Récupération des eaux de pluie Confédération de la Construction 20 janvier 2015

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1 Récupération des eaux de pluie Confédération de la Construction 20 janvier 2015 L. Vos Laboratoire Techniques de l eau Avec le soutien de l Antenne-Normes H2O & Toitures (www.normes.be) 20/01/2015- Pagina 1

2 Le système de récupération d eau de pluie Table de matière 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 20/01/2015- Pagina 2

3 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 20/01/2015- Pagina 3

4 Le système de récupération d eau de pluie Principe Exemple Recuperatie Distributie 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 20/01/2015- Pagina 4

5 Récupération Préfiltre Aérien Pour tuyau de descente Surtout en cas de rénovation/abris de jardin 0.3 à 0.5 mm Souterrains Dans le collecteur Dans le réservoir 0.2 à 0.5 mm 20/01/2015- Pagina 5

6 Récupération Préfiltre Principe 1 amenée Eau de pluie non filtrée 2 évacuations Eau de pluie filtrée Impuretés et eau résiduelle Source: GEP 20/01/2015- Pagina 6

7 Récupération Préfiltre Le rendement est à tester (p.ex. DIN ) Il n existe pas de procédure d essai officiel ou d exigence pour le rendement de filtration rendement en % Préfiltre B014 Poly. (Préfiltre B014) Exemple d essai de filtre cyclonique Débit moyen en l/s 20/01/2015- Pagina 7

8 Récupération Préfiltre 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 Source: GEP 20/01/2015- Pagina 8

9 Récupération Réservoir 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 20/01/2015- Pagina 9

10 Récupération Reservoir Béton Volume: de 1500 à litres Fond et dessus armés, exigences d étanchéité à l eau, Les PTV 114 (Préscriptions Techniques) en vigueur Matière synthétique Volume: jusqu à +/ litres Poche d eau: généralement fabriquées sur mesure Certains modèles à monter sur site Bron: Graf En construction non résidentielle, les réservoirs sont souvent couplés ou construits sur site 20/01/2015- Pagina 10

11 Récupération Réservoir 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 20/01/2015- Pagina 11

12 Récupération Arrivée calme dans le réservoir 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 Montée sur site Préfabriquée 20/01/2015- Pagina 12

13 Récupération Trop-plein 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 Exemple d une combinaison 20/01/2015- Pagina 13

14 Distribution Pompe 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 Source: Wilo 20/01/2015- Pagina 14

15 Distribution Pompe La pompe centrifuge le plus couramment utilisée dans le domaine de l eau de pluie Composants 1a, 3, 5: corps de pompe 2: hélice 4: garniture 6: axe de rotation Compléments Manomètre Alarme de dysfonctionnement 20/01/2015- Pagina 15

16 Distribution Pompe 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! Exemple: Installation parallèle de 2 pompes identiques Source: Grundfos 20/01/2015- Pagina 16

17 Distribution Aspiration Point fixe ou à l extrémité d un flexible souple Pas à proximité de l arrivée pour éviter les courtscircuits Bron: NF P /01/2015- Pagina 17

18 Distribution Aspiration 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 20/01/2015- Pagina 18

19 Distribution Conduite d aspiration 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 20/01/2015- Pagina 19

20 Distribution Remplissage d appoint 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 20/01/2015- Pagina 20

21 Distribution Remplissage d appoint Remplissage via un système interrompu Source: GEP Exemple d un système interrompu avec entonnoir et interrupteur à flotteur Source: SVW 20/01/2015- Pagina 21

22 Distributie Remplissage d appoint Commutation de conduite d aspiration par la pompe Source: Wilo Source: SVW 20/01/2015- Pagina 22

23 Distribution Remplissage d appoint Commutation de conduite d aspiration par la pompe Conduite d aspiration Détecteur de niveau à flotteur Arrivée d eau potable Pompe Connexion au détecteur de niveau dans le réservoir Réservoir tampon Commande vanne à 3 voies 20/01/2015- Pagina 23

24 Distribution Remplissage d appoint Commutation au moyen d un double réseau de conduites Source: Belgaqua Source: SVW 20/01/2015- Pagina 24

25 Distribution Remplissage d appoint 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 20/01/2015- Pagina 25

26 Distribution Remplissage d appoint 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 20/01/2015- Pagina 26

27 Distribution Remplissage d appoint 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 20/01/2015- Pagina 27

28 Dimensionnement du réservoir Principe 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 20/01/2015- Pagina 28

29 Dimensionnement du réservoir Méthode simplifiée Volume utile= minimum (Offre ou Demande) x 0.06 Volume utile = Volume dans le réservoir jusqu au niveau du trop-plein Volume utile Volume totale du réservoir! 20/01/2015- Pagina 29

30 Dimensionering reservoir Méthode plus détaillée 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) 20/01/2015- Pagina 30

31 Dimensionnement du réservoir Méthode plus détaillée 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, %) 20/01/2015- Pagina 31

32 Dimensionnement du réservoir Méthode plus détaillée 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 20/01/2015- Pagina 32

33 Dimensionnement du réservoir Méthode plus détaillée Référence: NF P BILAN HYDRIQUE RESULTATS 20/01/2015- Pagina 33

34 Dimensionnement du réservoir Méthode plus détaillée Référence: Hemelwater gebruiken! 20/01/2015- Pagina 34

35 Dimensionnement du réservoir Méthode plus détaillée 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 20/01/2015- Pagina 35

36 Dimensionnement du réservoir Méthode plus détaillée 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 20/01/2015- Pagina 36

37 Dimensionnement du réservoir Méthode plus détaillée 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 litres sont calculées 5 courbes différentes sont déterminées Offre =K Demande ou K = 0.60, 0.75, 1, 1.25, /01/2015- Pagina 37

38 Dimensionnement du réservoir Méthode plus détaillée Offre = 1.5 Demande Offre = 1.25 Demande Offre = Demande LE TAUX DE COUVERTURE (Consommation = 100 m³/ans) Offre = 0.75 Demande Offre = 0.60 Demande 80 Taux de couverture (%) Volume 20/01/2015- Pagina 38

39 Dimensionnement du réservoir Méthode plus détaillée Exemple 1. Déterminez la quantité annuelle d eau potable qui sera remplacée par l eau de pluie = demande V Possibilités 20/01/2015- Pagina 39

40 Dimensionnement du réservoir Méthode plus détaillée Exemple Utilisation d'eau de pluie Utilisation litre/jour/personne % Bain/douche WC Lessive Vaisselle 8 7 Boire et cuisson 3 3 Jardin 4 4 Nettoyage 4 4 Total nombre des jours par année 365 utilisation par année l/ans nombre des personnes dans la famille 5 demande totale par la famille par année l/ans la part d'eau de pluie % demande totale EP par la famille par année l/ans 20/01/2015- Pagina 40

41 Dimensionnement du réservoir Méthode plus détaillée Exemple 2. Déterminez la quantité totale d eau de pluie qui sera disponible pour le réservoir = offre A projection horizontale de la toiture 124 m² coefficient de la toiture 0.90 coefficient de filtration 0.95 surface de collecte m² quantité de précipitations en moyenne 829 l/m² quantité d'eau de pluie récoltable l 20/01/2015- Pagina 41

42 Dimensionnement du reservoir Méthode plus détaillée Exemple 3. Calculez le rapport Offre/Demande (O/D) O = l/jaar D = l/jaar O/D = /01/2015- Pagina 42

43 Dimensionnement du réservoir Méthode plus détaillée 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 20/01/2015- Pagina 43

44 Dimensionnement du réservoir Méthode plus détaillée 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) 20/01/2015- Pagina 44

45 Dimensionnement du réservoir Méthode plus détaillée 100 Offre = 1.5 Demande Offre = 1.25 Demande Offre = Demande Offre = 0.75 Demande Offre = 0.60 Demande Offre = 0,94 Demande LE TAUX DE COUVERTURE (Consommation = 100 m³/ans) Taux de couverture (%) Volume de la citerne (liter) 20/01/2015- Pagina 45

46 Dimensionnement du réservoir Méthode plus détaillée 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 20/01/2015- Pagina 46

47 La qualité des eaux pluviales Les précipitations 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) Bron: 20/01/2015- Pagina 47

48 La qualité des eaux pluviales L eau de pluie récoltée 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 20/01/2015- Pagina 48

49 La qualité des eaux pluviales Traitement 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 20/01/2015- Pagina 49

50 La qualité des eaux pluviales Traitement 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! 20/01/2015- Pagina 50

51 La qualité des eaux pluviales Exemple d un problème rencontré dans la pratique Phénomène Une cause possible Des solutions possibles Une odeur âcre, d oeuf pourri Développement de bactéries sulfatoréductrices ou produisant de l acide Améliorer la préfiltration Oxygènation de l eau dans la citerne Vidange et nettoyage (et éventuellement désinfection) du réservoir 20/01/2015- Pagina 51

52 La qualité des eaux pluviales Exemple d un problème rencontré dans la pratique Phénomène Une cause possible Des solutions possibles Une coloration brunjaune Effet d un filtre à charbon actif Lixiviation: Toiture verte Membrane nue en bitume polymère APP Membrane en EPDM avec souscouche en bitume SBS Filtre à charbon actif Membrane avec couche de protection en aluminium 20/01/2015- Pagina 52

53 La qualité des eaux pluviales Exemple d un problème rencontré dans la pratique Phénomène Une cause possible Des solutions possibles 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 20/01/2015- Pagina 53

54 La qualité des eaux pluviales Exemple d un problème rencontré dans la pratique 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 antiretour et nettoyage du réservoir 20/01/2015- Pagina 54

55 La qualité des eaux pluviales Exemple d un problème rencontré dans la pratique 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 ) 20/01/2015- Pagina 55

56 Le système de récupération d eau de pluie Demande d avis technique : 02/ (la division Avis Techniques) ou : 20/01/2015- Pagina 56

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