Récupération des eaux de pluie, points d'attention pour l'installateur ...

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Récupération des eaux de pluie Confédération de la Construction

20 janvier 2015

L. Vos Laboratoire Techniques de l’eau

[email protected] Avec le soutien de l’Antenne-Normes H2O & Toitures

(www.normes.be)

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Le système de récupération d’eau de pluie

◘  Systèmes ◘  Récuperation

§  Préfiltre §  Réservoir §  Arrivée calme §  Trop-plein

◘  Distribution §  Pompe §  Aspiration §  Conduite de distribution §  Remplissage d’appoint

◘  Dimensionnement du réservoir ◘  Qualité de l’eau de pluie

Table de matière

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Le système de récupération d’eau de pluie Systèmes

Circulation forcée §  Réservoir plus bas que les points

de puisage §  Pompe nécessaire §  Le plus couramment utilisée

Circulation naturelle §  Réservoir plus haut que les points de

puisage §  Ecoulement gravitaire §  Rarement utilisée

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Le système de récupération d’eau de pluie Principe Schéma de principe

1.  Tuyau de descente 2.  Réservoir 3.  Préfiltre 4.  Arrivée calme 5.  Trop-plein

6.  Pompe (+ Remplissage) 7.  Aspiration 8.  Conduites de distribution

Exemple Recuperatie

Distributie

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Récupération

◘  Aérien §  Pour tuyau de descente §  Surtout en cas de rénovation/abris de jardin

◘  Souterrains §  Dans le collecteur §  Dans le réservoir

Préfiltre

0.3 à 0.5 mm

0.2 à 0.5 mm

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Récupération

◘  Principe §  1 amenée

▪  Eau de pluie non filtrée §  2 évacuations

▪  Eau de pluie filtrée ▪  Impuretés et eau résiduelle

Préfiltre

Source: GEP

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0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

Débit moyen en l/s

rend

emen

t en

%

Préfiltre B014Poly. (Préfiltre B014)

Récupération

◘  Le rendement est à tester (p.ex. DIN 1989-2) §  Il n’existe pas de procédure d’essai officiel ou d’exigence

pour le rendement de filtration

Préfiltre

Exemple d’essai de filtre cyclonique

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Récupération

◘  Nettoyage §  Tous les filtres doivent être nettoyés, y compris les filtres

autonettoyants §  A la main

▪  Bâtiments résidentiels

§  Avec module de nettoyage ▪  Bâtiments résidentiels ▪  Bâtiments non résidentiels

Préfiltre

Source: GEP

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Récupération

◘  Construit sur site en maçonnerie ou béton §  Parties des caves ou des vides ventilés

◘  Citerne préfabriquée en béton §  Enterrée

◘  Citerne préfabriquée en matière synthétique §  Enterrée (nervures de renforcement) §  A l’intérieur du bâtiment

◘  Poche d’eau en matière synthétique en combinaison d’un fût d’eau §  Dans les caves ou les vides ventilés

Réservoir

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Récupération

◘  Béton §  Volume: de 1500 à 20000 litres §  Fond et dessus armés, exigences d’étanchéité à l’eau,…

▪  Les PTV 114 (Préscriptions Techniques) en vigueur

◘ Matière synthétique §  Volume: jusqu’à +/- 9000 litres §  Poche d’eau: généralement fabriquées sur mesure §  Certains modèles à monter sur site

◘  En construction non résidentielle, les réservoirs sont souvent couplés ou construits sur site

Reservoir

Bron: Graf

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Récupération

◘  Stocker l’eau au frais et à l’abri de la lumière §  Eviter le développement des algues et des bactéries

◘  Aération! §  Eviter les dépressions et les surpressions dans le réservoir §  Via le trou d’homme du réservoir ou un conduit séparé

Réservoir

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Récupération

◘  Pour éviter les remous à la surface d’eau ou dans les sédiments au fond du réservoir

◘  Pour une répartition plus régulière de l’oxygène

Arrivée calme dans le réservoir

Montée sur site Préfabriquée

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Récupération

◘  Evacuer l’excédent d’eau de pluie ◘  Combinaisons possibles

§  Siphon §  Empêcher les animaux de pénétrer dans la citerne §  Clapet anti-retour

▪  Facultatif: Fonction d’alarme intégrée

Trop-plein

Exemple d’une combinaison

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Distribution

◘  Installation sèche §  En dehors du réservoir §  Pompes à piston

▪  Peu utilisées dans le domaine de l’eau de pluie

§  Pompes centrifuges

◘  Installation immergée §  Dans le réservoir §  Pompes immergées

◘ Matériau inoxydable

Pompe

Source: Wilo

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Distribution

◘  La pompe centrifuge le plus couramment utilisée dans le domaine de l’eau de pluie

◘  Compléments

§  Manomètre §  Alarme de dysfonctionnement

Pompe

Composants 1a, 3, 5: corps de pompe 2: hélice 4: garniture 6: axe de rotation

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Distribution

◘  Applications non résidentielles §  Au moins 1 pompe installée en plus pour assurer le

fonctionnement de l’installation §  En cas d’une pompe défectueuse, le débit nécessaire doit

être assuré!

Pompe

Exemple: Installation parallèle de 2 pompes identiques Source: Grundfos

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Distribution

◘  Point fixe ou à l’extrémité d’un flexible souple ◘  Pas à proximité de l’arrivée pour éviter les courts-

circuits

Aspiration

Bron: NF P 16-005

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Distribution

◘  Crépine: 0.4 à 1 mm ◘  Bonne connexion entre tuyau d’aspiration et flexible!

(éviter l’entrée d’air et désamorçage du circuit) ◘  A l’abri du gel ◘  Protection contre le fontionnement à vide : un capteur

de niveau prévient la pompe avant que le réservoir soit tout à fait vide

◘  Remarque §  Pompes immergées: pas d’aspiration, seul le refoulement

Aspiration

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Distribution

◘  Les mêmes matériaux sont d’application que pour la distribution d’eau potable, sauf l’acier galvanisé

◘ Marquage des conduites de distribution pour l’eau potable et l’eau de pluie

◘ Option: filtre fin dans la conduite de distribution: 50 à 100 µm

◘  Pictogramme aux points de puisage

Conduite d’aspiration

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Distribution

◘  3 manières de passer à l’eau potable §  Remplissage manuel ou automatique via un système

interrompu avec entonnoir §  Commutation de conduite d’aspiration par la pompe §  Commutation au moyen d’un double réseau de conduites

Remplissage d’appoint

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Distribution

◘  Remplissage via un système interrompu Remplissage d’appoint

Exemple d’un système interrompu avec entonnoir et interrupteur à flotteur

Source: GEP

Source: SVW

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Distributie

◘  Commutation de conduite d’aspiration par la pompe Remplissage d’appoint

Source: SVW

Source: Wilo

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Distribution

◘  Commutation de conduite d’aspiration par la pompe Remplissage d’appoint

Arrivée d’eau potable

Réservoir tampon

Commande vanne à 3 voies

Conduite d’aspiration

Détecteur de niveau à flotteur

Pompe

Connexion au détecteur de niveau dans le réservoir

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Distribution

§  Commutation au moyen d’un double réseau de conduites Remplissage d’appoint

Source: SVW

Source: Belgaqua

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Distribution

◘  Cas spécial: les systèmes hybrides §  Application: bâtiments non résidentiels §  Réservoir supplémentaire de ca. 500 à 5000 litres §  Lien entre le réservoir principale et la pompe

▪  Aspiration et remplissage via le réservoir supplémentaire


Source: Wilo Source: GEP

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Distribution

◘  Remplissage comforme à la NBN EN 1717 §  Le circuit d’eau de pluie et celui d’eau potable doivent être

tout à fait séparés


Source: Belgaqua

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Distribution

◘  Remplissage comforme à la NBN EN 1717 §  Une distance de 2 cm est exigée entre l’arrivée d’eau

potable et le niveau d’eau maximale dans le système de récupération d’eau de pluie ▪  Entonnoir: type de sécurité AA ▪  Réservoir tampon: type de sécurité AA ou AB


Source: Belgaqua

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Dimensionnement du réservoir

◘  Le volume de réservoir est déterminé par §  L’offre d’eau de pluie (les précipitations) §  La demande d’eau de pluie (l’usage)

◘ Obtenir un équilibre hydrique = équilibrer l’offre et la demande

Principe

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◘  Volume utile = Volume dans le réservoir jusqu’au niveau du trop-plein

◘  Volume utile ≠ Volume totale du réservoir !

Méthode simplifiée

𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆 𝒖𝒕𝒊𝒍𝒆= 𝒎𝒊𝒏𝒊𝒎𝒖𝒎 (𝑶𝒇𝒇𝒓𝒆 𝒐𝒖 𝑫𝒆𝒎𝒂𝒏𝒅𝒆) 𝒙 𝟎.𝟎𝟔

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Dimensionering reservoir

◘  Dimensionnement du volume utile = résultat d’une simulation qui prend en compte les données météo journalières d’un certain nombre d’années successives (3, 5, 20, 30,…années)

◘  Une simulation est recommandée dans les cas suivants: §  Une demande irrégulière (généralement les usages non

domestiques) §  Une offre irrégulière (p.ex. toitures vertes) §  Les systèmes complexes (p.ex. application industrielle)

Méthode plus détaillée

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◘  Pour chaque jour est calculée §  La quantité d’eau qui se trouve dans le réservoir en début de

journée (Qstart) §  La quantité d’eau qui entre dans le réservoir (Qin)

§  La quantité d’eau qui est soutirée du réservoir (Qout)

§  La quantité d’eau qui représente un déficit (ΔQ)

§  La quantité d’eau qui reste dans le réservoir (Qrest)

◘  Le remplissage du réservoir au début de la simulation doit être choisie (0, 30, 40,…%)


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◘  Le taux de couverture = le pourcentage de la demande en eau de pluie qui sera assurée par un volume utile, pendant la période de simulation


𝑻𝒂𝒖𝒙 𝒅𝒆 𝒄𝒐𝒖𝒗𝒆𝒓𝒕𝒖𝒓𝒆= 𝑸↓𝒐𝒖𝒕 /𝑸↓𝒐𝒖𝒕 +∆𝑸 

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◘  Référence: NF P 16-005 Méthode plus détaillée

BILAN HYDRIQUE RESULTATS

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Dimensionnement du réservoir Méthode plus détaillée ◘  Référence: Hemelwater gebruiken!

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Procédure 1.  Déterminez la quantité annuelle d’eau potable qui

sera remplacée par l’eau de pluie = Demande D 2.  Déterminez la quantité totale d’eau de pluie qui sera

disponible pour le réservoir = Offre O 3.  Calculez le rapport Offre/Demande (O/D) 4.  Choisissez le taux de couverture ≤ O/D


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Procédure (2) 5.  Sur un graphique représentant une consommation de 100 m³/

an, reportez la courbe correspondant au rapport O/D 6.  Tracez une ligne horizontale à partir de l’axe Y correspondant

au taux de couverture choisi jusqu’à la courbe que vous venez de dessiner

7.  Tracez une ligne verticale à partir du point d’intersection jusqu’à l’axe X pour obtenir le volume du réservoir R(100 m³)

8.  Etant donné que le graphique correspond à une demande d’eau de pluie de 100 m³/an, il faut encore ramener le volume du réservoir à la demande calculée comme suite: R(V) = V x R(100 m³)/100


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◘  Points de départ pour la simulation §  Données météo pour une période de 40 ans §  Simulation d’une situation familiale §  Utilisation reste la même chaque jour §  Remplissage initial du réservoir de 40 % §  Des volumes de 250 jusqu’à 15000 litres sont calculées §  5 courbes différentes sont déterminées

ou K = 0.60, 0.75, 1, 1.25, 1.50


Offre =𝑲×𝑫𝒆𝒎𝒂𝒏𝒅𝒆

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Dimensionnement du réservoir Méthode plus détaillée

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0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000

Taux

de

couv

ertu

re (%

)

Volume

LE TAUX DE COUVERTURE (Consommation = 100 m³/ans)

Offre = 1.5 Demande Offre = 1.25 Demande Offre = Demande

Offre = 0.75 Demande Offre = 0.60 Demande

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Exemple 1.  Déterminez la quantité annuelle d’eau potable qui

sera remplacée par l’eau de pluie = demande V


Possibilités

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Exemple Méthode plus détaillée

Utilisation d'eau de pluieUtilisation litre/jour/personne %Bain/douche 44 40WC 30 27Lessive 17 15Vaisselle 8 7Boire et cuisson 3 3Jardin 4 4Nettoyage 4 4Total 110 100

nombre des jours par année 365 utilisation par année 40150 l/ansnombre des personnes dans la famille 5demande totale par la famille par année 200750 l/ansla part d'eau de pluie 46.36 %demande totale EP par la famille par année 93075 l/ans

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Exemple 2.  Déterminez la quantité totale d’eau de pluie qui sera

disponible pour le réservoir = offre A


projection horizontale de la toiture 124 m²coefficient de la toiture 0.90coefficient de filtration 0.95surface de collecte 106.02 m²quantité de précipitations en moyenne 829 l/m²quantité d'eau de pluie récoltable 87891 l

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Dimensionnement du reservoir

Exemple 3.  Calculez le rapport Offre/Demande (O/D) ◘  O = 87891 l/jaar ◘  D = 93075 l/jaar ◘  O/D = 0.94


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Exemple 4.  Choisissez le taux de couverture ◘  Le taux de couverture ne pourra jamais être plus

grand que le rapport O/D (80 à 90 % de ce qui est réalisable).

◘  P.ex. le taux de couverture = 0,90 x 0.94 = 0,85


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Exemple 5.  Sur le graphique représentant une consommation de

100 m³/an, reportez la courbe correspondant au rapport O/D= 0,94

6.  Tracez une ligne horizontale à partir de l’axe Y correspondant au taux de couverture de 0,85 jusqu’à la courbe que vous venez de dessiner

7.  Tracez une ligne verticale à partir du point d’intersection jusqu’à l’axe X et pour obtenir le volume du réservoir R(100 m³)


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Dimensionnement du réservoir Méthode plus détaillée

LE TAUX DE COUVERTURE(Consommation = 100 m³/ans)

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100

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000

Volume de la citerne (liter)

Taux

de

couv

ertu

re (%

)

Offre = 1.5 DemandeOffre = 1.25 DemandeOffre = DemandeOffre = 0.75 DemandeOffre = 0.60 DemandeOffre = 0,94 Demande

6 5

7

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Exemple 8.  Etant donné que le graphique correspond à une

demande d’eau de pluie de 100 m³/an, il faut encore ramener le volume du réservoir à la demande calculée

◘  Pour 100 m³ → 7250 litres ◘  Pour 1 m³ → 72,50 liter ◘  Pour 93 m³: 72,50 liter/m³ x 93 m³ = 6748 liter ◘  Un volume minimal › 6748 litres sera choisi pour

le réservoir


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La qualité des eaux pluviales

◘  Enrichissement en matières, présentes dans l’air ◘  La qualité n’est pas constante

§  Dépendant du lieu §  Dépendant de la saison

◘ Généralement §  Eau douce (peu de calcaire) §  Eau acide (pH < 7)

Les précipitations

Bron: www.destentor.nl

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◘  Enrichissement provenant d’une surface par §  L’écoulement des matières §  La lixiviation des matières

◘  Enrichissement dans l’installation d’eau pluviale ◘  Problème: il n’existe pas d’exigences légales

quant à la qualité des eaux pluviales destinées à l’usage §  Conséquence: une qualité minimale ne peut pas être

garantie, non plus en cas de traitement

L’eau de pluie récoltée

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◘  En principe, un traitement par le préfiltre et le filtre à l’aspiration est suffisant §  Prévenir autant que possible l’entrée des matières

organiques dans la citerne §  Eviter un long temps de stagnation des eaux dans le

réservoir ◘  Les problèmes de coloration et d’odeur peuvent être

résolus grâce à la mise en place d’un filtre à charbon actif

Traitement

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20/01/2015- Pagina 50


◘  En cas d’une pollution grave organique/bactérielle (nuisance par des odeurs désagréables!) dans le réservoir, 1.  Un nettoyage, 2.  Un traitement (p.ex. traitement UV ou au chlore) du réservoir et des conduites de distribution peut être nécessaire

◘  Soyez prudents avec un traitement au chlore si la machine à laver est raccordée à l’installation d’eau pluviale!

Traitement

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Phénomène Une cause possible Des solutions possibles

Une odeur âcre, d’oeuf pourri

Développement de bactéries sulfato-réductrices ou produisant de l’acide

§  Améliorer la préfiltration

§  Oxygènation de l’eau dans la citerne

§  Vidange et nettoyage (et éventuellement désinfection) du réservoir

Exemple d’un problème rencontré dans la pratique

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Une coloration brun-jaune

Lixiviation: §  Toiture verte §  Membrane nue en

bitume polymère APP

§  Membrane en EPDM avec sous-couche en bitume SBS

§  Filtre à charbon actif

§  Membrane avec couche de protection en aluminium


Effet d’un filtre à charbon actif

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Des dépôts boueux blanc-brun dans une chasse d’eau

La présence du calcaire et/ou l’argile, provenant d’une couche de lestage en gravier sur une toiture plate

§  Utilisation de graviers non calcaire (la fraction argileuse reste!)

§  Arrêt (temporairement) de l’utilisation d’eau pluviale dans les toilettes et/ou machine à laver

§  …


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Phénomène Une cause possible Une solution possible Des odeurs d’égouts Refoulement des eaux

usées via le trop-plein du réservoir ou venant d’un dispositif d’infiltration

Pose d’un clapet anti-retour et nettoyage du réservoir


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Phénomène Une cause possible Une solution possible

des odeurs des matières organiques pourries

La pollution par excès de pollen, de feuilles ou d’aiguilles,… dans le réservoir

§  Améliorer la préfiltration

§  Nettoyage régulier des préfiltres

§  (Si possible, autre lieu d’implantation des arbres…)


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Le système de récupération d’eau de pluie

: 02/716.42.11 (la division Avis Techniques) ou www.cstc.be :

Demande d’avis technique

Récupération des eaux de pluie, points d'attention pour l'installateur ...

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