Brevet FR3023854A1 — publié le 20160122

Dispositif de maintien hors-del d'un terrain de sport La présente invention appartient au domaine des infrastructures sportives et plus particulièrement, mais non exclusivement, au domaine des terrains de sport utilisés en extérieur tels que les terrains de football, ou les courts de tennis, et plus généralement aux espaces comportant des pelouses, tels que les espaces verts. Les infrastructures sportives extérieures, tels que les stades, sont soumis aux aléas climatiques. Or, la rentabilité de ces installations passe par la capacité de les utiliser le plus de jours possibles dans l'année, et ainsi de disposer d'un terrain de souplesse appropriée et correctement couvert par du gazon quelques soient la température et la pluviométrie. Le document FR 2 569 434 décrit l'utilisation de canalisations perforées en contact intime avec le sous sol poreux d'une pelouse, pour contrôler l'humidité du terrain soit par aspiration, soit par refoulement. Les eaux de pluie sont collectées à l'aide d'un réseau de drainage qui circule en sous sol de la pelouse. Un tel système, est adapté pour ajuster la souplesse du terrain en fonction de la pluviométrie, mais ne permet pas de répondre à toutes les situations climatiques, notamment pour les terrains de sport situés dans les pays froids. Pour pallier les insuffisances de l'art antérieur, la présente invention propose, selon un aspect, un dispositif pour l'irrigation, le drainage et le maintien hors-gel d'un terrain engazonné équipé d'un réseau de drainage, comprenant : - un circuit de collecte prévu pour être connecté au réseau de drainage du sous-sol dudit terrain, le circuit de collecte comportant un moyen de pompage ; - un réservoir d'eau connecté sur le circuit de collecte et placé en amont dudit moyen de pompage ; dans lequel ledit circuit de collecte comprend : - un moyen d'insufflation d'air ; et - un moyen de chauffage du fluide circulant dans le circuit de collecte comprenant une pompe à chaleur. Le dispositif selon l'invention comporte, de manière avantageuse, un moyen de commande du moyen de pompage apte à réguler l'intensité du pompage en fonction des précipitations. Un tel dispositif permet de contrôler l'humidité d'une surface engazonnée en collectant les eaux de pluie de manière gravitaire, ou en exerçant un drainage forcé en actionnant le moyen de pompage, ce qui permet d'assécher le substrat. Un tel dispositif permet aussi d'insuffler de l'air chaud dans le réseau de drainage afin de contrôler la chaleur dans l'air contenu dans le substrat. Un tel dispositif apporte donc une solution pour le maintien hors-gel des pelouses, qui est simple à installer et qui s'intègre facilement à tout ou partie des infrastructures existantes des terrains sportifs munis d'un réseau de drainage. Avantageusement, le moyen de chauffage du circuit de collecte du dispositif selon l'invention comprend une résistance électrique. L'air est réchauffé par effet joule au niveau de la résistance électrique, afin d'atteindre la température voulue. Une telle résistance électrique est mise en marche lorsque l'élévation de température produite par la pompe à chaleur n'est pas suffisante. Avantageusement, le moyen de chauffage du circuit de collecte comprend un échangeur de chaleur air - eau, tel qu'un premier circuit d'eau de l'échangeur traverse le condenseur de la pompe à chaleur. L'eau chaude fournie par la pompe à chaleur est utilisée pour alimenter une batterie EC d'échange Air / Eau, ou échangeur de chaleur air - eau, permettant de réchauffer l'air neuf qui circule grâce au moyen d'insufflation d'air. Un tel dispositif permet de souffler aisément de l'air à 15°C dans les réseaux situés sous la zone traitée, afin de mettre cette zone hors gel. La température maximale de l'air soufflé est avantageusement maintenue à 20°C. Avantageusement, l'échangeur de la pompe à chaleur fonctionne en récupérant les calories du réservoir d'eau au travers d'un deuxième circuit d'eau. Le réservoir de récupération d'eau de pluie permet donc, non seulement, de réinjecter l'eau sur le terrain en cas de besoin afin de réaliser des économies d'eau, mais aussi, de fournir des calories pour le fonctionnement du chauffage de l'air que l'on injecte via le circuit de collecte dans le sous-sol de la couche de drainage. L'air est ainsi réchauffé à l'aide d'une pompe à chaleur qui récupère des calories apportées par le réservoir d'eau de pluie. Le réservoir d'eau de pluie est, de manière avantageuse, relié au réseau d'eau de ville afin de pouvoir compléter le niveau d'eau lorsque les précipitations ne remplissent plus ledit réservoir d'une manière suffisante pour un fonctionnement acceptable de la pompe à chaleur. Avantageusement, la pompe à chaleur du dispositif décrit précédemment dans le cadre de l'invention comporte deux circuits calorifiques. Le deuxième circuit calorifique permet d'ajuster la puissance à fournir et avoir une sécurité supplémentaire par la capacité de fonctionner en mode dégradé en cas de panne. Lesdits circuits calorifiques, utilisent avantageusement comme fluide caloporteur une solution composée d'un mélange de fréon et d'eau glycolée, l'eau glycolée contenant 25 à 35% d'éthylène glycol. Avantageusement, le fluide frigorigène de la pompe à chaleur est apte à circuler dans les deux sens. Grâce à une telle pompe, il est également possible de refroidir l'air injecté par le moyen d'insufflation d'air. Cette option permet de refroidir les terrains équipés de gazons synthétiques comportant des plastiques qui émettent des odeurs désagréables, en particulier, pendant les fortes chaleurs. Avantageusement, le moyen d'insufflation d'air comprend un ventilateur haute pression. Le ventilateur du dispositif selon l'invention comporte avantageusement un variateur de fréquence. La pression de l'air injecté est comprise entre 8500 à 9500 Pa avec un débit de 8000 à 15000 m3/h. Cette gamme de pression et de débit permettent d'injecter l'air chaud sous pression avec suffisamment d'intensité pour une mise hors-gel de l'ensemble d'un terrain de football de dimensions standards. Selon un exemple de réalisation du dispositif objet de l'invention, le moyen de chauffage est positionné en amont du moyen d'insufflation d'air. Avantageusement, le moyen de pompage est apte à fonctionner en pompage et en refoulement. Le moyen de pompage est avantageusement une pompe à vide apte à fonctionner en aspiration d'eau ou en insufflation d'air. Il est ainsi possible, grâce à cette même pompe, d'aspirer l'eau de pluie sur le terrain engazonné, et de contrôler le débit d'air chaud lorsque de l'air est insufflé dans le circuit de collecte. Avantageusement, le dispositif comporte un circuit d'arrosage branché sur le réservoir d'eau de pluie et sur un réseau d'eau de ville. Le circuit d'arrosage peut être connecté à un réseau d'arrosage aérien autonome et/ou sur le réseau de drainage auquel est relié le circuit de collecte. Le circuit de collecte comporte, avantageusement, au moins un des éléments sélectionnés parmi : une sonde de pression branchée en sortie de ventilateur, un pressostat branché en amont du ventilateur, et une sonde de température branchée en amont du ventilateur. Le dispositif comporte avantageusement une unité de commande à distance conçue pour recevoir, par exemple des informations issues de la sonde de température ou la sonde de pression. L'unité de commande permet avantageusement de piloter le ventilateur, par exemple, en actionnant son variateur de fréquence. L'ensemble des données récoltées à l'aide de différents outils de mesures installés sur le dispositif sont ainsi transmises à l'unité de commande. Celle-ci adaptera alors le fonctionnement du dispositif (par exemple la puissance de soufflage, la température de l'air soufflé, etc.) suivant les différentes données récoltées, mais aussi suivant les paramètres rentrés par l'opérateur. Selon un autre aspect, la présente invention propose une utilisation d'un dispositif tel que décrit précédemment, pour réaliser la sub-aération de la pelouse d'un terrain de sport, tel qu'un stade ou un terrain de tennis, d'un sol équestre ou d'un espace vert dédié à la culture de végétaux. La sub-aération est l'injection d'air sous pression depuis les strates inférieures du sous sol d'une pelouse, par exemple une couche de gravier, jusqu'à la terre arable qui supporte le gazon. Cette sub-aération permet l'oxygénation du gazon et est donc favorable à sa croissance. En outre, lorsque l'air insufflé est chauffé à une température d'au moins 15 degrés, on constate un dégel de la pelouse compatible avec la pratique sportive, telle que la tenue d'un match de football. La description détaillée qui suit présente des modes de réalisation de la présente invention, uniquement donnés à titre illustratif et qui ne doivent nullement être interprétés comme limitatifs, et leurs figures annexées parmi lesquelles : la figure 1 représente une vue schématique d'un mode de réalisation du dispositif de sub-aération selon la présente invention. La figure 1 montre de manière schématique le coeur d'un dispositif 1 selon l'invention pour la sub-aération d'une pelouse. Ce dispositif de sub-aération 1 contient une enceinte fermée 2, et, un circuit de collecte 3 comportant une canalisation de sortie 4 qui capte les eaux en provenance du sous sol de la pelouse à traiter, en vu de les acheminer jusque dans un réservoir d'eau 5 faisant parti intégrante du dispositif 1. La canalisation de sortie 4 est reliée à une vanne 6 du circuit de collecte 3. Par ailleurs, deux branches du circuit de collecte 3 sont connectées sur la vanne 6, et concernent respectivement : un circuit d'insufflation d'air 7 et un circuit de pompage 8 des eaux drainées. Le circuit de pompage 8 du circuit de collecte 3 comprend un moyen de pompage 9 de l'eau de pluie composé d'une pompe à vide. Selon un mode de réalisation particulier, le moyen de pompage 9 est également composé d'une cuve de dépression 10 et d'une pompe de vidange 11. Le circuit d'insufflation d'air 7 du circuit de collecte 3 comporte un moyen d'insufflation d'air 12, qui est un ventilateur haute pression, pour injecter de l'air sous pression plus en aval du circuit de collecte qui doit déboucher, au niveau de la canalisation de sortie 4, sur un réseau de drainage parcourant le sous sol de la pelouse à traiter. Une pompe à chaleur 13 est utilisée comme moyen de chauffage du circuit de collecte 3, cette pompe à chaleur 13 comporte deux circuits calorifiques 14a, 14b contenants chacun une solution composée d'un mélange de fréon et d'eau glycolée, l'eau glycolée comprenant 30% d'éthylène glycol. Les deux circuits calorifiques 14a, 14b sont reliés tous les deux à un condensateur 15 et un évaporateur 16 de la pompe à chaleur 13. Un premier circuit d'eau 17 traverse le condensateur 15 de la pompe à chaleur 13 et débouche au contact des canalisations d'air d'un échangeur air - eau 18. Le premier circuit d'eau 17 comporte un ballon d'eau 19. Les canalisations d'air de l'échangeur air - eau 17 sont branchées, de part et d'autre, sur le circuit de collecte 3. Un deuxième circuit d'eau 20 traversant l'évaporateur 16 de la pompe à chaleur 13 puise, d'une part, l'eau du réservoir d'eau 8 par une extrémité qui porte une crépine comportant un clapet anti-retour 21 et rejette, d'autre part, l'eau dans le réservoir 5 après passage dans l'évaporateur 16. Une résistance électrique 22 au contact du circuit de collecte 3, en plus de la pompe à chaleur, complète le moyen de chauffage de l'air contenu dans le circuit de collecte 3. Un circuit d'arrosage 23 est prévu en parallèle du circuit de collecte 3 et comporte une pompe d'arrosage 24 pour injecter l'eau sous pression, dans un réseau d'arrosage aérien et/ou sur le réseau de drainage qui collecte les eaux de pluie. Le réseau d'eau de la ville 25 est branché sur le circuit d'arrosage pour faire un appoint d'eau, par exemple en période de sécheresse. La pompe à vide 9, la cuve de dépression 10, la pompe de vidange 11, et le ventilateur haute pression 12 sont tous pilotés par une unité de commande 26 comprenant un automate. Le circuit de collecte 3 du dispositif 1 est relié à un réseau de drains se présentant sous la forme de tuyaux perforés qui sont en liaisons intimes avec un sous sol poreux, lequel sous sol poreux est relié à la terre arable de la pelouse à traiter par un réseau de tranchés ; un tel réseau de drains est décrit dans la demande de brevet FR 2 569 434.20 NOMENCLATURE (1) dispositif de sub-aération (2) enceinte (3) circuit de collecte (4) canalisation de sortie (5) réservoir d'eau (6) vanne (7) circuit d'insufflation d'air (8) circuit de pompage (9) moyen de pompage (10) cuve de dépression (11) pompe de vidange (12) moyen d'insufflation d'air (13) pompe à chaleur (14a), (14b) circuit calorifique (15) condensateur (16) évaporateur (17) premier circuit d'eau (18) échangeur air-eau (19) ballon d'eau (20) deuxième circuit d'eau (21) clapet anti-retour (22) résistance électrique (23) circuit d'arrosage (24) pompe d'arrosage (25) réseau d'eau de ville (26) unité de commande30 REVENDICATIONS1. Dispositif (1) pour l'irrigation, le drainage et le maintien hors-gel d'un terrain engazonné équipé d'un réseau de drainage, comprenant : - un circuit de collecte (3) apte à être connecté audit réseau de drainage du sous-sol dudit terrain, ledit circuit de collecte (3) comportant un moyen de pompage (9, 10, 11) ; - un réservoir d'eau (5) connecté audit circuit de collecte (3) en amont dudit moyen de pompage (9, 10, 11) ; caractérisé en ce que ledit circuit de collecte (3) comprend : - un moyen d'insufflation d'air (12) ; et - un moyen de chauffage du fluide circulant dans le circuit de collecte, comprenant une pompe à chaleur (13). 15 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le moyen de chauffage du circuit de collecte comprend une résistance électrique (22). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le moyen de 20 chauffage du circuit de collecte (3) comprend un échangeur de chaleur air - eau (18), et tel qu'un premier circuit d'eau (17) dudit échangeur traverse le condenseur (15) de ladite pompe à chaleur (13). 4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel la pompe à chaleur (13) 25 est apte à récupérer les calories du réservoir d'eau (5) au moyen d'un deuxième circuit d'eau (20). 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel la pompe à chaleur (13) comporte deux circuits calorifiques (14a, 14b) contenants 30 une solution composée d'un mélange de fréon et d'eau glycolée comprenant 25 à 35% d'éthylène glycol. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le fluide frigorigène de ladite pompe à chaleur est apte à circuler dans les deux 35 sens. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le moyen d'insufflation d'air (12) comprend un ventilateur haute pression. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel le moyen de chauffage est positionné en amont du moyen d'insufflation d'air (12). 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel le moyen de pompage (13) est apte à fonctionner en pompage et en refoulement. 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel ledit dispositif (1) comporte un circuit d'arrosage (23) branché sur le réservoir d'eau (5) de pluie et sur un réseau d'eau de ville (25). 11. Utilisation d'un dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 10, pour réaliser la sub-aération de la pelouse d'un terrain de sport, tel qu'un stade ou un terrain de tennis, d'un sol équestre ou d'un espace vert dédié à la culture de végétaux.