ou un aréna XXL, le fonctionnement du groupe froid est énergivore et peut représenter sur les anciennes installations, jusqu'à 60 % des dépenses! Une étude réalisée en 2016 pour le Syndicat national des patinoires révèle que ces charges représentent en moyenne environ 9785 euros/100 m2 de glace, dont 60 % (soit 7000 euros) en électricité; ce qui correspond donc en moyenne pour une piste de 1 800 m2, à une consommation électrique annuelle de 120 à 130000 euros, et jusqu'à 230000 euros sur des installations mal conçues. Outre le matériel de production, qui peut faire économiser jusqu'à 10 % de consommation électrique, le choix du fluide frigoporteur a aussi une incidence importante: l'alcali présente l'un des meilleurs rendements et a les meilleures propriétés de fluide caloporteur et ses concentrations dans les systèmes de froid de patinoire sont à présent si « faibles », 32 kg par exemple à Vaujany (Isère), que les risques sont écartés (lire l'ouvrage, « Aide-mémoire du froid industriel », Jean Desmons, éditions Dunod).

 

Coupler la patinoire à la piscine

Vu la part que représente le froid au sens large en matériel puis en fonctionnement, les études sont donc essentielles, tout comme le recours à des technologies éprouvées, et sur lesquelles existent des retours d'expériences. Car dans une patinoire, plus encore que dans d'autres équipements sportifs énergivores, l'énergie non dépensée est encore la moins chère! Aujourd'hui, de nombreuses solutions existent pour récupérer la chaleur produite par les compresseurs qui fabriquent du froid, l'idéal restant de coupler la patinoire à la piscine, comme à Méribel (Savoie) où celle-ci est adossée à un complexe rassemblant la piscine, le bowling, le mur d'escalade et le fitness... même si, reconnaît Yann Pesando, le directeur « l'ensemble n'est pas parfaitement conçu puisqu'on a rajouté les fonctions au fur et à mesure ». Cependant, le système permet de chauffer une eau à 60 °C pour l'eau chaude des sanitaires, ainsi que pour préchauffer l'eau des bassins. Au niveau de la patinoire, une partie de la chaleur produite est récupérée pour faire fondre la glace qui sera réutilisée.

 

En boucle

C'est presque un fonctionnement en boucle qui permet de diminuer les factures annuelles de l'ensemble de l'équipement, à 270000 euros pour les fluides, et 20000 euros pour l'eau. Contre par exemple, 300000 euros pour la production de froid, l'eau et l'électricité de la patinoire d'Angers, qui sera bientôt reconstruite. À Castres (Tarn) aussi, la patinoire a été couplée à la piscine existante, dans une solution architecturale intelligente permettant la mise en commun de plusieurs services. La chaleur produite par les compresseurs de la patinoire préchauffe l'eau des bassins de la piscine permettant là aussi, de diviser les différentes factures des deux équipements. Par ailleurs, et sans coupler avec une piscine, en optimisant les installations, et en introduisant de la domotique, générale, on peut diviser par deux la dépense d'une chaufferie au gaz, en récupérant la chaleur produite par le froid, et introduire ainsi un cycle vertueux.

 

Interdit, le coût du gaz grimpe

En 1997, le protocole de Tokyo sur le climat et les émissions de gaz à effet de serre a acté des règles et un calendrier sur l'utilisation, la production et le stockage de certains gaz. Étaient notamment visés le CFC (interdit à partir de 2001) mais aussi le R22, l'un des gaz les plus communément utilisés dans les systèmes de refroidissement et de production de froid pour les patinoires. L'échéance était fixée à 2015, pour la fin du stockage et le non--remplacement dans les installations. Les collectivités ont essayé d'anticiper en passant aux gaz de remplacement, le fréon R507 (qui a un moindre rendement que le R22), le R134, en fait tous les HFC, avec cependant une épée de Damoclès: « depuis des années, nous savons que ces gaz seront à terme interdits, ou en tous les cas, leur production surtaxée, et que leur coût augmentera très fortement », souligne François Antoine, directeur du complexe sportif de Castres. Et c'est maintenant acquis puisque les producteurs de ces gaz ont anticipé l'arrêt quasi définitif de la production à partir des années 2030, et se sont lancés sur d'autres créneaux. Déjà le gaz R507, l'un des plus communément installés, a vu son prix grimper de 25 % l'an dernier, et la tendance restera la même dans les années à venir puisque, dès 2020, il sera interdit de recharger les installations avec du fluide neuf. Concrètement, en cas de panne, de maintenance, ou pour une raison quelconque, la collectivité devra injecter un R507 recyclé, encore plus onéreux.

 

Chauffer d'autres bâtiments

En 2016, une facture moyenne (pour une piste de 1 800 m2) devrait passer de 18000 euros à 22000 euros, et la courbe d'augmentation est constante... Il est clair que d'ici quelques années seulement, la grande majorité des 130 patinoires françaises devront bénéficier d'un lifting sur les équipements sur le froid, et les dalles. L'occasion sûrement de revoir de façon efficiente la mutualisation des moyens. Car explique Paul Cairola, ingénieur spécialisé « on peut réinjecter 100 % de la chaleur produite dans différents bâtiments », ou par exemple, prévoir un système de géothermie, et réinjecter la chaleur produite sous terre, en vue de la récupérer ensuite, pour les besoins de la production. Les patinoires serviront peut-être demain à chauffer par exemple des appartements ou d'autres bâtiments publics.

 

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