Dans les coulisses des exploits sportifs sur glace, une dimension cruciale et souvent méconnue est la gestion de la surface de jeu. Créer et maintenir une patinoire de hockey sur glace dans un état optimal est un défi constant, influencé par de nombreux facteurs, allant de la température ambiante à l'humidité, en passant par la chaleur dégagée par les spectateurs.
Image d'une patinoire de hockey sur glace vide
Les Étapes de Construction d'une Patinoire Olympique
Bâtir une patinoire olympique conçue pour résister à des semaines de compétitions intensives est à la fois un chantier et un défi. Le processus de construction d'une patinoire olympique est méticuleux et se déroule en plusieurs étapes :
- Préparation du sol : « On pose d’abord cinq centimètres d’isolant sur le béton ».
- Installation du pare-vapeur : « Ensuite vient un pare-vapeur, essentiellement une énorme feuille de plastique ».
- Mise en place des tapis de refroidissement : « Suivi par les tapis qui transportent le glycol. Le glycol est un mélange que nous pouvons refroidir en dessous de zéro sans qu’il ne gèle, c’est donc ce qui garde la glace froide. »
- Ajout des planches et des parois : Après l’installation de cette base, on procède à l’ajout des planches, et des parois en verre (ou du plexiglas) sont placées autour.
- Création de la glace : « C’est seulement à partir de ce moment-là que l’on verse environ cinq centimètres d’eau au-dessus du tapis et que l’on commence à créer les plaques de glace ».
- Peinture et marquage : Une fois tout cela posé, la surface est d’abord peinte en blanc avec de la peinture à base d’eau. Les lignes et les logos sont ajoutés.
Le Rôle Crucial des "Ice Masters"
Une fois la patinoire construite, le travail ne fait que commencer. « Mesurer, refaire la surface, ajuster… » : ainsi va la routine des « ice masters », confrontés aux aléas de température ambiante, d’humidité ou même à la chaleur dégagée par les spectateurs. La mission des "ice masters" est d'offrir aux meilleurs joueurs du monde un terrain optimal.
Pour cela, de nombreux éléments et facteurs externes doivent être pris en compte : les variations de température, l’humidité de la salle, la chaleur des projecteurs ou de la foule… De nombreuses données sont surveillées de près.
Les Spécificités de la Glace Selon les Disciplines Olympiques
Ce qui complexifie encore davantage leur tâche ? Les sports olympiques sur glace demandent chacun leur texture spécifique. Là où tout se complique, c’est que les différents sports olympiques exigent des glaces très différentes.
Par exemple, la glace utilisée pour le hockey olympique est aujourd’hui maintenue entre -5 et -4 °C, un changement par rapport aux années précédentes. « Avec la bonne qualité d’eau, cela aide les lames à rester au-dessus de la glace, ce qui rend le jeu plus rapide. »
- Curling : Le curling se pratique sur une glace granulée (avec des pulvérisations de microgouttelettes gelées).
- Patinage artistique : Le patinage artistique préfère une surface plus douce qui amortit les réceptions.
- Patinage de vitesse : À l’inverse, le patinage de vitesse exige une glace particulièrement dure.
L'Importance de l'Entretien Quotidien
L'entretien de la glace est une tâche quotidienne et essentielle. Sur une journée, on est la moitié du temps sur une surfaceuse. Notre mission prioritaire est l’entretien de la glace, connaître son épaisseur, quand est-ce qu’il faut l’arroser, le nombre de surfaçage, les différentes techniques par rapport à l’activité sur la glace.
La température peut être changée ; par exemple, pour le patinage artistique, ils vont demander une glace molle, c'est-à-dire aux alentours de -5°C, alors que pour le patinage synchronisée ou le hockey sur glace, ils vont demander une glace très dure, environ -9°C.
Ce que l’on met dessus, ce qui brille, c’est de l’eau chaude, à 70°C. Et pour ramasser, nous avons une lame qui fait 2 mètres de long, comme une lame de rasoir, qui coupe la glace. Et le petit volant car je pense que tout le monde a du se demander pourquoi, qu’est ce que c’était, c’est le degré d’inclinaison de la lame. Si on gratte très fort, il n’y aura plus aucune trace sur la glace, celle-ci sera très belle et inversement d’où la présence parfois de traces ; l’inclinaison n’était pas assez forte.
La tondeuse permet sur une bande d’à peu près 30 cm, collée à la balustrade, de redescendre les niveaux afin d’avoir une belle bordure et d’enlever toutes les impuretés. Au bout d’une journée, toute l’accumulation de neiges qu’il y a notamment à l’entrée des joueurs, cela fait un petit amas et cela gèle. Si ce n’est pas entretenu, la glace n’est pas de bonne qualité. C’est vraiment prépondérant de bien entretenir les bordures afin de réaliser un travail parfait.
Un système de réfrigération au dioxyde de carbone était une exigence pour la nouvelle patinoire construite dans la municipalité de Gimo.
Les Systèmes de Réfrigération : Un Élément Clé
La climatisation, la déshumidification de l'air et la réfrigération font partie de la technologie de la patinoire. Les conditions optimales sont atteintes lorsque la charge thermique et la puissance de refroidissement sur la glace sont en équilibre. La neige doit être réduite au minimum et la surface de la glace doit être suffisamment dure et glissante pour former un mince film liquide sur la glace.
Le système de réfrigération congèle la glace, mais un certain nombre de facteurs affectent le transfert d'énergie en cours de route. La conception doit tenir compte de l'ensemble de la chaîne d'échange thermique. Il est important que la plaque froide soit correctement dimensionnée, conçue et construite. Dans le domaine de la réfrigération, le terme "échangeur primaire" est souvent utilisé. L'échangeur primaire est l'échangeur auquel l'énergie est d'abord transférée et, dans une patinoire, c'est la surface de la glace.
Les différents réfrigérants ont des propriétés différentes et ces propriétés ont une incidence directe sur la consommation d'énergie. Considérons d'abord le réfrigérant lui-même sans le compresseur, c'est-à-dire une comparaison purement théorique sans aucune perte dans le processus.
Le COP est l'abréviation de "Coefficient de performance" et la valeur du COP indique la quantité de puissance frigorifique pouvant être produite avec un kilowatt d'électricité. En termes simples, le COP signifie l'efficacité d'un compresseur.
Comparaison des Réfrigérants : Dioxyde de Carbone vs Ammoniac
Il y a quelques années, la Fédération suédoise de hockey sur glace recommandait fortement les systèmes de réfrigération au dioxyde de carbone pour les patinoires, mais aujourd'hui, leur marketing n'est plus aussi fort. La municipalité d'Osby a finalement opté pour un système de réfrigération indirecte à l'ammoniac.
La quantité de dioxyde de carbone nécessaire pour obtenir un kW de capacité de refroidissement est huit fois supérieure à celle de l'ammoniac. Le rendement sans perte pour le dioxyde de carbone est de 3,514 et le rendement sans perte pour l'ammoniac est de 6,254. Le dioxyde de carbone peut produire 3,514 kW de puissance frigorifique par kilowatt électrique et l'ammoniac peut produire 6,254 kW de puissance frigorifique par kilowatt électrique.
Dans la comparaison suivante, la même solution de roue est utilisée et n'a aucun effet sur la comparaison. Les conditions supercritiques de 31 °C pour le dioxyde de carbone sont équivalentes à -11 °C/40 °C pour l'installation de réfrigération à l'ammoniac.
Avec un tuyau de cuivre de Ø12 mm, la tuyauterie présente une surface de gaine d'environ 680 m² dans un champ de 30 x 60 m. La surface d'enveloppe correspondante avec un tuyau en plastique de Ø25 mm est de 1414 m². Avec l'ancien diamètre de 47 mm, la longueur totale du pipeline serait d'un peu plus de 38 km.
La tendance de ces dernières années est d'utiliser l'eau ammoniacale comme solution de roue, également dans les systèmes CO2 partiellement indirects. Une comparaison de l'efficacité d'un système de réfrigération au dioxyde de carbone partiellement indirect et d'un système de réfrigération à l'ammoniac entièrement indirect révèle de grandes différences en faveur du système de réfrigération à l'ammoniac.
Malheureusement, toutes les comparaisons entre la réfrigération au CO2 et à l'ammoniac sont effectuées sur la base d'anciennes installations existantes, en service et construites il y a 25 ans ou plus.
L'installation traditionnelle de réfrigération à l'ammoniac dispose d'une récupération de la chaleur des gaz chauds + la chaleur de condensation si la glacière est également conçue pour une faible récupération de la chaleur. Une récupération de la chaleur à 100 % est possible, mais pour l'eau de traitement chaude, cette méthode n'est souvent pas suffisante. L'objectif est d'obtenir une eau chaude sanitaire de 55-60°C.
Aujourd'hui, les pompes à chaleur intégrées dans le refroidisseur sont dimensionnées pour de nombreux projets. L'avantage d'une pompe à chaleur autonome est qu'elle ne fonctionne que lorsque la chaleur est nécessaire. En début de saison, il peut être utilisé pour fournir de la chaleur, puis être éteint. Il est également important de comprendre l'efficacité globale du froid et de la chaleur.
Comment fonctionne une patinoire ? - C'est pas sorcier
Les Défis Environnementaux et l'Avenir des Patinoires
Au-delà de l'aspect technique se pose aussi la question environnementale. Comme souvent lors des grands rendez-vous hivernaux récents, l’usage massif de neige artificielle - indispensable mais énergivore - alourdit le bilan écologique des Jeux.
Une patinoire est un bâtiment difficile sur le plan thermique. Une partie de l'année, l'énergie thermique circule à travers le toit et les murs vers la patinoire et une partie de l'année, l'énergie thermique s'échappe de la patinoire.
La charge thermique de la patinoire varie tout au long de la journée, en fonction du calendrier des matchs et des variations saisonnières. La patinoire peut avoir une pause en été, lorsque le système de réfrigération ne fonctionne pas non plus. Cependant, pendant la pause estivale, les pompes et les compresseurs doivent être entretenus de temps en temps.
Les logiciels d'automatisation modernes conçus pour les patinoires modernes comprennent également une fonction de veille. La fonction de veille fournit un programme d'entretien pour les composants qui doivent être entretenus en dehors de la saison de fonctionnement.
Lorsque les échangeurs de chaleur à plaques ont commencé à être utilisés comme évaporateurs, un système de récupération automatique de l'huile a également été mis au point. C'est désormais plus ou moins la norme chez tous les fabricants nordiques. Cette technologie avancée a permis de réduire la quantité d'ammoniac utilisée à environ 50 kg/250 kW de capacité de refroidissement. Les systèmes de refroidissement jusqu'à 350 kW ont une charge d'ammoniac inférieure à 100 kg.
Les fluides de transfert de chaleur ont également été développés au fil des ans. Le dernier-né des fluides caloporteurs est l'eau ammoniacale, qui a été présentée à l'Arena Vänersborg en 2009. L'Arena Vänesborg a été la première patinoire de Suède et des pays nordiques où le transfert de chaleur était basé sur un réfrigérant à base d'ammoniac. Après 13 ans de fonctionnement, il n'y a pas eu de problèmes de pompes à roue rouillées ou de fuites de joints d'arbre. Bien que tous les joints d'essieu fuient légèrement, les fuites d'eau ammoniacale ne provoquent pas de problèmes de rouille. Lorsque l'eau ammoniacale fuit, l'ammoniac lié à l'eau s'évapore d'abord, puis l'eau s'évapore et il ne reste rien. Il n'y a donc aucun risque d'endommager le produit d'étanchéité.
Les valeurs de COP sont meilleures pour l'ammoniac, sauf pour une valeur.
tags: #temperature #patinoire #hockey