«La gestion durable de l’eau» : tel est le titre de l’ouvrage publié en 2010 par le CSTB dans sa collection « Bâtir le développement durable ». L’auteur, Bernard de Gouvello, ingénieur-chercheur au sein du centre scientifique et actuellement détaché auprès du Laboratoire Eau-Environnement-Systèmes Urbains (Leesu), passe en revue les trois flux distincts qui doivent être gérés au niveau du bâtiment et de la parcelle : l’alimentation en eau potable, l’évacuation des eaux usées et le captage des eaux de pluie.
Le guide commence par dresser la liste des diverses technologies visant à optimiser les usages : compteurs individuels, systèmes de détection des fuites, réducteurs de pression, solutions hydro-économes au niveau des points de puisage… Puis, il s’intéresse au traitement des eaux pluviales, en s’attardant sur les possibilités de recyclage. Enfin, il évoque les perspectives d’avenir, avec notamment les installations susceptibles d’autoriser la réutilisation des eaux grises.
Comptage individuel
En habitat collectif neuf, les installations de distribution d’eau comportent aujourd’hui, le plus souvent, un compteur individuel permettant de connaître la consommation de chaque logement. Cette individualisation des relevés est également recherchée dans les immeubles existants. La présence de plusieurs colonnes peut alors nécessiter de poser deux, voire trois compteurs dans chaque appartement.
Comme tous les dispositifs de mesure, les compteurs d’eau sont couverts par le décret n° 2006-447 du 12 avril 2006 relatif à la vente et à la mise en service, ainsi que par l’arrêté du 28 avril 2006 fixant les modalités d’application. Ces textes spécifient les exigences essentielles de fonctionnement, en référence à la normalisation et à la directive européenne 2004/22/CE du 31 mars 2004. Les équipements sont conçus pour mesurer, mémoriser et afficher le volume d’eau qui transite. Ils se caractérisent par des capacités de débit, avec une marge de précision imposée.
Deux catégories d’appareils sont distinguées. D’une part, ceux dont la mesure est fondée sur la vitesse de rotation d’une turbine. D’autre part, ceux qui comportent une boîte de mesure avec piston rotatif. Ces derniers, appelés « volumétriques », offrent une meilleure précision et peuvent être placés horizontalement ou verticalement. Par contre, ils sont plus coûteux et plus sensibles aux impuretés. Quel que soit le mode de fonctionnement, les compteurs sont classés en quatre catégories notées A, B, C et D, par ordre de performance croissante en termes d’efficacité et de fiabilité. « Il est recommandé d’installer des compteurs de classe C pour l’eau froide et de classe D pour l’eau chaude », note le guide du CSTB.
Quelques fournisseurs implantés sur le marché français : Acquaconta, Elster, Ista, Janz, Itron, Sappel, Sensus, Techem et Zenner. Les innovations les plus récentes portent sur les modalités de relevé. En effet, surtout dans le parc ancien, les compteurs ne sont pas librement consultables, car implantés à l’intérieur des logements. Leur accessibilité peut ainsi poser problème : d’où l’intérêt des télérelevés.
Modalités de télérelève
Les fabricants font le plus souvent appel à des communications radio. Par exemple, la marque Coronis (groupe Elster) a développé un système sans fil Wavenis qui conjugue basse consommation et longue portée : son alimentation par pile procure une autonomie de 10 à 15 ans et autorise une couverture jusqu’à 1 km en champ libre, soit 300 à 500 m en milieu urbain. Cette technologie associe un couple d’émetteur-récepteur avec protocole de communication dédié. Elle est aujourd’hui confortée par une alliance avec trois partenaires : Cisco, Orange et Veolia. Objectif : créer un standard ouvert à un plus grand nombre d’acteurs, afin d’évoluer vers une plateforme de services domotiques offrant des applications complémentaires de comptage d’énergie, de contrôle d’accès, d’automatisation, de gestion centralisée des bâtiments...
De son côté, la société Itron propose son modèle Aquadis , destiné plus particulièrement au logement. Raccordable en 15 mm de diamètre nominal, ce compteur volumétrique se veut sensible aux plus petits débits. La mesure démarre à moins de 1 l/h pour l’eau froide et 3 l/h pour l’eau chaude. Son aiguille cible non magnétique permet l’adaptation d’un module de communication sans dépose ni déplombage. Le fabricant utilise la technologie Cyble compatible avec trois modes de relevés : soit par terminal mobile et échange local en radio-fréquence, soit à distance par émetteur filaire à impulsion ou par l’intermédiaire du protocole M-Bus.
D’une manière plus générale, il faut d’ailleurs souligner que les compteurs domestiques rentrent dans l’ère du « Smart Grid », c’est-à-dire du réseau intelligent conçu pour favoriser les communications sur site ou à distance. Cette évolution concerne le relevé, l’analyse et l’optimisation des consommations d’électricité, mais aussi de gaz. Tous les grands fournisseurs d’énergie, tels que GDF Suez et EDF, y sont impliqués. Les appareils intègrent des cartes électroniques capables d’étendre et de diversifier les fonctions, notamment en termes de comptage d’eau. A l’avenir, il sera ainsi possible de détecter les fuites.
Détecter les fuites
La maîtrise des fuites constitue le cœur de métier de la société Hydrelis. Cette entreprise, de création récente, propose, depuis 2008, une technologie de « disjoncteur » pour réseaux d’eau. Sa fonction première vise à détecter les éventuelles anomalies de débit pour couper l’alimentation, par exemple lors d’une rupture de canalisation, évitant ainsi à la fois des dégâts des eaux et des consommations inutiles. Appelé Clip-Flow, cet appareil autonome intègre une carte électronique qui analyse en permanence l’écoulement. Il réagit aux flux soit très élevés, soit sur une longue durée. Sensibilité de réglage : il se déclenche instantanément à partir de 2 500 l/h, en 10 minutes pour un débit de 300 à 2 000 l/h et en 2 heures pour une fuite de 30 à 60 l/h. Une fois que l’incident est résolu, un levier de réarmement permet de remettre l’installation en service.
Préconisée avant tout en logement, cette vanne d’arrêt intelligente est alimentée par une pile au lithium qui procure un fonctionnement pendant 7 à 15 ans. Elle existe en raccordement de 20/27 ou 26/34 mm et se présente sous la forme d’un boîtier carré d’environ 15 cm de côté, pour une épaisseur de 5 cm. Sa façade comporte des LED qui affichent l’état de fonctionnement. En option, une prise RJ45 permet le raccordement d’un module de communication à distance. « Nous sommes en train d’étendre notre offre plus en direction des collectivités », précise Vincent Rigal, directeur stratégie marketing de l’entreprise. Technologie développée : Switch-Flow, une vanne motorisée de plus fort diamètre et raccordée à un compteur, susceptible d’équiper des réseaux collectifs, qui peut être commandée à distance avec le bénéfice d’un logiciel de supervision pour analyser les consommations. Le principe du disjoncteur d’eau est proposé par d’autres fournisseurs. On le trouve notamment dans les offres de Keryo, Oxel et Judo. Chez ce dernier, il existe différents modèles : la station autonome Zewa, dont la sensibilité peut être adaptée au site, les systèmes Eco-Safe ou Pro-Safe installés en complément d’un dispositif de filtration mécanique.
Réduire la pression
Comme le compteur individuel, le réducteur de pression (ou « détendeur ») s’installe en tête de distribution d’eau froide. « Le bon fonctionnement des appareils hydrauliques requiert une pression de l’ordre de 2 ou 3 bars », rappelle le guide du CSTB. Lorsque cette limite est dépassée, on accélère le vieillissement des réseaux et équipements raccordés, tout en entraînant une surconsommation. Pour mémoire : un débit de 10 l/min à 3 bars passe à 13 l/min, si la pression monte à 5 bars, soit une hausse de 30 %… En logement collectif, cela implique des contrôles et préconisations pour les différents étages.
Fonctionnement de ces appareils : l’entrée d’eau est modulée par un clapet, dirigé par un étrier ou un piston qui se déplacent sous l’action d’une membrane souple équilibrée par deux forces contraires. La première est exercée par l’eau du réseau de distribution que l’on cherche à réguler. La seconde vient d’un ressort qui permet de régler la pression souhaitée soit par une vis, soit par une manette.
Les réducteurs de pression sont fabriqués en bronze ou laiton, voire en composite (polymère armé fibre de verre). Certains modèles incorporent un petit filtre tamis, logé en partie basse, parfois dans une cloche en matériau de synthèse transparent pour permettre un contrôle visuel de l’encrassement. Il arrive même qu’ils soient complétés par une filtration mécanique. Le corps inférieur est alors transformé en pot cylindrique transparent qui accueille une cartouche filtrante. Des versions auto-nettoyantes, avec rinçage à contre-courant, sont commercialisées.
Les détendeurs comportent au moins une prise pour manomètre indicateur de pression aval. Quelques-uns disposent, en plus, d’une prise pour lecture de pression amont. Il est recommandé de les installer avec un clapet de non-retour, voire un robinet d’arrêt. Ces composants peuvent être intégrés dans le corps des appareils, alors appelés « combinés », tandis que certains fabricants proposent des kits prémontés complets.
Jeux de manettes
Principaux fournisseurs de réducteurs de pression sous marque NF : Actaris-Itron, Caleffi, Comap, Danfoss-Socla, GRK-Guareski, Honeywell, RBM, Robinetterie Hammel, Somatherm, SYR-Hans Sarrerath et Watts.
Au-delà de leur caractère économe, ces dispositifs offrent, en plus, l’intérêt d’atténuer les « coups de bélier » provoqués par la fermeture brusque des points de puisage. Ils diminuent les vibrations, claquements et bruits propagés par les réseaux : d’où une durabilité accrue.
Les robinetteries en profitent, particulièrement les mitigeurs mécaniques et thermostatiques. Ces derniers, en délivrant de l’eau chaude régulée, participent aux économies : ils réduisent les temps d’écoulement liés à la simple attente de la montée en température. Leur efficacité est optimale en cas de bouclage du réseau d’eau chaude. Autres technologies contribuant à maîtriser les consommations : les robinetteries temporisées, à commande électronique (comme le Touch de Presto) ou à détection de présence par infrarouge (par exemple, Tempomatic de Delabie), même si leur développement dans le logement reste encore marginal.
Parallèlement, certaines gammes de mitigeurs mécaniques à monocommande bénéficient d’une conception « intelligente », visant à favoriser les consommations rationnelles et économes. Première évolution, bien connue, car déjà ancienne : les lignes de produits qui incorporent une cartouche avec « point dur » dans le plan vertical. Lorsque le levier est soulevé pour ouvrir l’écoulement, un point d’arrêt signale à l’usager que le débattement est arrivé à mi-parcours : limite optimale à ne pas dépasser.
Seconde évolution, cette fois plus récente : les robinets avec manette dont le déplacement est contrôlé dans le plan horizontal, c’est-à-dire pour le réglage de la température. Les études de comportement ont montré que les usagers avaient tendance à ouvrir le débit alors que la monocommande est placée droit devant eux, dans l’axe du bec, même en cas d’usage d’eau froide. Or, avec les gammes classiques, cette position correspond à une eau déjà mitigée. Pour éviter les écoulements inutiles liés cette fois à l’attente du refroidissement de l’eau, le mouvement horizontal de la manette de certaines robinetteries est arrêté au droit du bec.
Réguler le débit
D’une manière générale, il faut veiller à la bonne régulation du débit des points de puisage. Pour cela, les becs des robinetteries sont équipés d’un aérateur : tamis aujourd’hui le plus souvent en matériau de synthèse, qui réduit la section d’écoulement, puis fait pénétrer de l’air en périphérie du flux d’eau, avec injection et « moussage » par effet venturi. Ce mélange préserve le confort d’usage, même si les vitesses de flux et remplissage sont plus réduites. La technologie est proposée par diverses sociétés : Amfag, Ecogam, Ecoperl, Neoperl, RST et Termoplast. Elle est complétée par des régulateurs de débit capables de moduler leur action en fonction de la pression. Ce plus est offert par une bague torique en polymère, enchâssée dans une soupape : son écrasement élastique obture plus ou moins les orifices de passage de l’eau. Le dispositif peut être monté sur les robinets, mais aussi sur les alimentations de pommes de douche et douchettes à main. Il est notamment commercialisé par la société Neoperl dont le catalogue comprend en plus des modèles à double débit avec basculement commandé par un petit bouton. Appelés « Ecobooster », ces produits disponibles en version douche permettent un réglage de 7 ou 18 l/min à 3 bars de pression. La gamme de ce fabricant bénéficie d’avantages en termes de nettoyage. D’une part, il complète la partie inférieure de ces aérateurs par un tamis en élastomère mou : les traces de tartre s’éliminent facilement en frottant avec le doigt. D’autre part, il dispose d’un système « auto-clean » : les particules accumulées à la surface supérieure du tamis peuvent être évacuées par une ouverture centrale de 0,7 mm de diamètre ponctuellement libérée. Alors qu’un mousseur classique – non limiteur – peut délivrer un débit de 12 l/min, les régulateurs permettent de descendre à 9 ou 6, voire 4,5 l/min. Certains dispositifs réduisent même l’écoulement à 2,5 l/min, ce qui n’est alors pas sans conséquence sur les modalités d’usage. Le principe de l’effet venturi, avec système d’entrée d’air, est également appliqué au niveau des pommes de douche et douchettes à main. Au lieu d’un débit standard allant de 15 à 20 l/min, il est possible de descendre entre 8 et 12 l/min.
WC hydro-économes
Bien entendu, la maîtrise des consommations implique de mieux contrôler le fonctionnement des chasses d’eau. Les WC sont, aujourd’hui, le plus souvent équipés d’un mécanisme à double bouton-poussoir 3/6 litres. Une seconde technologie est développée : la commande par touche « interrompable ». Dans ce cas, l’écoulement peut être stoppé à tout moment par une seconde pression sur le bouton unique.
Les chasses hydropneumatiques sont, par contre, moins courantes. Leur réservoir abrite une poche d’air qui est comprimée lors du remplissage, ce qui permet de favoriser l’évacuation par un effet dynamique de détente lors du déclenchement. La durée de la chasse est définie par l’usager. D’après les fournisseurs, les volumes d’eau nécessaires varient entre 1 et 4 litres. Par ailleurs, afin d’optimiser l’évacuation, la chute des eaux vannes peut être équipée d’un « accélérateur de débit ». Cette technologie existe chez la société Wisa. Appelé « Water saving », le dispositif se présente sous la forme d’un siphon intermédiaire qui, par accumulation et débordement, crée un effet de « piston », qui met la canalisation en dépression.
Les performances peuvent être liées à une conception d’ensemble. Chez Villeroy & Boch, la cuvette suspendue Targa GreenGain bénéficie d’une forme et d’un système de répartition de l’eau économes : le flux est réparti et projeté simultanément dans trois directions, ce qui accélère l’évacuation. Le rinçage consomme seulement 3,5 litres. En option, une touche Eco Flush complémentaire peut limiter la chasse à 2 litres seulement. Il faut noter, au passage, que les WC broyeurs peuvent aussi être une source d’économie en eau. Par exemple, les modèles de la gamme Sanicompact de la société SFA fonctionnent selon deux cycles de chasse avec, respectivement, seulement 1,8 et 3 litres.
Rappelons que certains appareils sont conçus pour fonctionner sans eau, ou presque. Les urinoirs « secs » comportent un siphon rempli avec un liquide plus léger que l’eau : il ne se mélange pas avec l’urine et forme ainsi un bouchon étanche. Les toilettes « sèches » séparent l’urine des matières fécales, avec deux chaînes de traitement adaptées.
Récupérer l’eau de pluie
Au-delà de toutes ces solutions hydro-économes, il est aujourd’hui possible de prescrire l’installation de systèmes de recyclage des eaux de pluie et/ou des eaux grises. Objectif : utiliser de l’eau non potable pour des usages d’arrosage et de nettoyage (sols, murs, véhicules, etc.), mais aussi pour alimenter des chasses d’eau ou des lave-linges.
L’arrêté du 21 août 2008 autorise la création en logement d’un réseau intérieur de distribution de l’eau de pluie. Toutefois, celle-ci ne peut être récupérée qu’en aval de toitures inaccessibles, sauf cas de couvertures en amiante-ciment ou en plomb. Autres précautions : on doit prévoir des dispositifs de protection, et/ou afficher une signalétique, pour prévenir tout usage pour la consommation humaine et tout risque de pollution du réseau d’eau potable, notamment lorsque celui-ci intervient « en relève » de l’eau pluviale pour garantir la continuité de l’alimentation. La réglementation autorise deux usages intérieurs : le lavage des sols et l’alimentation des chasses d’eau. Elle envisage une autre application, le lavage du linge, mais uniquement à titre expérimental et sous réserve d’un traitement d’eau adapté. La technologie des installations fait l’objet du projet de norme NF P16-005 « Systèmes de récupération de l’eau de pluie pour son utilisation à l’intérieur et à l’extérieur des bâtiments » qui, doit être publié prochainement. Ce document fournira notamment une méthodologie de dimensionnement.
La distribution de l’eau captée, à partir de cuves enterrées ou aériennes, s’effectue traditionnellement par des pompes immergées ou de surface. La disconnexion avec le réseau public, et le complément éventuel en eau potable, sont dans ce cas assurés directement dans le stockage. Les industriels proposent, aujourd’hui, une nouvelle génération de matériels : des kits préfabriqués, appelés « modules de gestion », qui associent pompe de surface, disconnexion dans un petit réservoir tampon et électrovanne trois voies pour basculement automatique entre les deux sources d’approvisionnement.
Douches avec recirculation
Plus d’une dizaine de fabricants de pompes se sont positionnés sur le marché des gestionnaires d’eau de pluie : les sociétés Calpeda, Grundfos, Espa, Homa, Jetly, KSB, Lowara, Pedrollo, Renson, Salmson et Wilo (cf. JDC n° 176 - page 51).
Si la réglementation autorise les réseaux intérieurs de distribution d’eau de pluie, rien n’est encore prévu pour le recyclage des eaux grises. Pour l’instant, et d’ailleurs depuis déjà plusieurs années, l’offre se développe librement dans ce domaine uniquement sur le segment très ponctuel des cabines de douche avec recirculation intégrée. Conçues pour un usage en hydromassage, ces douches se caractérisent par des receveurs capables de stocker un volume minimal d’eaux grises. Une pompe puise dans cette réserve pour alimenter en circuit fermé une partie des jets massants, limitant ainsi la consommation en eau potable mitigée. En fin de cycle, le vidage s’effectue par ouverture d’une bonde d’évacuation.
La société Kinedo a commercialisé, récemment, son modèle Kinedouche 4 000 équipé de 6 buses latérales et 6 injecteurs dorsaux pour un hydromassage assis. Leur alimentation est assurée sous forte pression par une pompe à puissance variable délivrant un débit de 100 l/min. Après un démarrage classique, en fonction douche simple raccordée au réseau, l’eau est puisée dans le receveur, qui offre une capacité de rétention de 25 litres. Quelle que soit la durée d’usage, une vanne « économie » permet de contrôler la consommation : il est possible de la limiter à 20 litres seulement.
Autres fournisseurs de douches avec recirculation : Astorlab, Prestige Sanitaire, TES-Hydro et Jedo. Chez ce dernier, le circuit fermé de distribution d’eau grise vers les jets hydromassants comporte un réchauffeur électrique de 2 kW permettant de maintenir la température. Lors du remplissage de la réserve du receveur, il est, d’ailleurs, conseillé de sélectionner une température plus élevée que les 38 ° C habituels.
