5 - LES DIFFÉRENTES TECHNOLOGIES DE PRODUCTION DE LA NEIGE DE CULTURE

5.1 –    LES ENNEIGEURS

-       5.1.1 –   Enneigeur bifluide
-       5.1.2 –   Enneigeur monofluide
-       5.1.3 –   Paramètres et critères de choix des enneigeurs

5.2 –    ÉQUIPEMENTS DES PISTES

-    5.2.1 -    Regards et drainage
-    5.2.2 -    Tuyauteries de distribution eau et air utilisée couramment eu Europe
-    5.2.3 -    Appareils annexes installés sur les tuyauteries
-    5.2.4 -    Schéma général des réseaux eau et air
-    5.2.5 -    Réseaux électriques
-    5.2.6 -    Appareillages de mesure

5.3 -     RESSOURCES ÉNERGÉTIQUES

5.4 -     RESSOURCES EN EAU

-    5.4.1 -    Captage dans un cours d‘eau
-    5.4.2 -    Pompage dans une nappe souterraine
-    5.4.3 -    Réservoires maçonnés et enterrés
-    5.4.4 -    Lacs naturels
-    5.4.5 -    Lacs artificiels ou retenues collinaires

5.5 –    LOCAUX TECHNIQUES

-    5.5.1 -    Local pompage, équipements de traitement de l‘eau, circuits
-    5.5.2 -    Refroidissement
-    5.5.3 -    Utilisation de l‘eau traitée
-    5.5.4 -    Circuit d‘air

5.6 -     TRAITEMENT DE L‘AIR COMPRIMÉ

5.7 -     CONTRÔLE ET GESTION DES INSTALLATIONS D‘ENNEIGEMENT

5.1.       - LES ENNEIGEURShaut de page

A ce jour il existe deux technologies communément appelée:

  • bifluide,
  • monofluide.

qui selon le cas font appel à des réseaux d’alimentation en :

  • air,
  • eau,
  • énergie.

Le type d’enneigeur, utilisé prédétermine les caractéristiques techniques des installations.

5.1.1 - Enneigeur bifluide : utilisation d’air comprimé et d’eau sous pression.

Principe de fonctionnement n° 1 (à mélange interne) :

Dans une chambre de mélange sont introduits sous pression de l’air et de l’eau (6 à 12 bars). La détente de l’air produit la fragmentation de l’eau à la sortie de l’éjecteur ainsi que les germes de nucléation. En fonction de la température, la production de l’enneigeur sera proportionnelle au débit d’eau, lequel sera obtenu en agissant sur une vanne de réglage.

TETE PRODUCTRICE ENNEIGEUR BI-FLUIDE

ENNEIGEUR BI-FLUIDE A 3M DE HAUTEUR
ENNEIGEUR BI-FLUIDE SUR PERCHE DE 10M

Principe de fonctionnement n° 2 (à mélange externe) :

La fragmentation de l’eau sous pression (15 à 65 bars) est obtenue par une détente au travers de un ou plusieurs gicleurs de section fixe ou variable. L’air comprimé est expulsé séparément de l’eau par des gicleurs spécifiques afin de produire par détente et refroidissement les germes de nucléation. L’ajustement du débit d’eau s’effectue soit en augmentant le nombre de gicleurs d’eau opérationnels, soit en faisant varier leur section de passage.

CROQUIS PRINCIPE N° 2 (principe HKD)



ENNEIGEUR EN PRODUCTION A 6M
TETE ENNEIGEUR PRINCIPE N° 2

 

Ces enneigeurs bifluides (principe N° 1 et N° 2) sont caractérisés par le rapport des débits air et eau (Air/Eau) qui varie,
pour le 1er principe, de 10 à 100, de 5 à 25 pour le second.

Employés d’une manière générale en position fixe les enneigeurs bifluides peuvent être implantés au-dessus du niveau du sol (3 m) ou en hauteur (perche de 6 à 12 m).

Ils sont associés pour leur fonctionnement, en règle générale, à un système de pilotage.

5.1.2 - Enneigeur monofluide : utilisation d’eau sous pression et d’un ventilateur.

Principe de fonctionnement :

L’eau sous pression (10 à 65 bars) est fragmentée au moyen :

Principe n° 1 :

-       de multiples gicleurs de section fixe ou variable disposés en général sur une ou plusieurs couronnes.

Principe n° 2 :

-       d’une buse centrale.

Les gouttelettes ainsi formées sont alors propulsées par le flux d’air produit par un motoventilateur électrique (10 à 25 kW).

La nucléation est produite séparément à l’aide de gicleurs spécifiques utilisant de l’eau et de l’air sous pression (l’air comprimé est produit par un compresseur embarqué  de 3 à 5 kW). Les germes de nucléation formés sont propulsés dans le jet principal.

L’ajustement du débit d’eau s’effectue soit en augmentant le nombre de gicleurs à section fixes opérationnels (sur une ou plusieurs couronnes) pour le principe n° 1, soit en ajustant la section de passage de la buse centrale pour le principe n° 2.

Ces enneigeurs sont caractérisés par le rapport énergétique nombre de kW par m3 (kW/m3) d’eau consommé par l’enneigeur.

Exemple : 26 kW/ 13 m3 = 2 kW/m3 à une température humide de – 6 °Ch.

Ces enneigeurs sont en règle générale montés sur des supports mobiles (châssis avec roues ou luge). Ils peuvent être également implantés en hauteur sur des mâts de 4 à 6 mètres, leur fonctionnement peut être manuel, autonome (automatisme embarqué) ou dépendant d’un système de gestion centralisé.

PRINCIPE N°1 ENNEIGEURS MULTIGICLEURS DE SECTION FIXE MONTEES SUR COURONNES
PRINCIPE N°1 ENNEIGEURS MONOBUSE CENTRALE DE SECTION VARIABLE


Enneigeur à gicleur sur
couronne en opération
Enneigeur monobuse centrale



5.1.3 - Paramètres et critères de choix des enneigeurs(valable pour appareils à partir de 1995)
  * * * Point fort          
  * * Point moyen          
 
Point faible          
PARAMETRES DE L'ENNEIGEUR
TYPES D'ENNEIGEUR
BI-FLUIDE
MONO-FLUIDE
Principe N°1 (à mélange interne)
Principe N°2 (à mélange externe)
Principe N° 1 : MULTIJICLEURS
Principe N° 2 : MONOBUSE
Mélange air comprimé + eau, l'air intervient dans la fragmentation et la nucléation
Détente d'eau 
l'air n'intervient que dans la nucléation
Détente d'eau (10b à 40b)  sur gicleurs multiples de section fixe montées sur couronnes périphériques
Détente d'eau (20b à 60b) sur buse centrale de section variable
   - Température humide de démarrage (°C) * * * -2  -5 (suivant pression d'eau) * * * -2 * * -3
   - Débit de neige(*) de -4°C à -10°C * * 10 à 30 * * 8 à 40 * * 10 à 40 * * * 16 à 60
   - Pression d'eau nécessaire au fonctionnement (bars relatifs) * * * 6 à 12 * * 15 à 65 * * * 10 à 40 20 à 65
   - Consommation d'air comprimé (mini / maxi) - (Nm3/h) 150 à 400 * * * 30 à 100 * * * Compresseur nucléation (25 à 40 ) * * * Compresseur nucléation (40 )
   - Pression d'air de fonctionnement (bar relatif) * * 5 à 10 * * 5 à 10 * * * 4 à 5 * * * 4 à 5
   - Puissance électrique installée (kW) * * * 0 * * * 0 * * 11 à 25 25 à 27
   - Consommation énergétique kW par m3 d'eau (**)                
à -4°C (température humide)  7,3 * * * 2,4 * * * 3,6 * * * 3,4
à -10°C (température humide)  * * 1,5 * * * 0,8 * * * 1,3 * * * 1,1
   - Consommation énergétique kW par m3 d'eau (***)                
à -4°C (température humide)  3,6 * * * 2,5 * * 3,0 * * 2,9
à -10°C (température humide)  * * * 1,1 * * 1,7 * * 1,9 * * 1,8
  - Influence de la température de l'eau (% de réduction débit d'eau pour chaque °C au dessus de 2,5 °C)                
Versions nuclée * * - 5 % - 7,5 % - 7,5 % * * * - 2,5 %
Versions non nuclée - 15 %            
  - Portée (m) (conditionne l'espacement) 15 à 30 15 à 40 * * 15 à 60 * * * 20 à 80
  - Hauteur de l'enneigeur (m) * * * 3 à 12 * * 6 à 10 * * 2m  (possible sur tour 4 m à 5 m) * * 2
  - Mobilité, déplacement Poste fixe (1 regard=1enneigeur) Poste fixe (1 regard=1enneigeur) * * * sur roues ou skis * * * sur roues
  - Poids (kg) * * * 20 à 150 * * 50 à 100 500 à 800 900 à 1000
  - Encombrement, emprise sur la piste (m²) * * * 1 à 2 * * * 1 à 2 10 à 20 15 à 20
   (enneigeur + zone de sécurité)   Pose matelas de protection   Pose matelas de protection   Pose filet de protection   Pose filet de protection
  - Surveillance Versions manuelle * * Régulière * * Régulière * Assidue Assidue
Versions automatique * * * Épisodique * * * Épisodique * * Régulière * * Régulière
  - Influence du vent * * * Faible  pour les modèles à 3 et 6 m * * Moyenne  pour les modèles à 6 m * * Moyenne sur le jet, attention au ventilateur * * Faible sur le jet, attention au ventilateur
  * * Moyenne  pour les modèles à 9 et 12 m forte pour les modèles à 10 m
  - Régalage de la neige * * * Faible * * * Faible Important Important
  - Risque de gel * * * Faible * * Moyen * * prise en glace ventilateur * * prise en glace ventilateur
  - Niveau sonore (dBa à 50m de face) 68 à 72 * * * 58 à 62 * * * 56 à 60 * * * 56 à 63
  - Entretien/maintenance * * * Faible * * * Faible Tres important * * Important
             
  - PRIX MOYEN UNITAIRE (KF,HT (valeur 2000)) * * * 10 à 30 * * * 20 à 35 * * 150 à 250 250 à 300
  

CRITERES DE CHOIX



REMARQUES : NEGATIVES
- POSITIVES
Ce type d'enneigeur est pénalisé par sa consommation d'air (surtout en marginal), son niveau sonore, et l'altération dans ses performances par une température d'eau élevée.  Ce type d'enneigeur est pénalisé par sa dépendance à la pression d'eau (surtout en marginal), par son seuil de démarrage et l'altération dans ses performances par une température d'eau élevée.

Ce type d'enneigeur est pénalisé par son poids, son encombrement, sa sensibilité à l'eau chargée, son prix, sa relative complexité, le travail important de régalage de la neige, la maintenance.

Ce type d'enneigeur est pénalisé par son poids, son encombrement,sa dépendance à la pression d'eau, son prix, le travail important de régalage de la neige, la maintenance.
 Il est très apprécié pour sa facilité d'exploitation (légèreté, simplicité, fiabilité), sa régulation linéaire du débit garantissant une qualité de neige constante, son prix.  Il est très apprécié pour sa facilité d'exploitation (légereté, simplicité, fiabilité), son niveau sonore, son rapport énergétique, son prix. Il est très apprécié pour sa capacité de démarrage en marginal, sa qualité de neige, son besoin de pression d'eau faible. Il est très apprécié pour sa capacité de production, sa simplicité et sa fiabilité (peu sensible à l'eau chargée).
ATTENTION CE TABLEAU NE PREND PAS EN COMPTE LES COÛTS D'INVESTISSEMENT DES RÉSEAUX ET LOCAUX TECHNIQUES

5.2. – ÉQUIPEMENT DES PISTEShaut de page

5.2.1 - Regards et drainage

Les enneigeurs sont raccordés sur les différents réseaux (électriques, communication, air et eau) dans des regards ou abris, généralement enterrés, de forme parallélépipédique ou cylindrique. Ils peuvent être préfabriqués (métal ou polyéthylène) ou réalisés sur le site à partir d’éléments standards du commerce en béton.

Le regard contient, en fonction des différentes technologies les équipements suivants :

-       Vannes manuelles ou automatiques raccordées sur les tuyauteries eau et air

-       Boitiers électriques d’alimentation et de communication

-       Eclairage et chauffage le cas échéant .

Les équipements annexes au réseau de tuyauteries air et eau, tels que : dérivation, réducteur de pression, vidanges et purges en point bas, évents en points hauts ou extrémités de conduites, débit de fuites permanentes sont également logés dans des regards dont la constitution et les dimensions peuvent varier selon l’emploi.

Le regard doit être autant que possible protégé des pénétrations d’eau et équipé d’un système d’évacuation en point bas (tuyau drainant ou collecteur).


CROQUIS DE PRINCIPE

 

VANNE MODULANTE AUTOMATIQUE
 

5.2.2. - Tuyauteries de distribution eau et air utilisées couramment en Europe

Les fluides air et eau destinés à l’alimentation des enneigeurs sont véhiculés dans des tuyauteries généralement enterrées.

Les différentes caractéristiques de ces canalisations tels que : matière, diamètre, épaisseur, raccords sont déterminés principalement par le débit, la pression et le type de fluide transporté.

-       Le diamètre sera conditionné par le débit, on emploiera le terme diamètre nominal (DN) exprimé en mm ou en pouce (") ,

-       l’épaisseur sera conditionnée par la pression, on emploiera le terme de pression nominale (PN) exprimé en bar, ainsi que par la matière constituant la canalisation.


TABLEAU DES PRINCIPALES CARACTERISTIQUES DES CANALISATIONS EMPLOYEES
 



TRANCHÉE VUE EN COUPE

5.2.3 -  Appareils annexes installés sur les tuyauteries

Les canalisations d’air et d’eau sont équipées sur leurs parcours et à leurs extrémités d’appareillages complémentaires destinés à garantir le bon fonctionnement et la pérennité des équipements  tels que :

Clapet casse vide  en extrémité supérieure des conduites d’eau

Prise d’air qui supprime la dépression dans uneconduite d’eau lors de la vidange.

Ventouse chassant l’air au point haut  des conduites d’eau

Evacuation de l’air contenu dans une conduite d’eau lors du remplissage, les 2 fonctions, casse vide et ventouse, peuvent etre regroupées dans un seul appareil appelé ventouse à double effet.

Vanne de vidange en point bas ou extrémité de conduite d’eau et/ou d’air

Vannes manuelles ou/et automatiques servant à la vidange des conduites dans le cas de mise hors gel (réseau eau) ou d’interventions de maintenance, etc…

Vanne de réduction de pression sur conduites d’eau

Dans le cas de conduite d’eau descendante il y a lieu de réduire la pression de l’eau lorsqu’elle devient trop forte afin de rester dans les limites acceptable des matériels standards montés sur les canalisations tels que : robineteries, enneigeurs, etc…
L’appareil qui permet cela est appelé réducteur de pression ou brise charge.

Vanne de sectionnement automatique ou manuel sur réseau air et eau

Organe permettant d’isoler tout ou partie des réseaux d’eau ou d’air pour faciliter :
- l’exploitation (temps de remplissage et/ou perte d’eau réduite),

- les interventions sur réseau (maintenance, dépannage).

Robinet de débit de fuite

Organe permettant d’assurer une fuite permanente en extrémité de conduite d’eau afin de garantir la tuyauterie du risque de gel par immobilisation et exposition prolongée à une basse température (débit de fuite courant 2 à 3 m3/h).

Soupape de sécurité

Organe de protection qui permet de libérer un fluide en cas de surpression dans une canalisation.

Filtre

Organe de protection calibré permettant de retenir les corps étrangers présents dans un fluide.


5.2.4. - Schéma général des réseaux eau et air

 

Equipement de protection contre la corrosion électrolytique et électrochimique

Les tuyauteries métalliques (acier ou fonte) enfouies dans le sol sont sensibles à la corrosion qui à pour origine :

  • l’agressivité propre des sols ( acidité etc),
  • le couplage de terrains de différentes natures,
  • l’activité électrochimique qui se traduit par une mutation de métal constituant la tubulure vers d’autres métaux (cuivre), de caractéristiques chimiques différentes présent dans le sol environnant.

Il existe 2 types de protection

      1.  Protection passive (isolation du métal par revêtement, bandes, bitume, résine, galvanisation).

      2.  Protection active (protection cathodique) : installation de générateurs de courant limitant l’action de corrosion.

NB : La mesure de la résistivité du sol fourni une indication importante pour l’appréciation de l'agressivité probable du sol.

 

Cas N° 2 sans protection active

 

Tubulure non protégée

X X X
X X
XXXX

Cas N° 2 avecprotection active
 
 

5.2.5. – Réseaux électriques

5.2.5.1. - Mesure et commande

Les installations d’enneigement automatique sont équipées, suivant le degré d’automaticité, d’un ou plusieurs réseau de communication permettant le transit des informations (mesures, commandes) nécessaires à la gestion de l’ensemble de l’équipement.

Ces liaisons, entre appareils et locaux de contrôle, sont dans la majorité des cas réalisées au moyen de câbles spéciaux appelés ‘’BUS’’ ou câbles dialogues implantés dans des gaines en polyéthylènes enterrées.

NB : Les communications peuvent également s’effectuer par liaison radio ou fibres optiques.

Les schémas ci-après illustrent les différents types de liaisons 

Mesures
(câble de liaison entre les différents appareils de mesure DE température, D’humidité, DE vent, DE pression, etc… et le regard ou le local de contrôle)

- L’information qui transite dans le câble est du type courant continu faible (4 à 20 mA) sous 24 volts est appelé signal analogique.

Dialogue automate ou ordinateur vers les regards ou les enneigeur
(câble de liaison entre les terminaux de l’ordinateur  ou  de l’automate principal)

Dialogue inter automate
(câble de liaison entre les terminaux de l’ordinateur  ou  de l’automate principal)
Contrôle
(câble de liaison entre les appareils tels que les vannes de regard, vannes de vidange ou de sectionnement et les terminaux d'ordinateur ou d'automate


5.2.5.2. - Alimentation et puissance

Les enneigeurs (principalement monofluides) ainsi que les équipements d’abri tels que vannes automatiques, terminaux d’automate ou d’ordinateurs sont alimentés à partir d’un réseau électrique dont les dimensions varient selon le nombre et la puissance des appareils connectés ainsi que la distance des différents points de distribution d’énergie.

Ce réseau est constitué de câbles en cuivre ou aluminium qui peuvent être soit armés et posés directement en fond de tranchée soit non armés, ils chemineront alors dans des gaines protectrices généralement en PVC ou polyéthylène de taille variable DN 60 à 200.

En règle générale la chute de tension maximale admise sera de 5 %.

La norme qui définit le dimensionnement et la mise en œuvre des réseaux électriques basse tension est la NF C 15 100.

Différents modes de distribution
(alimentation d’équipements de regard)

Réseau unifilaire 220 volts, régime monophasé avec ou sans neutre, chaque regard dépend d’un seul départ électrique protégé, les sections de câble sont faibles (puissance 5 à 10 kW par départ)


Différents modes de distribution
(alimentation d’enneigeurs mono fluides)

Réseau multifilaire 400 volts, régime triphasé avec ou sans neutre, chaque enneigeur possède son propre départ électrique protégé, les sections de câble sont faible mais le linéaire important, tous les enneigeurs peuvent fonctionner simultanément (puissance 15 à 30 kW par départ)

Réseau unifilaire 400 volts, régime triphasé avec ou sans neutre, chaque enneigeur dépend d’un seul départ électrique protégé, les sections de câble sont fortes mais le linéaire faible, suivant le dimensionnement des câbles les enneigeurs pourront fonctionner simultanément ou d’une façon alternée (puissance 30 à 150 kW par départ)


5.2.6. – Appareillages de mesure

L’équipement de piste est complété par un ensemble d’appareils de mesure permettant de contrôler et d’optimiser les conditions de fabrication de la neige.

Constitution de l’ensemble de mesure :

·       capteurs proprement dit,

·       une embase métallique à sceller dans le sol,

·       une perche métallique de 2.5 à 3m de hauteur,

·       un capot spécial de protection de l’élément de mesure en polyester ou PVC (pour la mesure de température).

-    Généralement les éléments sensibles et les électroniques sont regroupés dans un boîtier unique afin d’homogénéiser les mesures, la connexion des capteurs vers le boîtier de mesure ou l’afficheur est alors effectuée avec un câble 4 fils blindé raccordé au regard le plus proche.

-    Les capteurs sont répartis le long de la piste à enneiger, soit à équidistance (200 à 300 m pour les mesures de température), soit en des points spécifiques(anémomètre), leurs positions doivent être déterminées avec soins afin de refléter avec précision les conditions météorologiques locales.

·       Les échelles de mesure courantes pour la température sont 50 °C (- 30 à + 20 °C).

-    Les transmetteurs de pression peuvent être connectés aux regards directement sur la vanne automatique ou sur les entrées analogiques automate ou ramenés en salle de contrôle

·       Les échelles de mesure courantes sont 0 à 10 bars, 20 bars, 100 bars.

 

 

5.3. RESSOURCES ÉNERGÉTIQUEShaut de page

Energie  électrique

Les équipements de distribution d’énergie électrique peuvent être identifiés en 3 sous-ensembles implantés dans un local appelé poste électrique. (C.F schéma ci-après).

Ø    Ensemble moyenne tension (M.T) :

     Cette énergie (20 000 volts) en provenance d’un réseau aérien ou souterrain arrive dans des armoires électriques appelées cellules moyenne tension (M.T), équipées des organes de sectionnement et de protection tels que : interrupteurs, fusibles, disjoncteurs, comptage MT le cas échéant.

Ø    Transformation :

     A l’aval des cellules M.T il y a le ou les transformateurs, de puissance variable ( 100 à 1250 kWa) qui convertissent la moyenne tension (M.T) en basse tension (B.T).

Ø    Ensemble basse tension (B.T) :

     Le transformateur est connecté coté B.T 410 volts au tableau général basse tension (T.G.B.T) équipé des disjoncteurs de protection vers les armoires de puissance et de commande.

NB : L’énergie thermique est quelquefois employée pour motoriser les machines tournantes à partir de moteur diesel.

 

armoire basse tension

armoire automate


exemple de schéma électrique général de distribution d’énergie

ORGANES EXTERNES

  • mesures
  • régulateurs
  • commandes vannes
  • petits appareillages
  • salles de contrôle

RECEPTEURS

  • enneigeurs monofluides
  • groupe motoneige
  • compressier d'air
  • etc..
5.4. - RESSOURCES EN EAUhaut de page

L’eau est l’élément de base pour la fabrication de la neige, il existe plusieurs façons de l’obtenir.

5.4.1 - Captage dans un cours d’eau

Un ouvrage de captage est généralement implanté en bordure d’un cours d’eau et comporte 2 étapes nécessaires à la séparation et au retrait des matières en suspension, particules minérales ou végétales qui troublent l’eau et rendent  son utilisation dangereuse pour les installations d’enneigement.

Ø    Dégrillage : séparation des gros éléments, pierres et matériaux en suspensions (branches, etc…).

     Cette opération est réalisée au moyen de barraudage ou grille à grosse trame installés dans un chenal à 45° ou perpendiculairement au fil de l’eau, le nettoyage d’un tel système peut être réalisé manuellement ou automatiquement pour les gros degrilleurs (peu fréquent dans l’enneigement)

Ø    Décantation : elle est effectuée après dégrillage et consiste au retrait des particules minérales de granulométrie faible à moyenne en suspension et qui trouble l’eau.

     La technique employée est le ralentissement  de la vitesse de circulation dans un canal dont les dimensions (section et longueur) sont déterminées par le débit et le taux de turbidité de l’eau à traiter.

     La vitesse de circulation, appelée vitesse de sédimentation, doit être très faible (inférieure à 0,2m/s) pour permettre le dépôt des particules, ce qui peut conduire à des ouvrages relativement conséquents.

     Le nettoyage peut être réalisé manuellement (chasse d’eau  en point bas et à l’aval de l’ouvrage) ou automatiquement (peu fréquent dans l’enneigement).

 

NB : Le captage dans les cours d’eau est très réglementé. Le prélèvement est soumis à autorisation en fonction du débit minimum (étiage) du cours d’eau.

 

5.4.2. Pompage dans une nappe souterraine

Le prélèvement est opéré en créant un ou plusieurs puits de forage verticaux, les puits, de dimensions et de profondeur variable sont chemisés avec un tube métallique.
Au fond du puits est installée une pompe verticale pendue au bout du tube de refoulement, le fonctionnement de la pompe peut être asservi à un contrôle de niveau.
Les pompages en nappe souterraine (puits artésien) sont également très réglementés.

5.4.3. -  Réservoirs maçonnés et enterrés

La construction, ou l’utilisation de réservoirs existants, sont des solutions assez répandues.
Elles sont toutefois limitées par :

  • les capacités maximum des ouvrages (environ 5 000 m3)
  • leur coût très élevé
  • le partage de l’eau potable avec la collectivité
  • l’eau potable pénalisante pour le rendement des enneigeurs
5.4.4. - Lacs naturels

L’eau peut être prélevée à partir d’un lac naturel dans le respect de la réglementation en vigueur (cf. chapitre 10).

5.4.5. - Lacs artificiels ou retenues collinaires

La réalisation de lacs artificiels et retenues collinaires devient de plus en plus la solution pour l’alimentation des installations d’enneigement dont les débits (demande instantanée) et les quantités globales ne cessent de croître.

Cette solution a de multiples avantages :

Ø    Volume de stockage important (10 000 à > 100 000 m3),

Ø    Coût faible en regard du volume,

Ø    Utilisation et valorisation touristique de sites (lacs anciens, combes, etc..),

Ø    Implantation en partie supérieure des pistes à enneiger rendant l’alimentation gravitaire possible,

Ø    Brassage ou bullage à l’air comprimé ou recyclage par pompage (limitation dans une certaine mesure de la prise en glace et refroidissement).

5.5. – LOCAUX TECHNIQUES haut de page

A l’origine des réseaux de distribution et à l’aval des ouvrages de captages et de stockage on trouve généralement un ou plusieurs locaux  techniques ou sont installés les organes et circuits nécessaires au traitement des différents fluides (eau, air, énergie) destinés à la production de neige, ainsi que les appareils de contrôle et gestion.

  • Local de pompage (principal ou de reprise)
Pompe de surface

Quatre types de locaux sont couramment rencontrés :

  • Local de pompage (principal ou de reprise)
  • Local compresseurs
  •  Local de distribution d’énergie
  • Local de contrôle et gestion


  5.5.1. - Local pompage, équipements de traitement de l’eau, circuits

L’eau destinée à la production de neige peut avoir plusieurs origines, lesquelles seront décrites au § IV, à son arrivée au local technique il est courant de procéder à une opération de filtration.

Filtration : les opérations de dégrillage et de décantation peuvent s’avérer insuffisantes, une filtration plus poussée est alors souhaitable, 2 technologies sont employées mettant en œuvre des appareils montés sur la canalisation d’amenée d’eau.

·       Filtre statique : ensemble comportant un grillage de trame variable suivant la finesse de filtration souhaitée, le nettoyage s’effectue  manuellement après ouverture de l’appareil et démontage de l’élément filtrant.

 

 

·       Filtre auto nettoyant : constitué d’un  grillage cylindrique à l’intérieur duquel tourne un balai métallique actionné par un moteur électrique, le nettoyage s’effectue automatiquement par l’ouverture d’une vanne de purge installée en partie basse de l’appareil et pilotée par un contrôleur d’encrassement (mesure différentielle de pression).

PRINCIPE PNEUMATIQUE DE CONTRE PRESSION


PRINCIPE PAR INJECTION
D' EAU OU D'AIR COMPRIME



5.5.2. - Refroidissement 

La température de l’eau est un paramètre important dans la fabrication de la neige, il est donc important de ne pas dépasser une valeur maximale déterminée par le type d’enneigeur utilisé (4 à 5 °C pour les monofluides et 2 à 3 °C pour les bifluides).

Le refroidissement est effectué à l’arrivée de l’eau au local technique, après la filtration, Il est généralement réalisé avec des tours atmosphériques.

Principe de fonctionnement d’une tour :

L’eau filtrée arrive dans un bassin « appelé bac chaud », de là, elle est reprise par une pompe est dirigée vers des disperseurs situés au sommet d’une tour ou elle retombe en pluie, dans sa chute elle croise, à contre courant, un flux d’air froid engendré par un ventilateur, de cette rencontre s’opère un échange de chaleur et un abaissement de la température de l’eau.

Il existe plusieurs modèles de tour de refroidissement, (préfabriqué en métal ou matière plastique, maçonnée, avec ou sans bassin, avec ventilation pulsée ou à tirage) mais le principe décrit ci-dessus reste le même.

 

CROQUIS DE PRINCIPE (TOUR À TIRAGE)

 

5.5.3. - Utilisation de l’eau traitée 

Après filtration et refroidissement l’eau peut être utilisée pour la production de neige, soit directement, alimentation de piste à l’aval du local technique circuit gravitaire ou après pompage pour les pistes à l’amont.

L’alimentation peut être effectuée gravitairement si la pression statique est suffisante pour l’enneigeur, ou par pompage.

5.5.3.1 - Principe départ d’eau gravitaire

Si les conditions géographiques le permettent, (disponibilité d’eau au sommet des pistes à enneiger) l’alimentation du réseau pourra être réalisée directement par connexion sur la ressource et après traitement, une vanne de sectionnement ainsi qu’un ensemble de mesure (pour les installations automatiques) seront alors suffisant, sans oublier la ventouse casse vide.

 
 
Vers piste descendante
 
5.5.3.2. - Principe départ d’eau pompée

Lorsque l’eau n’est disponible qu’au pied des pistes à enneiger, le réseau devra être mis en pression à une valeur compatible avec la dénivelée des pistes considérées, les pertes de charge dans les canalisations et la pression nécessaire au fonctionnement des enneigeurs situés en extrémité. 

Cette mise en pression est généralement réalisée avec des ensembles motopompes électriques centrifuge qui peuvent être immergées ou à l’air libre (pompe de surface), le montage est effectué horizontalement ou verticalement.

Les caractéristiques (débit, pression, puissance) des groupes motopompe sont très étendues, les plus couramment rencontrées sont les suivantes :

Ø    Débit : 20 à 100 m3/h

Ø    Pression : 15 à 75 bar

Ø    Puissance: 25 à 400 KW

En plus des composants précédemment cités (vanne de sectionnement, instrumentation), le circuit composé de groupes motopompe montés en parallèle sera équipé de divers appareils, tels que, vanne d’isolement entre pompes, clapet anti-retour, vanne de décharge pour éviter le fonctionnement à débit nul, vanne de ligne pour garantir une pression au refoulement de la pompe (surtout durant les phases de remplissage des réseaux), vanne de vidange des pistes, moteur électrique équipé ou non de variateur de vitesse.

5.5.3.3 - Principe pompage de reprise

Quand la dénivelée de la piste à enneiger est très importante, afin de limiter les pressions en départ de salle des machines et assurer une pression de service aux canons suffisante en amont, on utilise un pompage de reprise monté en série dans le réseau (appelé BOOSTER).

La présence de pompes d’origines différentes nécessite obligatoirement une étude soignée et appronfondie.


 

5.5.4. - Circuit d’air

Ensemble de compression :

Les enneigeurs utilisent de l’air comprimé en quantité variable suivant leurs technologies.

Les unités de compression peuvent être mises en œuvre de 2 façons différentes.

Cas N° 1 :  directement installées sur l’enneigeur, (technologie monofluide) se sont généralement des appareils de faible capacité et puissance (20 à 40 m3/h et 3 à 5 kW), ne nécessitant pas de réseau d’air comprimé sur les pistes.

Cas N° 2 :  Dans ce cas (technologie bifluide ou mixte), le nombre d’enneigeurs et la consommation d’air étant élevée, le ou les compresseurs de moyenne à forte  capacité et puissance (500 à 4000 m3/h et 50 à 450 kW),sont alors regroupées dans des locaux techniques ; un réseau d’air comprimé sur les pistes est alors nécessaire.

Il existe plusieurs types de compresseurs

Type alternatif :

Compresseur à piston

Généralement bi-cylindre, ils sont exclusivement employés sur les enneigeurs monofluide, le piston accouplé à un système bielle-manivelle opère un mouvement alternatif à l’intérieur d’un cylindre dans un cycle aspiration et refoulement, des clapets (aspiration et refoulement) contraignent l’air comprimé vers le refoulement.

Il existe des compresseurs ne nécessitant pas d’huile de lubrification appelés compresseur sec.

 
COMPRESSEUR A PISTON

Type rotatif :

Compresseur à palette

Le principe est simple, des palettes sont montées, perpendiculairement à l’axe, sur un rotor tournant dans une chambre cylindrique dont l’axe est excentré par rapport à celui du rotor, la force centrifuge chasse les palettes du rotor constituant ainsi une chambre qui emprisonne de l'air, lequel est évacué vers le refoulement.
Ce type d’appareil est très utilisé sur les enneigeurs monofluides.

 
COMPRESSEUR A PALETTE EMBARQUÉ

Compresseur à vis

2 « vis »  une vis mâle (menante) et une vis femelle (menée) sont  mises en rotation dans une chambre oblongue, l’air est emprisonné dans les espaces entre les vis et les cylindres de la chambre pour être dirigé vers le refoulement.
Il existe des compresseurs ne nécessitant pas d’huile de lubrification.
Ce type d’appareil est implanté en salle des machines.

 
COMPRESSEUR A VIS

Surpresseur à turbine (turbo compresseur)

Une ou plusieurs turbines sont montées sur un arbre mis en rotation à grande vitesse (> à 5000 tours par minute), la force centrifuge et la forme de la turbine entraîne l’air de l’aspiration vers le refoulement.
Ce type d’appareil ne nécessite pas d’huile de lubrification dans le fluide.
Il est implanté en salle des machines.

 
SURPRESSEUR A TURBINE

5.6. – TRAITEMENT DE L’AIR COMPRIMÉhaut de page

L’air à la sortie des compresseurs doit subir plusieurs traitement avant d’être dirigé vers les enneigeurs.

Ø    Refroidissement : la compression élève la température de l’air (80 à 100 °C), il est important de le refroidir à une température la plus basse possible (proche de zéro °C) pour ne pas pénaliser le rendement des enneigeurs mais surtout pour permettre l’extraction de l’humidité qu’il contient.

     Cette opération est réalisée dans un réfrigérant utilisant soit de l’eau refroidie (échangeur à double circuit, air comprimé / eau d’enneigement) ou l’air froid extérieur, (batterie air / air).

Ø    Séparation des condensas : le refroidissement condense la vapeur d’eau contenue dans l’air comprimé et entraîne  la formation de gouttelettes lesquelles doivent être extraites pour ne pas polluer le réseau et perturber le fonctionnement général de l’installation.

     Cette opération est réalisée dans un séparateur.

     Un séparateur est constitué d’une enceinte cylindrique munie de chicanes perpendiculaires au flux d’air arrêtant les gouttes (condensas) qui sont ensuite évacuée au point bas de l’appareil.

Ø    Séparation des huiles de lubrification : dans le cas d’utilisation de compresseurs lubrifiés, une petite partie (quelques ppm) d’huile est présente dans l’air comprimé et se retrouve en grande partie dans les condensas à la base du séparateur, le mélange (eau + huile) doit alors passer dans un appareil déshuileur avant le rejet d’eau à l’égout.

NB : Depuis 1992 et la loi sur l’eau, les rejets d’hydrocarbures dans le milieu naturel sont très réglementés.


EXEMPLE DE SCHEMA DE CIRCUIT D'AIR COMPRIME AVEC TRAITEMENTS

 

5.7. – CONTRÔLE ET GESTION DES INSTALLATIONS D’ENNEIGEMENThaut de page

Le contrôle et la gestion d’une installation fait appel à plusieurs actions, lesquelles peuvent être prises indépendamment ou cumulées pour obtenir plusieurs niveaux de pilotage.

Installation manuelles
(surveillance permanente)
Complément pour installation
semi-automatique
(surveillance régulière)
Complément pour installation
automatique intégral
(surveillance épisodique)

 

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