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CO N S T R U C T I O N E T T R AVAU X P U B L I C S

Ti266 - Techniques du bâtiment : le second oeuvre et les lots techniques

Techniques du bâtiment : L'eau sanitaire Réf. Internet : 43813 | 2nde édition

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Techniques du bâtiment : le second oeuvre et les lots techniques (Réf. Internet ti266) composé de  : Techniques du bâtiment : Isoler et revêtir les façades

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Techniques du bâtiment : Revêtir les murs et les sols

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Techniques du bâtiment : Les circulations verticales

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Techniques du bâtiment : L'eau sanitaire

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Réf. Internet : 43814

Techniques du bâtiment : La climatisation

Réf. Internet : 43815

Techniques du bâtiment : L'électricité

Réf. Internet : 43816

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Techniques du bâtiment : le second oeuvre et les lots techniques (Réf. Internet ti266) dont les exper ts scientifiques sont  : Williams PAUCHET Ex Maître d'oeuvre de la Défense Nationale, Conseiller technique en construction et génie civil

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V

Techniques du bâtiment : L'eau sanitaire (Réf. Internet 43813)

SOMMAIRE Réf. Internet page Réglementation de l'acte de bâtir

TBA2499

9

Introduction à la technologie des luides

TBA2500

11

Propriétés des luides

TBA2510

13

Propriétés des matériaux utilisés pour le transport des luides

TBA2511

15

Conception des réseaux et des installations en eau. Approche par la mécanique des luides

TBA2515

21

Conception des réseaux et des installations en eau. Approche hydraulique

TBA2516

25

L'installation sanitaire d'un appartement

TBA2520

29

Les données de base de l'installation sanitaire d'une maison d'habitation

TBA2525

37

Installation sanitaire d'une maison d'habitation. Dimensionnement du réseau d'eau froide

TBA2530

39

Installation sanitaire d'une maison d'habitation. Dimensionnement du réseau d'eau chaude

TBA2535

45

Installation sanitaire d'une maison d'habitation. Dimensionnement des réseaux eaux usées et eaux vannes

TBA2540

51

Installation sanitaire d'une maison d'habitation. Dimensionnement du réseau d'assainissement

TBA2545

55

Assainissement non-collectif : techniques de gestion

TBA2550

63

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Réglementation de l’acte de bâtir par

1. 1.1 1.2

Éditions Techniques de l’Ingénieur

Réglementation .................................................................................... Avant-propos ........................................................................................... Environnement réglementaire ...............................................................

Pour en savoir plus ......................................................................................

— — —

2 2 2

Doc. TBA 2 499

e projet d’une opération de construction d’un bâtiment doit obéir à un cadre réglementaire bien strict, tant sur le plan des phases de déroulement (avant-projet, esquisse, exécution, phase terminale...), que sur la documentation à produire ou les textes techniques et normatifs à respecter. La réglementation s’est considérablement complexifiée ces dernières années ; elle oblige à une connaissance approfondie des textes : citons la réglementation thermique, les textes concernant le confort et l’accessibilité des personnes à mobilité réduite, ainsi que ceux portant sur la sécurité. Cet article présente l’environnement réglementaire des projets de construction neuve mis en œuvre dans le cadre de marchés publics. Il est bien évident que cette réglementation ne s’applique pas, ou en partie seulement, dans le cadre de projets contractés par des particuliers.

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TBA 2 499 – 1

ｒ￩ｦ￩ｲ･ｮ｣･＠ｉｮｴ･ｲｮ･ｴ ｔｂａＲＴＹＹ RÉGLEMENTATION DE L’ACTE DE BÂTIR

________________________________________________________________________________________________

1. Réglementation

– les programmes, qui sont l’approfondissement du préprogramme à tous les niveaux : conceptuel, technique, quantitatif, économique et fonctionnel. Ils sont plutôt destinés à l’usage des concepteurs.

1.1 Avant-propos

Entre le pré-programme, issu des études préalables, et le programme qui permet d’enclencher la phase opérationnelle, il y a donc une différence de forme et de contenu ; les données et les informations doivent être plus complètes et plus précises. De plus, il peut y avoir une différence de fond, en ce sens que l’affinement de la solution préalablement retenue peut conduire à des modifications plus ou moins importantes.

■ Phases d’étude et de conception L’acte de bâtir suppose des installations hydrauliques et sanitaires répondant à une ou des activités qui doivent être définies à l’origine. La réalisation de ces installations ne peut se faire que dans le respect des nécessités fonctionnelles de l’activité, de l’environnement, de la législation et des règles de l’Art, et dans la limite des ressources financières que le maître d’ouvrage entend y consacrer. L’importance de l’opération, la complexité de sa réalisation et la nature du marché déterminent la conduite du maître d’ouvrage lors de l’élaboration du projet, et tout d’abord de la programmation à chacune des phases d’étude et de conception suivantes : – la programmation, dont l’importance pour le bon accomplissement de l’opération est souvent négligée, élaborée au besoin à partir d’études préalables effectuées par le maître d’ouvrage et qui permet le choix d’un maître d’œuvre et le déclenchement des études proprement dites ; – l’ensemble des études intermédiaires qui aboutissent au projet définitif (esquisse, avant-projet sommaire, dont le contenu et la formulation ont fait l’objet de la loi MOP (Maîtrise d’Œuvre Publique) qui conditionne l’attribution des marchés publics, tant de bâtiment que d’infrastructure (travaux publics) ; – la phase d’attribution du marché, de sa réalisation et de son suivi jusqu’à la réception des travaux.

L’élaboration du programme est déclenchée une fois que : – l’éventail des solutions et options possibles, dans le cadre d’une démarche globale, a été déployé ; – la solution envisagée a été validée par des études de faisabilité ; – l’organisation de la maîtrise d’ouvrage a été arrêtée, c’est-à-dire que l’on sait qui va élaborer le programme et qui va conduire l’opération ; – l’échéancier et les modalités financières ont été définis. 1.2.1.2 Textes français dont le respect est obligatoire dès la programmation Ces textes sont l’expression de la Constitution et des valeurs qui régissent la Nation et les relations entre citoyens dans la plupart des domaines publics et privés. Leur respect est implicite dès la phase de programmation.

■ La loi

■ Exigences réglementaires et techniques

La loi est votée par le Parlement et publiée au Journal officiel de la République française et, selon l’adage, nul n’est censé ignorer la loi. Rares sont les lois qui sont directement applicables, c’est-à-dire sans documents d’application dérivés, décrets ou arrêtés.

À chacune de ces phases, le maître d’ouvrage, le programmateur, le maître d’œuvre et l’entreprise obéissent à des exigences réglementaires et techniques : – les textes normatifs européens et internationaux ; – les textes français dont le respect est obligatoire (loi, décret, arrêté, circulaire) ; – les textes qui peuvent être insérés comme prescriptions techniques dans un contrat ou documents techniques (NF, DTU), règles de calcul, avis techniques ; – les textes normatifs non destinés à être contractuels (aides à la conception, exemples de solutions, instructions du fabricant, etc.) ; – les marques ; – les règles ou recommandations professionnelles.

■ Le Code civil On citera le Code civil et ses articles 1792 et 2270 instituant la responsabilité décennale des constructeurs. Le plus souvent, la loi confie à un ou plusieurs ministères la charge de l’application. On passe ici du législatif à l’exécutif. Pour faire appliquer la loi, le gouvernement, par ses ministres, prend des décrets et des arrêtés.

■ Les décrets Les décrets sont signés par le Premier ministre. Ils renvoient très souvent à des arrêtés d’application. Le respect des décrets est obligatoire.

1.2 Environnement réglementaire

■ Les arrêtés

Précisons que nous présentons ici l’environnement réglementaire des projets de construction neuve dans le cadre de marchés publics. Il est bien évident que cette réglementation ne s’applique pas, ou en partie seulement, aux projets contractés par des particuliers.

Ce sont de loin les textes réglementaires les plus abondants. Ils sont signés par un ou plusieurs ministres et doivent être obligatoirement respectés. Il est néanmoins possible de contester un arrêté par recours en Conseil d’État, notamment pour abus de pouvoir. Cette possibilité est d’utilisation très rare.

1.2.1 Programmation

■ Arrêtés préfectoraux et municipaux Dans les domaines de compétence qui leur sont attribués par la Constitution ou par la loi, ou/et au terme de certains décrets, les préfets et les maires peuvent prendre des arrêtés préfectoraux et municipaux dont le respect par le public est obligatoire. Comme pour les arrêtés ministériels, un recours est possible devant la juridiction administrative et le Conseil d’État. Parmi les arrêtés préfectoraux, il faut citer ceux qui imposent un règlement sanitaire départemental conforme à un modèle type, objet d’un décret du ministre de la Santé. Là où l’arrêté préfectoral n’est pas paru, c’est le modèle type qui s’applique. Ce texte, obligatoire, ne saurait être en contradiction avec le Code de la Construction et de l’Habitation (CCH) qu’il complète sur divers points. Il traite principalement de l’exploitation des bâtiments.

1.2.1.1 Définition Le document programme est un document écrit synthétisant l’ensemble des exigences et des souhaits d’un maître d’ouvrage à propos d’une opération dont les objectifs, les contraintes et le budget sont clairement explicités. C’est le document de base qui sert de consultation aux futurs concepteurs. On distingue deux types principaux de documents-programmes : – les pré-programmes, qui servent à tester la faisablilité du projet et qui en constituent l’aboutissement. Ce sont des documents limités dans leur rédaction, souvent synthétiques, mais suffisamment explicites en termes de concept global, d’objectifs et d’importance relative de l’opération ;

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Introduction à la technologie des fluides

par

Éditions Techniques de l’Ingénieur

1. 1.1 1.2 1.3

Domaine concerné............................................................................... TBA 2 500v2 - 2 Plomberie ................................................................................................. — 2 Gestion des fluides.................................................................................. — 2 Une économie ?....................................................................................... — 3

2. 2.1 2.2 2.3 2.4

Glossaire................................................................................................. Catégories d’écoulement des fluides..................................................... Mécanique des fluides ............................................................................ Terminologie des matériels intégrés aux canalisations....................... Concepts et données pour le calcul .......................................................

— — — — —

3 3 4 5 7

Pour en savoir plus ...................................................................................... Doc. TBA 2 500v2

et article traite de la maîtrise et de la distribution des fluides dans le logement et dans les autres établissements complémentaires comme les écoles, hôpitaux, commerces et administrations. Sont écartées toutes les industries ou apparentées, qui possèdent des contraintes spécifiques à leurs activités. Depuis de nombreuses années déjà, la plomberie n’est plus l’art de travailler le plomb, de nouvelles techniques et l’évolution des règles sanitaires ont imposé des pratiques différentes. Elle désigne maintenant la technologie des fluides appliquée à l’habitat et étendue au chauffage, et même à l’équipement sanitaire. La connaissance scientifique des matériaux utilisés, de l’environnement réglementaire, et des outils informatiques de calcul est devenue incontournable dans l’exercice de la plomberie. En quelques décennies, le métier a grandement évolué et la part du geste manuel diminué significativement. Il est habituel de répartir l’ensemble des prestations de cette technologie des fluides en trois secteurs, qui forment chacun une spécialité : la production (extraction, captage, réserve), le traitement (amélioration de la qualité des fluides, potabilité de l’eau, dégraissage, dessablage) et la conduite (amenée de l’eau ou de gaz, évacuation, matériel de distribution). Pertes de charge, réseaux, adduction, viscosité cinématique, branchements, réduction ou collecteurs, sont autant de termes et de notions nécessaires à cette approche et repris dans un glossaire très complet en fin d’article. Ce dernier présente également les grandeurs physiques et les calculs qui leur sont associés. Nous tenons à préciser que la gestion, la distribution et l’utilisation des fluides étant très réglementées et donc relativement complexes, la réglementation sera plus amplement spécifiée et détaillée dans la suite des articles portant sur l’eau sanitaire.

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TBA 2 500v2 – 1

ｒ￩ｦ￩ｲ･ｮ｣･＠ｉｮｴ･ｲｮ･ｴ ｔｂａＲＵＰＰ INTRODUCTION À LA TECHNOLOGIE DES FLUIDES _________________________________________________________________________________________

1. Domaine concerné

1.1.2 Plomb, eau, gaz ■ Le transport de l’eau C’est à l’époque romaine que l’eau potable alimentaire et nécessaire aux soins du corps prend toute son importance, témoins les nombreux aqueducs dont la construction s’interrompt avec la chute de l’Empire. Le tuyau de plomb y seconde efficacement à la fois l’aqueduc et la citerne, non sans risque car l’eau s’y charge de sels de plomb toxiques. Ainsi certains historiens ont-ils pu émettre l’hypothèse de l’existence d’un « saturnisme chronique » à cette période. Quoi qu’il en soit, l’usage du tuyau disparaît avec Rome et l’hygiène avec le Moyen Âge.

On peut imaginer dans le cadre du développement et de la diversification de la technologie contemporaine que le concept d’« installation hydraulique » puisse s’appliquer à la plupart des domaines où s’exerce l’activité des sociétés humaines. La maîtrise de la conduite et de la distribution des fluides est partie intégrante de la plupart des industries, génie civil, agriculture, industries alimentaires, pétrochimie, etc., avec des contraintes et des objectifs spécifiques. On se limitera donc, dans le cadre de cet article, à traiter la partie de cette technologie qui concerne l’habitat, conçu comme le logement, mais aussi les établissements complémentaires à celui-ci (commerces, artisanat, écoles, hôpitaux, administrations, etc.), où s’exercent les activités courantes des habitants, en écartant volontairement toutes les industries ou apparentées, qui ont à gérer des contraintes spécifiques à leurs activités.

■ Un nouveau fluide : le gaz

Il faut attendre jusqu’au milieu du XIXe siècle la renaissance des aqueducs et des réservoirs, et ce n’est qu’au début du XXe siècle que l’alimentation des habitations particulières commence à se généraliser ; de même, on inaugure la distribution d’un nouveau fluide d’un effet considérable, le gaz.

Par contre, on sera amené à s’intéresser de façon ponctuelle aux réseaux extérieurs (adduction et évacuation) dans le cas où leur organisation aurait une influence directe sur l’équipement de l’habitat étudié.

■ L’abandon progressif du plomb Tout en restant un art difficile, la technique du plomb, à cette époque, est parfaitement maîtrisée. C’est un matériau relativement fiable et peu onéreux, ce qui explique qu’on l’ait choisi pour la réalisation des installations hydrauliques. Cependant, sa faible résistance mécanique, les problèmes de fixation (acier galvanisé) et les phénomènes d’électrolyse sont la cause de désordres, sans gravité pour l’eau, mais générateurs de risques certains d’explosion pour le gaz.

1.1 Plomberie 1.1.1 Travail du plomb

La toxicité du plomb, par ingestion de poussière contaminée ou par inhalation de particules de plomb, est connue depuis très longtemps. Pour autant, il a fallu, en France, attendre 1948 pour l’interdiction des peintures au plomb, et 1995 pour l’interdiction des canalisations au plomb.

■ Une place prépondérante dans les civilisations antiques Connu dès la plus haute Antiquité, en particulier des Babyloniens, des Grecs et des Romains, le plomb, bien que d’aspect médiocre, ce qui lui vaut d’être qualifié de vil, doit à sa résistance aux attaques des éléments chimiques et à sa grande malléabilité, la place prépondérante qu’il a occupée dans les ouvrages de construction. Il faut attendre le XIXe siècle pour que la fonte, le zinc, le cuivre, et plus tard les matières plastiques et les fibrociments le relèguent au second plan.

L’abandon du plomb comme matériau d’adduction de l’eau alimentaire a entraîné, par contrecoup, la disparition de son utilisation pour les conduites d’assainissement (eaux usées, eaux-vannes). Parallèlement, il en va de même, pour des raisons de santé publique ou d’économie, pour les canalisations à base de ciment et d’amiante-ciment.

■ La « plomberie », un concept obsolète

De là, la dénomination à peu près universelle de « plomberie » qui désigne encore de nos jours les ouvrages de canalisation et leurs accessoires, pour le transport et la distribution tant des liquides que des gaz, et cela à des fins aussi diverses qu’adduction, assainissement ou chauffage.

Depuis maintenant plusieurs années, l’apparition de nouvelles techniques de fabrication, de nouveaux matériaux, la complexification des appareillages, la définition et l’exercice de règles juridiques, sanitaires, techniques en évolution permanente, ne permettent plus sérieusement, bien que l’usage s’en perpétue, de se contenter du concept de plomberie, comme art de travailler le plomb, pour désigner la technologie des fluides appliquée à l’habitat, c’est-à-dire la maison, l’immeuble et leur environnement parfois éloigné.

■ Un matériau malléable Extrait de minerais divers, mais plus souvent de la galène (sulfure de plomb), par procédé pyrométallurgique (grillage et réduction dans des fours à réverbère) ou procédé hydrométallurgique (lixiviation et purification), le plomb d’œuvre est soit coulé en lingots, soit envoyé à l’état liquide à l’atelier d’affinage. Les affineries fournissent du plomb doux, notamment pour les tuyauteries, du plomb faiblement allié (câbles) et du plomb pour alliages.

1.2 Gestion des fluides 1.2.1 Métier

Après élimination des métaux indésirables (cuivre, étain, arsenic et bismuth), le laminage du plomb doux permet d’obtenir des plaques, assimilables à celles dans lesquelles les Romains découpaient les bandes qui, enroulées hélicoïdalement autour d’un rouleau de bois et martelées, formèrent les premiers tuyaux d’adduction d’eau. L’étirage permet la fabrication, par passage dans une filière, des profilés produits de nos jours tels que les tuyaux, fils, et jusqu’aux « plombs » des vitraux. En le martelant à froid, selon les techniques de base de la chaudronnerie, on réalise à partir de tuyaux et de plaques, les formes les plus diverses, moignons, emboîtements, coudes, etc. L’assemblage et la jonction des éléments se réalisent facilement par soudure, le plomb fondant à 327 °C.

TBA 2 500v2 – 2

■ Notions scientifiques Le savoir-faire pratique du plombier, étendu au chauffage et à l’équipement sanitaire, demeurant opérationnel mais partiel, le métier et le service s’entendent d’une façon plus encyclopédique. L’entreprise contemporaine de plomberie doit nécessairement atteindre le niveau scientifique dans des domaines, non exhaustifs, tels que : – la connaissance des règles techniques et des méthodes de calcul traditionnelles et informatiques ; – la connaissance des nouveaux matériaux, de leurs procédés d’élaboration et de mise en œuvre, et de leur limites ; – la maîtrise de la gestion et du marché.

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Propriétés des fluides par Éditions Techniques de l’Ingénieur 1. 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6

Propriétés physiques.......................................................................... TBA 2 510v2 - 2 Masse volumique. .................................................................................. — 2 Viscosité................................................................................................... — 3 Turbidité. ................................................................................................. — 4 Compressibilité. ...................................................................................... — 4 Enthalpie.................................................................................................. — 4 Capacité thermique. ............................................................................... — 4

2. 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9

Propriétés chimiques de l’eau ......................................................... Teneur en minéraux. .............................................................................. Salinité ..................................................................................................... Dureté ou hydrotimétrie ........................................................................ Teneur en silice....................................................................................... Alcalinité, acidté...................................................................................... pH de l’eau .............................................................................................. Teneur bactériologique .......................................................................... Pouvoir calorifique ................................................................................. Limites d’inflammabilité ........................................................................

— — — — — — — — — —

4 4 4 4 4 4 5 5 5 5

3. 3.1 3.2

Eau potable ........................................................................................... Éléments radioactifs ............................................................................... Qualité bactériologique..........................................................................

— — —

5 5 6

4.

Fluides alimentaire .............................................................................

—

6

5. 5.1 5.2 5.3 5.4

Évacuation des déchêts par voie humide..................................... Eaux pluviales ......................................................................................... Eaux usées domestiques ....................................................................... Eaux vannes ............................................................................................ Eaux usées industrielles ........................................................................

— — — — —

6 6 6 7 7

6. 6.1 6.2 6.3

Fluides caloporteurs........................................................................... Eau chaude sanitaire .............................................................................. Eau de chauffage .................................................................................... Vapeur d’eau ...........................................................................................

— — — —

7 7 7 7

7.

Hydrocarbures......................................................................................

—

7

8. 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6

Fluides médicaux................................................................................. Réglementation....................................................................................... Oxygène................................................................................................... Azote ........................................................................................................ Protoxyde d’azote ................................................................................... Vide .......................................................................................................... Air comprimé ..........................................................................................

— — — — — — —

8 8 8 8 8 8 8

9.

Fluides industriels...............................................................................

—

9

Pour en savoir plus ....................................................................................... Doc. TBA 2 510v2

a bonne connaissance des propriétés physiques et chimiques des fluides en général nous conduit à définir très précisément les caractéristiques d’une eau potable. Teneur en minéraux, salinité, alcalinité, densité bactériologique, à ces critères aux valeurs établies dans des normes, sont ajoutés le goût, l’odeur et la couleur pour l’eau que nous ingérons. Pour que le tour d’horizon des fluides soit complet, il faut évoquer également les fluides alimentaires, les eaux pluviales, les fluides caloporteurs (eau sanitaire et de chauffage). Les fluides médicaux (azote, oxygène, air comprimé...) se doivent eux aussi de répondre à des caractéristiques extrêmement bien définies.

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TBA 2 510v2 – 1

ｒ￩ｦ￩ｲ･ｮ｣･＠ｉｮｴ･ｲｮ･ｴ ｔｂａＲＵＱＰ PROPRIÉTÉS DES FLUIDES ____________________________________________________________________________________________________________

1. Propriétés physiques

à 0 °C et sous une pression de 760 mm de mercure. La figure 1 rend compte de la variation de la masse volumique de l’eau entre 0 et 100 °C. Elle ne doit pas être confondue avec la densité ; on distingue la densité des solides et des liquides de celle des gaz. La première est le rapport du poids d’un corps au poids de son volume d’eau, la seconde est le rapport du poids d’un gaz au poids du même volume d’air dans les mêmes conditions de température et de pression : les deux s’expriment par un nombre sans unité.

1.1 Masse volumique La masse volumique, appelée aussi densité volumique de masse, est définie par le rapport de la masse d’un corps à son volume (unité SI : kg · m–3 ; unité courante : kg · dm–3 ou g · cm–3)

w (poids spécifique en N/dm3)

VS (volume spécifique en dm3/N)

r (masse volumique en kg/dm3)

V (volume massique en dm3/kg)

1,000

0,1020

1,000

0,9950

0,1025

1,005

0,9900

0,1030

1,010

0,9850

0,1035

1,015

0,9800

0,1040

1,020

0,9750

0,1045

1,025

0,9700

0,1050

1,030

0,9650

0,1055

1,035

0,9600

0,1060

1,040

9,800

9,750

9,700

9,650

9,600

9,550

9,500

9,450

9,400 10 °C

20 °C

30 °C

40 °C

50 °C

60 °C

70 °C

80 °C

90 °C

0 °C

100 °C

Figure 1 – Masse volumique de l’eau en fonction de la température

TBA 2 510v2 – 2

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Propriétés des matériaux utilisés pour le transport des fluides Éditions Techniques de l’Ingénieur

1. 1.1 1.2 1.3 1.4

Qualités en vue de l’utilisation.......................................................... Qualités physiques et mécaniques.......................................................... Qualités chimiques ................................................................................... Caractéristiques électriques ..................................................................... Comportement à la chaleur......................................................................

2. 2.1 2.2

Minéraux .................................................................................................. Ciment et dérivés ...................................................................................... Grès et produits céramiques....................................................................

— — —

5 5 7

3. 3.1 3.2

Métaux...................................................................................................... Métaux ferreux .......................................................................................... Métaux non ferreux ..................................................................................

— — —

8 8 11

4. 4.1 4.2 4.3

Matériaux plastiques ............................................................................ Matériaux thermoplastiques .................................................................... Matériaux plastiques thermo-durcissables............................................. Verres thermo-durcissables .....................................................................

— — — —

14 14 19 20

5. 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5

Matériaux et produits de jonction .................................................... Mortiers...................................................................................................... Soudures.................................................................................................... Colles.......................................................................................................... Caoutchoucs et élastomères .................................................................... Fibres..........................................................................................................

— — — — — —

24 24 24 24 24 24

6. 6.1 6.2

Matériaux de protection...................................................................... Traitements à la fabrication ..................................................................... Traitement à la mise en œuvre ................................................................

— — —

24 24 25

Pour en savoir plus ........................................................................................

TBA 2 511 - 2 — 2 — 3 — 3 — 4

Doc. TBA 2 511

a bonne connaissance des propriétés physiques et chimiques des fluides en général nous conduit à définir très précisément les caractéristiques d’une eau potable [TBA 2 510], mais également celles de tout fluide susceptible d’être transporté ou stocké : fluides alimentaires, eaux pluviales, fluides caloporteurs (eau sanitaire et de chauffage jusqu’aux fluides médicaux (azote, oxygène, air comprimé...). La même approche vaut pour les matériaux utilisés pour le transport de ces fluides aux constituants si différents. Des qualités et défauts mécaniques et physiques de ces métaux et alliages, de ces ciments, de ces matériaux plastiques, dépend une mise en œuvre de la technologie des fluides dans le respect des mesures sanitaires et de sécurité, mais aussi la longévité des ouvrages, sans oublier les contraintes économiques du marché. Conductivité électrique, rigidité, résistance à la corrosion, sont des paramètres à prendre en compte, mais également pression de service et dimensions des canalisations. Autre aspect à ne pas négliger, l’étanchéité de ces conduites ou autres réservoirs doit être assurée sans faille par des produits de jonction adaptés à l’usage attendu.

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1. Qualités en vue de l’utilisation

la conception, la construction, la réhabilitation, l’entretien et le fonctionnement des réseaux d’assainissement. L’instruction technique INT 77-284 relative à l’assainissement des agglomérations rassemble les dispositions techniques, recommandables à ce jour pour les projets d’assinissement des agglomérations.

La connaissance des qualités ou défauts des matériaux est liée à la pratique de la mise en œuvre, aux mesures sanitaires et de sécurité, à la longévité des ouvrages et aux contraintes économiques du marché.

1.1 Qualités physiques et mécaniques

Concevoir un réseau hydraulique d’assainissement consiste à :

Les principales qualités physiques des matériaux sont la masse volumique, la température de fusion, la chaleur spécifique, le coefficient de dilatation. Le tableau 1 donne leurs valeurs pour un certain nombre de matériaux parmi les plus courants.

– évaluer le débit des effluents ; – dimensionner les ouvrages, en tenant compte des perspectives d’évolution de la collecte, tout en assurant la protection contre les inondations et la pollution.

1.1.1 Masse volumique

Le texte de référence pour la démarche de conception mécanique des tuyaux est le fascicule 70 du CCTG « Ouvrages d’assainissement ».

La masse volumique intervient sur le plan du transport et de la mise en œuvre. Les matériaux les plus anciens et souvent les plus pondéreux tendent à être éliminés au bénéfice de produits modernes tels que les matières plastiques (§ 4).

La norme européenne NF EN 752 – Réseaux d’évacuation et d’assainissement à l’extérieur des bâtiments – fournit le cadre pour

Tableau 1 – Propriétés physiques de quelques métaux et alliages Noms

Symbole chimique ou composition

Masse volumique

Température de fusion

Chaleur spécifique

Coefficient de dilatation thermique

(en kg · dm–3)

(en °C)

(en kgcal · kg–1 · °C–1)

(en 10–6 °C–1)

Métaux Aluminium

Al

2,70

658

0,225

24

Antimoine

Sb

6,71

630

0,050

11

Argent

Ag

10,53

960

0,056

20

Chrome

Cr

6,80

1 550

0,120

1

Cobalt

Co

8,80

1 490

0,104

–

Cuivre

Cu

8,90

1 090

0,093

17

Étain

Sn

7,30

232

0,058

23

Fer

Fe

7,85

1 535

0,120

12

Mercure

Hg

13,60

– 39

0,033

–

Nickel

Ni

8,90

1 452

0,109

13

Or

Au

19,25

1 063

0,031

14

Platine

Pt

21,48

1 764

0,038

9

Plomb

Pb

11,37

327

0,031

29

V

5,60

1 725

0,115

–

Zn

7,19

419

0,094

29

7,85

1 400

–

12

Vanadium Zinc

Alliages Acier Fonte grise Bronze Bronze d’aluminium Laiton

TBA 2 511 – 2

Fe, C Fe, C

7,2

1 230

–

11

Cu, Sn

7,5 à 8,5

900

–

18

Cu, Sn, Al

× 7,5

1 060

–

–

Cu, Zn

7,3 à 8,4

940

–

19

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Exemples de masse volumique de matières plastiques : – polypropylène : 0,90 kg · dm–3 – polychlorure de vinyle (PVC) : 1,38 kg · dm–3 – polystyrène : 1,05 kg · dm–3

Ces qualités de surface valent aussi pour les appareils sanitaires tels que les lavabos, les baignoires, les éviers, et concernent les émaux et les vernis qui les protègent.

1.2 Qualités chimiques

1.1.2 Rigidité et souplesse

1.2.1 Résistance à la corrosion

Ces qualités qui se rassemblent dans la notion de flexibilité sont définies mécaniquement par le module d’élasticité spécifique de chaque matériau.

La résistance à la corrosion désigne la qualité du comportement des matériaux en présence d’éléments agressifs ou de phénomènes d’électrolyse. Elle concerne essentiellement : – les matériaux ferreux agressés par les acides et les réducteurs ; – les matières plastiques attaquées par les solvants et les microorganismes.

La rigidité caractérise les matériaux cristallins tels que bétons, céramiques, fontes, thermodurcissables, qui sont généralement cassants. L’introduction de fibres dans ces matériaux permet d’élever la rigidité et d’augmenter le module d’Young.

1.2.2 Corrosion du sol Pour un matériau homogène anisotrope, le module d’Young est la constante élastique qui relie la contrainte de traction à la déformation. La souplesse s’applique aux aciers, au cuivre étiré (écroui), aux thermoplastiques. Ainsi, l’aluminium est plus souple que l’acier.

Les canalisations métalliques enterrées sont également soumises aux phénomènes de corrosion du sol, phénomènes étroitement liés à la porosité et la perméabilité des différentes stratifications traversées. Les sols naturels et les sols artificiels, n’étant pas constitués des mêmes phases solides, textures et structures, ne possèdent pas les mêmes propriétés de drainage, donc des valeurs de pH et de salinité des eaux de ruissellement différentes.

1.1.3 Malléabilité

Ensuite, les dimensions de la structure enterrée ont également une influence, de même la nature de leur protection (nue ou revêtue).

1.2.3 Toxicité

La malléabilité traduit l’aptitude à la déformation permanente à froid des matériaux. Elle s’applique aux matériaux tels que le plomb (ce qui justifie son prestige passé), au cuivre recuit ainsi qu’au zinc et à l’aluminium.

La toxicité provient de la formation de sels métalliques, en particulier pour le plomb, parfois pour le cuivre, ou de migrations d’atomes pour les plastiques. Le choix des matériaux de conduites dépend donc également de l’agressivité des fluides transportés.

Elle permet le façonnage d’ouvrages spéciaux qui s’apparentent à la chaudronnerie (collets battus, moignons, emboîtures, retreintes).

1.2.4 Vieillissement Dû à l’action d’éléments divers et en particulier des rayons ultraviolets pour les matières plastiques hors sol, le vieillissement se traduit par un durcissement en surface ou dans la masse. Ce phénomène est utilisé sous le nom de maturation comme traitement pour l’aluminium. Dans un délai plus ou moins long, des matériaux comme le plomb, le zinc ou les matières plastiques deviennent cassants, ce qui se traduit par l’apparition de fissures, entraînant la rupture et des désordres sur le plan de l’étanchéité.

1.1.4 Étanchéité Étant donné les essais, définis par l’AFNOR et subis par les matériaux avant leur livraison sur le marché, les problèmes d’étanchéité sont localisés aux jonctions. La qualité de l’étanchéité est donc liée à la qualité des soudures (brasées, autobrasées, électrosoudées), des colles ou des fibres, et de leur mise en œuvre.

Le problème du vieillissement est d’une importance considérable dans le cadre de la responsabilité décennale des entreprises.

Conformément à la norme NF EN 12732 – Systèmes d'alimentation en gaz – Soudage des tuyauteries en acier – Prescriptions fonctionnelles, les procédés de soudage applicables à la construction des ouvrages neufs en acier sont : – le soudage électrique à l'arc avec électrode enrobée. L’emploi d’électrodes à enrobage cellulosique n’est pas autorisé pour le soudage des canalisations de diamètre extérieur inférieur à 60,3 mm et des piquages ; – le soudage TIG, électrique à l'arc en atmosphère inerte avec électrode de tungstène ; – le soudage au gaz oxyacétylénique. Ce procédé n’est pas autorisé pour les assemblages sur les réseaux de PMS (Pression Maximale de Service) supérieure à 5 bar relatifs.

1.3 Caractéristiques électriques 1.3.1 Conductivité électrique La conductivité électrique est l’aspect négatif de l’électricité en ce qui concerne les canalisations et, en particulier, dans le cas des canalisations métalliques. Les caractéristiques électriques des matériaux sont exprimées en mesures de résistance (en μΩ · m) qui est l’inverse de la conductivité. Les voici pour les matériaux diélectriques les plus courants : – acier : 10 à 0,25 ; – aluminium : 0,028 ; – argent : 0,016 ; – bronze phosphoreux : 0,05 à 0,1 ; – cuivre : 0,0176 ; – étain : 0,115 ; – fer : 0,098 ; – fer nickel (alliage) : 0,95 à 0,92 ; – fonte (alliage) : 0,6 à 1,6 ; – laiton (alliage) : 0,7 ; – plomb : 0,215 ; – terre : 10 à 10 000.

1.1.5 Qualités de surface et dureté Pour les canalisations, deux critères prévalent : la permanence de l’étanchéité superficielle (vernis) et la rugosité, qui conditionne (coefficient de frottement) leur dimensionnement. Ces critères dépendent de la résistance en surface, c’est-à-dire la dureté définie mécaniquement par l’indice de pénétration (degré Brinell). Ici encore, la qualité de l’étanchéité et de l’écoulement dépendent du soin apporté à la réalisation des jonctions.

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Quant aux minéraux et matières plastiques, ils sont électriquement résistants donc non conducteurs.

1.4 Comportement à la chaleur

1.3.2 Circuits de protection

1.4.1 Dilatabilité, coefficients de dilatation

■ Mise à la terre

Les coefficients de dilatation désignent la propriété des corps d’augmenter de volume sous l’effet de la chaleur. Ils expriment la variation de volume (dilatation volumique), de surface (dilatation surfacique) et de longueur (dilatation linéaire), pour un accroissement de température égal à 1 °C :

La mise à la terre assure la sécurité des personnes en cas de défaut d’isolement ou de fausse manœuvre (courant de défaut ou fuite électrique), et protège l’utilisateur de l’électrocution. Le courant de défaut doit être canalisé vers la terre et l’alimentation électrique doit être interrompue automatiquement par le système de protection différentielle si la tension au point de contact dépasse 50 V (25 V pour les animaux). Un réseau de mise à la terre doit comporter :

– la dilatation volumique et surfacique nécessite de prévoir des systèmes de sécurité tels que vases d’expansion, groupes et soupapes de sécurité... ; – la dilatation linéaire provoque la déformation des canalisations, ce qui implique la nécessité de prévoir des dispositifs susceptibles de pallier les désordres dans les installations, lyres de dilatation et, plus généralement, la géométrie des ouvrages ; le coefficient de dilatation linéaire mesure l’allongement unitaire pour un accroissement thermique de 1 °C :

– une ou plusieurs prises de terre ; – un conducteur de terre ; – une ou plusieurs bornes principales de terre ; – des conducteurs de protection pour les différents équipements ; – une ou plusieurs liaisons équipotentielles.

• acier : 12 × 10–6, • cuivre : 18 × 10–6,

■ Installations à protéger

• zinc : 35 × 10–6,

Tous les appareils et conduites métalliques en liaison ou à proximité d’installations électriques – et, en particulier, dans les pièces humides telles que cuisines ou salles de bains – doivent être protégés par mise à la terre entre autres :

• aluminium : 24 × 10–6, • plomb : 29 × 10–6, • laiton : 18 × 10–6,

– les appareils de l’installation électrique (socle de prises) et les conducteurs de protection (conducteur vert/jaune) de tous les circuits ; – les masses des appareils de classe I qui possèdent une borne de terre ; – les liaisons équipotentielles des constructions (charpente ou protections des câbles) ou des canalisations métalliques ; – les liaisons équipotentielles des salles d’eau ; – les corps métalliques de tous les éléments pouvant être conducteurs en cas de défaut (chauffe-eau, réfrigérateur, chauffage, moteur, lampadaire, cadre métallique de porte, etc.).

• polypropylène : 150 × 10–6, • PVC : 78 × 10–6. Exemple : Pour une canalisation en acier de 100 m de longueur portée à 100 °C la dilatation linéaire sera égale à :

1.4.2 Conductivité thermique et isolation

■ Prises de terre Parmi les solutions à envisager, citons :

■ Coefficient

– la pose d’une boucle à fond de fouille facilement réalisable dans le cas d’une construction neuve ; un câble de cuivre nu de 25 mm2 est enterré sous les fondations et les deux extrémités sont reliées à une barrette isolée considérée comme borne principale de terre et servant à la mesure de la résistance de terre ; – la prise de terre peut être aussi réalisée à l’aide d’un ou plusieurs piquets en acier galvanisé (cornière ou tube de 25 mm) d’une longueur de 2 m et enfoncés complètement dans le sol ; – d’autres solutions consistent à utiliser un conducteur enfoui dans une tranchée à 1 m de profondeur ou des plaques d’acier ou des poteaux métalliques enterrés également à 1 m ; – les câbles des départs vers les barrettes principales des tableaux seront liés au conducteur principal par des raccords vissés ou sertis en cuivre, soudés et protégés du milieu extérieur par un enrobage de goudron. Les traversées des parois jusqu’aux barrettes principales devront être protégées par des fourreaux ou gaines isolantes.

C’est l’aptitude d’un corps à transmettre ou à retenir la chaleur. Auparavant, elle se mesurait en kcal/m · h · °C, désormais, le coefficient λ est exprimé en W/m · K. Ce paramètre concerne les cas de déperdition thermique et d’isolation ; c’est le contraire de la résistivité thermique. La conductivité thermique dépend principalement de la nature du matériau et de la température, mais également d’autres paramètres environnementaux, tels que l’humidité et la pression, interviennent également. Le tableau 2 donne les valeurs de conductivité thermique de quelques matériaux, donc certains isolants courants.

■ Cœfficient K ou U Le coefficient de transmission thermique U (nommé valeur U) quantifie le flux d’énergie traversant un corps ou un milieu. Il se mesure en W/m2 · K (l’inverse est la résistance thermique), et caractérise une paroi dans sa globalité. Plus le coefficient U est faible, plus la paroi est isolante.

Les connexions sur les puits de terre seront réalisées à l’aide de cosses en cuivre serties et soudées. Les connexions entre les piquets en acier galvanisé et les cosses en cuivre devront comporter des rondelles bimétal afin de diminuer les dégradations des contacts dus aux couples électriques des jonctions fer/cuivre. Ces connexions seront également protégées par un enrobage de goudron et repérées très distinctement sur les plans de l’installation.

TBA 2 511 – 4

Dans la majorité des cas, les tuyauteries sont thermiquement conductrices. Celles-ci laissent échapper une part relativement importante de la chaleur transportée par le fluide qu’elles contiennent.

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Tableau 2 – Coefficient de conductivité thermique de quelques matériaux Coefficient

Matériau

Masse volumique

(en W/m · °C)

(en kg · m–3)

Plomb

35

11 000

Acier

50

450

Fonte

50

450

Aluminium

160

880

Zinc

110

390

Cuivre

398

8 900

Plâtre sec

0,50

1 300

Verre cellulaire

0,035 à 0,055

100 à 180

Laine de verre

0,043 à 0,031

18 à 25

Polystyrène expansé

0,044 à 0,033

15 à 19

Polystyrène extrudé

0,027 à 0,037

25 à 45

Mousses polyuréthane et phénolique

0,023 à 0,035

25 à 45

Liège expansé

0,035 à 0,050

75 à 175

Fibre de bois ou de cellulose

0,035 à 0,055

40 à 100

2.1.2 Ciment et ciment armé

Exemple : Le coefficient global de transmission d’un tube lisse étant compris entre 13 et 15 W/m2 · K, la perte pour une canalisation de 50 mm de diamètre et un écart de température de 70 °C est de l’ordre de 100 à 150 W par mètre linéaire ; ces pertes pouvant atteindre 25 % de la puissance de l’installation.

Les tuyaux en ciment qu’ils soient armés ou non sont disponibles en éléments de 1 m de longueur, pour des diamètres allant de 100 à 1 000 mm dans les qualités suivantes : – tuyaux de petits diamètres, en ciment comprimé, perforés (drains), ces tuyaux destinés à conduire l’eau de drainage vers l’exécutoire sont livrés en 1 m de longueur. Ils s’assemblent à sec, sans joint, grâce à leur emboîtement à mi-épaisseur qui facilite la mise en place ; – tuyaux en ciment moulé (série EU sans pression) à petit emboîtement (figure 1), dits aussi à emboîtement à mi-épaisseur (tableau 3), ils sont utilisés pour l’évacuation des eaux usées sans pression. L’assemblage se fait par buttage au mortier de ciment réalisé sur place, ou à l’aide de bague en ciment légèrement armé bloquée au mortier de ciment.

Il importe d’isoler les canalisations extérieures contre le gel et les conduites d’eau chaude et de chauffage contre les déperditions thermiques. Une bonne isolation doit posséder un coefficient de conductivité très faible, une bonne résistance thermique, être facile à poser et à réparer.

1.4.3 Stabilité à la chaleur Ce comportement dépend de la nature du matériau de base. Les minéraux et les thermodurcissables sont stables en dimension, les métaux se dilatent. Quelques thermoplastiques sont morphologiquement stables au-delà de 90 °C.

Contrairement à ces catégories, les trois types de tuyaux en ciment des qualités suivantes sont adaptés aux évacuations en charge :

La plupart des thermoformables sont doués de mémoire mécanique, c’est-à-dire qu’ils reprennent leur forme initiale au-delà d’une température critique ; cela interdit leur formage à chaud lors de la mise en œuvre.

– tuyaux en ciment vibré (figure 2) à emboîtement à collet (tableau 4). L’assemblage se fait par bourrage au mortier de ciment Portland artificiel (CPA) dosé à 325 kg/m3 ; – tuyaux en ciment centrifugé à emboîtement à collet ; – tuyaux en ciment centrifugés, à bord droit posés bout-à-bout et assemblés à l’aide d’une armature métallique préfabriquée noyée dans une bague en mortier de ciment moulée dans la fouille.

2. Minéraux 2.1 Ciment et dérivés 2.1.1 Ouvrages en maçonnerie traditionnelle Cités ici pour mémoire et réalisés à partir de matériaux spécifiques de la maçonnerie (parpaings, briques, pierres), ce sont tous les ouvrages d’accompagnement des travaux d’assainissement et de stockage : cuves, fosses, réservoirs, regards, égouts. Ils sont du ressort de l’entrepreneur de gros œuvre ou de VRD.

Figure 1 – Tuyaux en ciment moulé, à petit emboîtement

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Tableau 5 – Dimensions des tuyaux en béton armé à collet et joint flexible en caoutchouc – Type Rocla

Figure 2 – Tuyaux en ciment vibré, à emboîtement à collet

Tableau 3 – Dimensions des tuyaux en ciment moulé à petit emboîtement Diamètre intérieur

Épaisseur

Longueur utile

Masse du tuyau

(en mm)

(en mm)

(en m)

(en kg · ml–1)

100

22

1,00

18,5

125

22

1,00

22,2

150

24

1,00

28,5

200

26

1,00

41,0

250

30

1,00

58,0

300

36

1,00

84,0

Diamètre intérieur

Épaisseur

Longueur utile

Masse du tuyau

(en mm)

(en mm)

(en m)

(en kg · ml–1)

300

37

3,00

315

400

43

3,00

480

500

49

3,00

660

600

55

3,00

885

700

62

3,00

1 125

ml signifie mètre linéaire.

Figure 3 – Tuyaux en béton armé à collet et joint flexible en caoutchouc

ml signifie mètre linéaire.

avec emboîtement à collet et n’en diffèrent que par la taille et la granulométrie. Les tuyaux enterrés en béton, qu’ils soient circulaires, ovoïdes ou rectangulaires, exercent deux fonctions : – hydraulique puisqu’ils véhiculent eaux usées ou eaux pluviales ; – mécanique, puisqu’ils sont soumis à la charge du remblai et éventuellement à celle de matériels roulants.

Tableau 4 – Dimensions des tuyaux en ciment vibré avec emboîtement à collet Diamètre intérieur

Épaisseur

Longueur utile

Masse du tuyau

(en mm)

(en mm)

en m)

(en kg · ml–1)

100

20

1,00

21,0

125

24

1,00

28,5

150

24

1,00

34,1

200

28

1,00

51,5

250

32

1,00

66,2

300

35

1,00

88,0

Conformément à la norme européenne NF EN 1916 (P 16-345-1) – Tuyaux et pièces complémentaires en béton non armé, béton fibré acier et béton armé – et son complément NF P 16-345, les tuyaux sont classés en « séries » selon leur nature (A, B ou F) et leur résistance à l'écrasement (90, 135, 165, 200...). Ces deux normes définissent les spécifications relatives aux tolérances dimensionnelles, à l’étanchéité et à la résistance mécanique, les performances fonctionnelles, la nature des armatures si existant, ainsi que les méthodes d’essais relatives aux tuyaux circulaires, ovoïdes et aux pièces complémentaires préfabriquées.

ml signifie mètre linéaire.

Plusieurs types de joints peuvent être utilisés dans les assemblages en béton :

2.1.4 Ovoïdes

– des joints souples, par le biais de bagues d’étanchéité souples élastomères compacts définies dans la norme NF EN 681-1, pour une adaptation aux légers désalignements et à terme aux faibles mouvements du terrain ; – des joints intégrés lors de la fabrication, pour une mise en place efficace et effective.

Ce sont des éléments de canalisation préfabriqués, visitables ou non, utilisés pour les gros réseaux d’assainissement et rappelés ici pour information, bien qu’ils échappent le plus souvent au domaine du bâtiment, et dont la forme et les dimensions (tableau 6) font l’objet d’un gabarit normalisé (figure 4).

2.1.5 Tuyaux en fibres-ciment

2.1.3 Béton armé et précontraint

Les tuyaux en fibres-ciment ont désormais pris la place des tuyaux en amiante-ciment interdits à la fabrication et à l’utilisation depuis 1997. Cependant, dans de nombreux réseaux, en particulier d’adduction, ceux-ci sont encore en service et ne sont remplacés qu’à l’occasion de réparation et en fonction des possibilités budgétaires des communes.

Ces tuyaux circulaires de grande section (tableau 5), en éléments de 1 m, dont le diamètre va de 300 à 700 mm, offrent une plus grande résistance et une plus grande étanchéité grâce à leur dispositif à collet et à leur joint flexible en caoutchouc (figure 3). Ils répondent aux mêmes définitions que les tuyaux en ciment vibré

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Conception des réseaux et des installations en eau Approche par la mécanique des fluides par

Éditions Techniques de l’Ingénieur

1. 1.1 1.2

Écoulement en masse – Lois fondamentales .......................................... TBA 2 515v2 - 2 Expression de la vitesse (loi de Torricelli) ............................................... — 2 Expression de l’énergie (théorème de Bernoulli).................................... — 2 1.2.1 Cas des liquides parfaits................................................................... — 2 1.2.2 Cas des liquides réels ....................................................................... — 3

2.

Écoulement dans les tuyaux cylindriques ...............................................

—

3

3. 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7

Concepts pratiques pour le calcul des canalisations.............................. Débit de base.............................................................................................. Débit instantané ......................................................................................... Coefficient de simultanéité........................................................................ Débit probable............................................................................................ Débit moyen ............................................................................................... Coefficient de pointe.................................................................................. Débit de pointe ...........................................................................................

— — — — — — — —

4 4 4 4 4 5 5 5

4. 4.1 4.2 4.3

Éléments de calcul pour les canalisations d’adduction ......................... Consommation d’eau potable................................................................... Pertes d’eau à la distribution .................................................................... Influence du débit de pointe dans les tronçons ......................................

— — — —

6 6 6 7

5. 5.1 5.2

Éléments de calcul pour les canalisations d’alimentation..................... Réseaux intérieurs ..................................................................................... Détermination des besoins .......................................................................

— — —

7 7 7

6. 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6

Éléments de calcul pour les canalisations d’évacuation des eaux usées ........................................................................................... Eaux usées et eaux-vannes ....................................................................... Rejets domestiques.................................................................................... Rejets industriels........................................................................................ Débits de base ............................................................................................ Calcul des diamètres.................................................................................. Vitesse d’autocurage .................................................................................

— — — — — — —

8 8 8 9 9 9 9

7. 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5

Eaux pluviales – Éléments de calcul des précipitations ......................... Donnée de base : la pluie décennale........................................................ Coefficient de ruissellement...................................................................... Intensité moyenne de précipitation.......................................................... Coefficients correcteurs............................................................................. Calcul du débit de base .............................................................................

— — — — — —

9 9 9 9 10 11

8.

Approche normative

—

11

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Pour en savoir plus ............................................................................................. Doc. TBA 2 515v2

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TBA 2 515v2 – 1

ｒ￩ｦ￩ｲ･ｮ｣･＠ｉｮｴ･ｲｮ･ｴ ｔｂａＲＵＱＵ CONCEPTION DES RÉSEAUX ET DES INSTALLATIONS EN EAU _______________________________________________________________________________

oncevoir un réseau d’alimentation en eau (dont la fourniture d’eau destinée à la consommation humaine), et d’évacuation et traitement des eaux usées, impose de s’intéresser de très près aux lois fondamentales qui régissent la mécanique des fluides. L’expression de la vitesse, de l’énergie, les équations déterminant l’écoulement des liquides dans les tuyaux cylindriques, autant de concepts nécessaires aux calculs des canalisations. Pour aider à l’approche théorique, il est fait appel à des définitions ou des notions comme les coefficients pondérateurs de pointe, de simultanéité, les débits de base, probables, simultanés et instantanés. Sont déterminés, également, sur la base des besoins, les éléments de calcul spécifiques aux canalisations qu’elles soient d’adduction, d’alimentation, d’évacuation des eaux usées ou eaux-vannes. Les eaux pluviales possèdent des données de base autres, qui sont l’intensité moyenne de précipitation et le coefficient de ruissellement, caractérisant la capacité de rétention d’une surface. Les conditions d’écoulement à l’intérieur des conduites sont impactées directement par le débit, la vitesse du fluide, le diamètre de la canalisation, et également par la résultant des pertes de charge. Ces aspects font l’objet de l’article [TBA2516]. Le dimensionnement des canalisations, fonction du matériau constituant la conduite, de sa nature (fonte, acier, ciment poli, béton, matière plastique) et de la qualité de sa paroi intérieure, est traité dans l’article [TBA2517].

C

1. Écoulement en masse – Lois fondamentales

1.2.1 Cas des liquides parfaits ■ Représentation graphique Un liquide parfait est animé d’un mouvement permanent, avec conservation de la masse ; ce mouvement se fait par le filet A,B,C (figure 1),

Les lois fondamentales en mécanique des fluides définissent les principes de calcul des vitesses et des pertes de charge dans le cas d’écoulement des liquides selon qu’ils sont considérés : – liquides parfaits ; – ou liquides dits réels ou naturels.

■ Équations On donne dans un espace orthonormé (0, xyz) : – Za Zb Zc : cotes des points A, B, C, par rapport au plan origine (x0y) ;

1.1 Expression de la vitesse (loi de Torricelli)

z a‘

Dans le cas d’un écoulement libre par un orifice à paroi mince, la loi de Torricelli exprime que la vitesse du liquide est égale à celle d’un corps qui tomberait dans le vide, sans vitesse initiale, depuis la surface libre, soit :

g

accélération de la pesanteur,

h

hauteur de chute.

U2

2g

2g

a b Pa ϖ

avec

b‘ U2

Pb ϖ

c‘

P

U2 2g c Pc ϖ

A B

La vitesse est donc indépendante de la masse volumique du liquide considéré.

C mg Za

1.2 Expression de l’énergie (théorème de Bernoulli)

Zc

0 y

Le théorème de Bernoulli définit la perte de charge dans le cas d’un liquide parfait, c’est-à-dire incompressible et sans viscosité, s’écoulant par gravitation. Il exprime la loi de la conservation de l’énergie appliquée aux fluides. En pratique, on utilise des formules dérivées qui tiennent compte de la nature et de la qualité des conduites et dont les résultats sont présentés sous forme d’abaques.

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Zb

A0 x

B0

C0

Figure 1 – Théorème de Bernoulli – Cas des liquides parfaits

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ＲＲ

ｒ￩ｦ￩ｲ･ｮ｣･＠ｉｮｴ･ｲｮ･ｴ ｔｂａＲＵＱＵ ________________________________________________________________________________ CONCEPTION DES RÉSEAUX ET DES INSTALLATIONS EN EAU

– Ao Bo Co : origines des cotes des points A, B, C ; – Pa Pb Pc : pressions effectives du liquide au-dessus de la pression atmosphérique ; – Ua Ub Uc : vitesses du liquide à ces instants ; – ω : poids spécifique du liquide ; – m : masse du liquide.

z a

P0 b‘

U20

On en déduit les caractéristiques hydrodynamiques du liquide :

P1

2g a

• l’énergie potentielle : mg.Z, (vecteurs A0A, B0B, C0C) ;

b‘

U21

• l’énergie potentielle de pression : mg.P/ω ;

b‘

2g

• l’énergie cinétique : mg.U2/2 g (vecteurs aa', bb', cc').

b‘

P0 ϖ

L’énergie totale E du liquide est donc égale à la somme de ces trois énergies :

P1 ϖ

ou plus simplement, en faisant mg = 1 :

A

B

Le théorème de Bernoulli exprimant le principe de la conservation de l’énergie peut donc s’écrire :

Za Zb

0

y A0

■ Ligne de charge

B0

x

La ligne des points a', b', c', appelée ligne de charge, est située dans le plan de charge.

Figure 2 – Théorème de Bernoulli – Cas des liquides réels

■ Ligne des niveaux piézométriques La ligne des points a, b, c est la ligne des niveaux piézométriques, c’est-à-dire la ligne des altitudes que le liquide peut atteindre en raison de sa pression.

2. Écoulement dans les tuyaux cylindriques

1.2.2 Cas des liquides réels

Dans le cas de l’écoulement des liquides naturels dans des tuyaux cylindriques, les lois fondamentales définissant les principes de calcul des vitesses et des pertes de charge prennent en compte les effets de la vitesse et des pertes de charge dues à la nature des canalisations.

■ Représentation graphique Un liquide réel présente une résistance à l’écoulement appelée viscosité (figure 2). La viscosité provoque des frottements et des mouvements tourbillonnaires qui entraînent une consommation parasitaire d’énergie (E ').

■ Ce calcul s’effectue en considérant le cas d’un liquide s’écoulant selon un régime permanent (figure 3).

■ Équations

Le débit Q est constant et s’exprime dans une canalisation de section constante S :

L’expression du théorème de Bernoulli devient donc :

donc : avec

■ Pertes de charges Les énergies , correspondant à un abaissement de la ligne de charge par rapport au plan de charge à l’origine, sont nommées pertes de charge.

V

volume transporté,

L

longueur de la canalisation,

U = L/t

vitesse.

■ Constantes et variable Q et S étant constants, U l’est aussi, donc les vitesses , , du théorème de Bernoulli sont égales et, par suite les énergies cinétiques , , le sont aussi.

Celles-ci sont fonction de la vitesse, de la viscosité du liquide, de l’état de surface (pertes de charge linéaires et singulières) et de la géométrie des canalisations (pertes de charge locales) ; il faudra donc prévoir des vitesses, donc des sections de canalisations, des matériaux et des parcours propres à réduire au maximum cet inconvénient.

En conséquence, la ligne de charge et la ligne piézométrique sont parallèles, ce qui signifie que dans le cas d’un liquide parfait la ligne piézométrique est horizontale et que l’énergie potentielle de pres-

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TBA 2 515v2 – 3

ＲＴ

ｒ￩ｦ￩ｲ･ｮ｣･＠ｉｮｴ･ｲｮ･ｴ ｔｂａＲＵＱＶ

Conception des réseaux et des installations en eau Approche hydraulique par

Éditions Techniques de l’Ingénieur

1. 1.1 1.2

Conditions d’écoulement dans les conduites .......................................... Adduction d’eau par gravité....................................................................... Adduction d’eau par refoulement.............................................................. 1.2.1 Puissance des groupes élévatoires .................................................. 1.2.2 Diamètre économique de la conduite de refoulement ...................

2. 2.1 2.2

Pertes de charges locales........................................................................... Pertes de charge dans les coudes circulaires ........................................... Pertes de charge dans les divergents........................................................ 2.2.1 Définition ............................................................................................ 2.2.2 Perte de charge linéaire..................................................................... 2.2.3 Perte de charge due à la conicité...................................................... 2.2.4 Perte de charge totale........................................................................ Pertes de charge dans les convergents..................................................... 2.3.1 Expression générale .......................................................................... 2.3.2 Valeurs du cœfficient ξ ...................................................................... 2.3.3 Valeurs de la perte de charge en équivalent linéaire......................

— — — — — — — — — — —

4 4 6 6 6 6 6 7 7 7 7

3. 3.1 3.2

Débits et pertes de charge dans les réseaux............................................ Réseau ramifié............................................................................................. Réseau maillé .............................................................................................. 3.2.1 Lois de Kirchhoff ................................................................................ 3.2.2 Méthode de Hardy-Cross................................................................... 3.2.3 Formule de Fair ..................................................................................

— — — — — —

10 10 10 11 11 12

4.

Approche normative...................................................................................

—

12

2.3

Pour en savoir plus .............................................................................................

TBA 2 516 - 2 — 2 — 2 — 2 — 2

Doc. TBA 2 516

près avoir utilisé les lois fondamentales de la mécanique des fluides [TBA2515], la conception de réseaux d’alimentation en eau (dont la fourniture d’eau destinée à la consommation humaine), et d’évacuation et traitement des eaux usées, doit aborder la démarche hydraulique et ainsi toutes les conditions d’écoulement à l’intérieur des conduites, que l’adduction soit gravitaire ou par refoulement. Ces conditions sont impactées directement par le débit, la vitesse du fluide, le diamètre de la canalisation, mais également conditionnées par la résultante des pertes de charge ; pertes locales occasionnées par les raccords, coudes, divergents et convergents des canalisations, et les commandes des appareils ; pertes dues à la géographie du réseau. Le dimensionnement des canalisations, fonction du matériau constituant la conduite, de sa nature (fonte, acier, ciment poli, béton, matière plastique), de la qualité de sa paroi intérieure, est traité dans l’article [TBA2517].

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TBA 2 516 – 1

ｒ￩ｦ￩ｲ･ｮ｣･＠ｉｮｴ･ｲｮ･ｴ ｔｂａＲＵＱＶ CONCEPTION DES RÉSEAUX ET DES INSTALLATIONS EN EAU _______________________________________________________________________________

1. Conditions d’écoulement dans les conduites

– le choix (a) vérifie que le débit (Q) déterminé par les besoins des usagers, et transitant dans une conduite de section (S) entraîne une perte de charge (J) et une vitesse (U) acceptables pour le bon fonctionnement et le maintien en bon état de la canalisation ; – le choix (b) permet de déterminer la section (S) capable d’assurer le débit (Q) et une perte de charge décidée a priori avec une vitesse (U) acceptable ; – le choix (c) permet de vérifier qu’une canalisation de section (S) est suffisante pour assurer un débit (Q) avec une vitesse (U) et une perte de charge linéaire convenables décidées a priori.

Les conditions d’écoulement sans service en route dans les canalisations d’adduction sont déterminées essentiellement par dans l’expression générale :

avec

Q

débit du fluide,

U

vitesse du fluide,

D

diamètre de la canalisation.

En pratique, les hydrauliciens ont élaboré des abaques, adaptés aux différentes caractéristiques des canalisations et des fluides, qui facilitent la recherche simultanée et comparative des solutions. Il n’en reste pas moins que le caractère relativement empirique de cette méthode implique que la solution acceptable, et en aucun cas idéale, s’obtient par approches successives.

L’écoulement se fait par gravité sous l’effet de l’énergie potentielle de pression ou par refoulement. Il est généralement admis que la vitesse doit être comprise entre 0,50 et 1,25 m/s ; en cas d’incendie, cette vitesse peut être majorée de 30 % environ.

Le plus souvent lors de la conception, le débit (Q) étant déterminé et la vitesse (U) imposée, on obtient une section, et plus pratiquement un diamètre (D), dont on vérifie que la perte de charge linéaire dans les conditions de l’emploi est acceptable.

1.1 Adduction d’eau par gravité

1.2 Adduction d’eau par refoulement

Dans une adduction d’eau par gravité, l’écoulement de l’eau est causé par la différence des niveaux hydrauliques, l’altitude de la source étant supérieure à l’altitude du point de consommation.

Dans une adduction d’eau par refoulement, l’acheminement de l’eau et l’installation de la pression dans le réseau sont causés par l’action d’un système de pompes.

■ Paramètres élémentaires La formule donnant le débit en fonction de la section de la canalisation et de la vitesse comporte trois variables, la problématique est donc la suivante dans le cas d’une installation ex nihilo : – le débit Q est déterminé par les besoins ; – la vitesse maximale est limitée réglementairement à 1,50 m/s ou à 2,00 m/s selon les locaux ; – en découle la section, donc le diamètre de la canalisation D.

Ce type d’adduction permet le relevage du niveau piézométrique dans les réseaux par accroissement de l’énergie potentielle de position du fluide transporté à l’aide d’un groupe élévatoire. Le calcul des installations de relevage prend en compte les nécessités purement mécaniques déterminant la puissance du groupe et intègre le prix de l’énergie électrique dans le dimensionnement des canalisations de refoulement. Il est admis que la vitesse ne doit pas dépasser 1 m/s de façon courante, et au plus 1,5 m/s sous réserve de dispositions amortissant les coups de bélier, ce phénomène de surpression qui survient au moment de la variation brusque de la vitesse du fluide.

Dans le cas d’une installation existante, la section étant strictement précisée, on peut vérifier, grâce à des abaques et des tables précalculées, le débit maximum pouvant être atteint dans les limites de vitesse autorisées.

■ Variables D’autre part, on se souvient [TBA2515] que l’expression fondamentale de l’écoulement dans les conduites sous pression, après développement mathématique de l’équation de Bernoulli s’exprime de la manière suivante :

avec

D

diamètre de la canalisation,

J

perte de charge unitaire,

U

vitesse du fluide,

Ø

coefficient dépendant de la paroi de la canalisation et du poids spécifique du fluide.

1.2.1 Puissance des groupes élévatoires La puissance W du groupe élévatoire, généralement une pompe, est déterminée par l’expression :

avec

Plusieurs démarches sont envisageables à partir de quatre variables, dont notamment celle qui consiste à déterminer le diamètre D, ou la section S de la canalisation en fonction du débit Q et de la vitesse U, tout en s’assurant que la perte de charge linéaire est acceptable : – le choix (a) où (Q, S) donne (J) et (U) ; – le choix (b) où (Q, J) donne (S) et (U) ; – le choix (c) où (S, J) donne (Q) et (U) et ainsi de suite.

débit en m3/s,

H

hauteur géométrique en m, entre les plans de refoulement et d’aspiration,

h

perte de charge totale sur les canalisations de refoulement et d’aspiration,

ω

masse volumique du liquide refoulé,

ρ

rendement de la pompe.

1.2.2 Diamètre économique de la conduite de refoulement

■ Choix empirique

Choisir le diamètre économique d’une conduite revient à effectuer un compromis entre les dépenses d’investissement et les dépenses de fonctionnement.

On comprend que l’efficacité de la démarche, tout en s’appuyant sur des données scientifiques, fait appel à l’expérience du concepteur qui choisira celle-ci en fonction de ses besoins. Ainsi :

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Pont-à-Mousson (figure 1), et qui tiennent compte de l’évolution du coût du kWh pondéré par coefficient d’utilisation η, et du prix de la fonte : – η a pour valeur :

■ Formule de Bresse À l’origine, la définition du diamètre économique a été établie par Bresse en fonction des prix unitaires à l’époque à partir de la formule :

• 1 en pompage en service continu,

■ Formules de Koch et Vibert

• 0,416 en pompage de nuit.

À ce jour, cette formule n’est plus valable, elle a été remplacée par celles de Koch et Vibert, mises en abaque par la Société de

Pour η = 1, on aura : D = 1,547 × (e/f)0,154 × Q0,46

Q 3 m1/8 2,5 2 1,5 1 1 m1/5 9001/5 800 700 600 Nombre d’heures de refoulement journalier 24 h 22 20 18

1

0,30 x

M

1 100

0,17

14

400

D

0,25 0,225 0,20

0,75

16 12

500

e (UC) n

1 600 mm 1 400 1 200 1 000

900

0,15 0,50 0,12

10

0,10 450 0,07

0,25

y

0,06 N

0,05

2

400 350 300

50

250

40 35 30

500

200 175

0,035

150

0,03

125

20

0,025

100

15

80

12

60

10 9 8 7

0,033 x’

150

0,04

4 3

250 200

120 100 90 80 70 60

600

8 6

800 700

300

f (UC)

0,02

1

0,015

1,50 2

y’

3

40

25

6 5 4

4 3 2,5 21/5 Figure 1 – Diamètre économique des conduites de refoulement d’eau

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L’installation sanitaire d’un appartement 1.

Données de base .....................................................................................

2.

Dimensionnement du réseau d’eau froide .......................................

—

6

2.1

Éléments et méthodes de calcul ................................................................

—

6

2.2

Dimensionnement du branchement..........................................................

—

9

2.3

Détermination des tronçons.......................................................................

—

15

2.4

Pression nécessaire à l’arrivée ..................................................................

—

17

3.

Dimensionnement du réseau d’eau chaude.....................................

—

18

3.1

Éléments et méthodes de calcul ................................................................

—

18

3.2

Canalisation au départ d’eau chaude ........................................................

—

21

3.3

Détermination des tronçons.......................................................................

—

24

3.4

Pression nécessaire au départ de la canalisation d’eau chaude sanitaire................................................................................

—

26

3.5

Système de production d’eau chaude.......................................................

—

27

4.

Dimensionnement des réseaux eaux usées et eaux-vannes .......

—

29

4.1

Éléments et méthodes de calcul ................................................................

—

29

4.2

Organisation des réseaux ..........................................................................

—

32

4.3

Détermination des tronçons.......................................................................

—

33

TBA2520 - 2

et article propose la simulation d’une installation sanitaire d’un appartement. Une fois les données techniques précisées (ressources, blocs sanitaires), le réseau d’eau froide est schématisé, soit par projection orthogonale, soit par représentation isométrique, avec les canalisations horizontales et verticales et l’ensemble de l’équipement prévu. Méthode empirique, ou méthode théorique (simplifiée ou basée sur les débits probables), plusieurs approches conduisent à la détermination du diamètre de la colonne montante et de celui des tronçons. Le calcul de la pression nécessaire à l’entrée de l’appartement se fait en évaluant les pertes de charge linéaires et singulières, mais aussi celles spécifiques à chaque appareil. L‘approche est répétée à l’identique pour le réseau d’eau chaude. Là aussi, le professionnel est capable de déterminer les caractéristiques des canalisations et des éléments constituants l’ouvrage sans faire appel nécessairement aux lois fondamentales de la mécanique des fluides. Cependant, les mêmes méthodes théoriques peuvent être appliquées pour dimensionner la canalisation de départ et celles des tronçons. La pression au départ de la canalisation d’eau chaude sanitaire doit là aussi prendre en compte la somme des pertes de charge. Ensuite, le choix du système de production d’eau chaude est complexe, celui de l’énergie évidemment prépondérant mais également le mode de production (instantanée ou par accumulation), la puissance calorifique et la capacité de stockage. Basé sur le principe de la séparation des réseaux des eaux usées et eauxvannes, le réseau d’évacuation est étudié en dernier. L’estimation porte alors sur le volume des rejets.

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L'INSTALLATION SANITAIRE D'UN APPARTEMENT

1

Données de base

I - PROJET

Gaz – Les besoins en gaz sont estimés en fonction de la consommation des appareils de cuisson et de production d’eau chaude sanitaire. Le volume horaire délivré au compteur est compris entre 0,04 et 6 mètres cubes à l’heure, sous une pression de livraison de 0,5 bar. La consommation est relevée à distance par téléreport.

ARCHITECTURAL

Hypothèse – Cette simulation concerne un appartement de six pièces installé sur un plan horizontal à un niveau quelconque d’un immeuble collectif et pouvant accueillir une famille de six personnes dont deux parents et éventuellement un couple invité, soit huit personnes. On a choisi volontairement cette taille pour tenir compte de l’obligation réglementaire d’un deuxième lavabo, indépendant du bloc sanitaire principal, à partir de six pièces d’habitation. On ne s’attardera pas à préciser les caractéristiques dimensionnelles et fonctionnelles de cet appartement afin de ne pas surcharger un exposé dont l’objectif concerne d’abord l’installation sanitaire de celui-ci. En conséquence le dimensionnement du linéaire des canalisations sera précisé d’une façon arbitraire pour les besoins des calculs (pertes de charge, diamètres, débits, etc.) tout en restant vraisemblable. On notera que cette étude concerne un projet architectural dont le contenu est très voisin de celui d’une maison individuelle familiale ne comportant qu’un rez-de-chaussée.

II - DONNÉES

Électricité – L’électricité est livrée au compteur en monophasé sous une tension de 240 volts. Selon la consommation, le contrat d’abonnement peut atteindre 18 kVA. Au-delà, on doit adopter un contrat sous triphasé 400 volts, ce qui est peu probable pour un appartement. On pourra étudier l’intérêt de la production d’eau chaude sanitaire au moyen de l’énergie électrique en comparaison avec les techniques concurrentes (gaz ou eau chaude collective). Bien que l’étude du réseau électrique soit en dehors du domaine de cette étude il est évident que le choix pertinent de l’une ou l’autre de ces techniques incombe à l’installateur dans l’intérêt de l’utilisateur. Chauffage – Le chauffage est assuré par le réseau collectif de l’immeuble soit par chauffage urbain à l’aide d’un échangeur, soit par une machine thermique fonctionnant au fioul ou au gaz. À l’un ou l’autre de ces types de production est associé l’ensemble de production d’eau chaude sanitaire. Concernant la production et la distribution de l’eau chaude sanitaire, il conviendrait d’étudier les caractéristiques de l’échangeur. En ce qui concerne cette étude il suffira d’admettre que l’installation assure un niveau de température réglementaire, et la quantité d’eau chaude sanitaire, à la température de 60 °C.

TECHNIQUES PROPRES AU PROJET

A. Ressources et commodités Eau potable – L’eau potable est normalement fournie au point de livraison sous une pression allant de 1,5 à 4,5 bars. En principe la compagnie concessionnaire assure au moins une pression de 22 mCE, soit 2,2 bars dans les conduites du réseau public. En tout état de cause, la pression minimale exigée à l’entrée des appartements est de 1 bar et dans des cas extrêmes 0,7 bar, ce qui confirme l’exigence d’une hauteur d’eau de 3 mètres (0,3 bar) au-dessus du point le plus haut de l’installation (règlement sanitaire).

B. Répartition des blocs sanitaires Trois groupes – L’installation sanitaire se répartit en trois groupes : • un ensemble A à usage semi-privé : le bloc « cuisine » : – cuisine ; – salle d’eau – lingerie ;

En pratique, l’immeuble est approvisionné sous 3 bars et la pression au robinet d’arrêt de chaque appartement est comprise entre 1,5 et 4,5 bars.

• un ensemble B à usage privé : l’ensemble « salle de bains » : – salle de bains ; – salle de douche ; – cabinet de toilette ;

On admet que la consommation journalière, selon le ratio couramment admis, est de 150 litres par personne. Cette convention a pour intérêt principal de donner une valeur pratique pour la détermination des caractéristiques du réseau urbain.

• un ensemble C de commodité : l’espace « invités » : – cabinet de toilette « invités » ; – salle de douche.

La vitesse admise, comme seuil pour la détermination du niveau acoustique tolérable dans les canalisations intérieures privées, est de 1,5 m/s et de 2m/s dans les parties collectives.

Selon leur destination ces locaux sont alimentés en eau potable et en gaz de ville, pourvus des canalisations d’évacuation nécessaires (eaux usées et eaux-vannes), correctement ventilés (ventilations hautes et basses) et éventuellement climatisés conformément à la nouvelle réglementation thermique.

Les débits et le diamètre des canalisations sont calculés en fonction du nombre de points de puisage et d’un coefficient de simultanéité.

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L'INSTALLATION SANITAIRE D'UN APPARTEMENT

III - DESCRIPTION

DE L’ÉQUIPEMENT

celles-ci ; pour plus de précision les professionnels utilisent la représentation isométrique. Représentation isométrique – La caractéristique principale de l’isométrie (cf. Fig. 2) est de donner à l’échelle (1/20, 1/50, 1/100, etc.) les dimensions des canalisations selon les trois directions orthogonales (tri-directionnel) de l’espace, représentées sur l’espace plan (bi-directionnel) par trois directions divisant celui-ci en trois partie égales, valant 120° chacune. Cette représentation est plus complète mais aussi plus confuse. Pour l’étude des réseaux on lui préférera le schéma isométrique, plus technique, qui fait abstraction des éléments architecturaux.

A. Représentation schématique des réseaux Projection orthogonale – Les réseaux d’alimentation et d’évacuation sont couramment dessinés sur fond du plan d’architecte où sont déjà localisés les appareils, les chutes et les colonnes montantes. Cette représentation (cf. Fig. 1) rend compte des longueurs de canalisations dans leur partie horizontale mais reste muette quant aux valeurs verticales de

Fig. 1 : Appartement T6 – Répartition des blocs sanitaires.

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L'INSTALLATION SANITAIRE D'UN APPARTEMENT

Fig. 2 : Appartement T6 – Projection isométrique.

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L'INSTALLATION SANITAIRE D'UN APPARTEMENT

B. Inventaire des appareils

Schéma isométrique – Le schéma isométrique du réseau découle de la représentation précédente par élimination des éléments proprement architecturaux. Il offre une vision plus claire de la géométrie du réseau, il est d’une facture relativement simple et permet un bon repérage des tronçons de canalisation et leur mesure à l’échelle du plan.

La ventilation des appareils par ensemble « bloc » est détaillée au tableau 1.

Tab. 1 – Liste des appareils Ensemble A. Ensemble « cuisine »

Local a. Salle de douche

Appareils 1. Lavabo 2. Douche

b. Cabinet de toilette

3. Lave-mains

c. Cuisine

5. Lave-vaisselle

4. Cuvette W.-C.

6. Évier d. Salle d’eau – lingerie

7. Lave linge

e. Salle de bains

9. Lavabo

8. Chauffe-eau B. Ensemble « salle de bains »

10. Bidet 11. Baignoire f. Cabinet d’aisance

12. Cuvette W.-C. 13. Lave-mains

C. Espace « invités »

g. Cabinet de toilette « invités »

14. Lave-mains 15. Cuvette W.-C.

h. Salle de douche

16. Douche 17. Lavabo

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L'INSTALLATION SANITAIRE D'UN APPARTEMENT

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Dimensionnement du réseau d’eau froide

2.1 Éléments et méthodes de calcul I - SCHÉMA

réseau d’eau froide (origine et parcours des canalisations horizontales et verticales, branchements des appareils, etc.) est dessinée par l’ingénieur ou le technicien sur le plan. Cette représentation (cf. Fig. 1) rend compte des longueurs de canalisation dans leur partie horizontale mais reste muette quant aux valeurs verticales de celle-ci ; pour plus de précision les professionnels utilisent la représentation isométrique.

DES RÉSEAUX

Représentation orthogonale – Les éléments principaux des réseaux d’eau froide (canalisations horizontales et verticales, colonne montante, chutes, ballon d’eau chaude, etc.) sont repérés sur la projection orthogonale (plan d’architecte) où sont déjà localisés les appareils sanitaires. L’organisation du

Fig. 1 : Appartement T6 – Plan des réseaux d’eau froide.

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L'INSTALLATION SANITAIRE D'UN APPARTEMENT Représentation isométrique – Compte tenu de la complexité de l’installation, du parcours des canalisations et surtout de l’encombrement des symboles architecturaux cette représentation (cf. Fig. 2), plus complète mais aussi plus confuse est

non seulement difficile à lire, mais présente des risques d’inexactitude. On lui préférera le schéma isométrique ; en fait on la présente ici à titre d’exemple, pour information.

Fig. 2 : Appartement T6 – Représentation isométrique des réseaux d’eau froide.

Schéma isométrique – Le schéma isométrique des réseaux (cf. Fig. 3) découle de la représentation précédente par élimination des éléments proprement architecturaux. Il offre une vision plus claire de la géométrie du réseau, il est d’une facture relativement simple et permet un bon repérage des tronçons de canalisation et leur mesure à l’échelle du plan.

II - ESTIMATION

Pression de service – Elle est déterminée différemment suivant les intervenants autorisés : • Selon le règlement sanitaire, la hauteur d’eau est au moins de 3 mètres (0,3 bar) au-dessus du point le plus élevé de l’installation et à l’heure de pointe, même quand la pression de service dans la conduite publique est minimale. • Pour la Compagnie générale des eaux, la pression de service dans les conduites publiques n’est jamais inférieure à 22 mCE.

DES BESOINS EN EAU POTABLE

• Enfin pour le CSTB, dans les immeubles collectifs d’habitation, l’installation est conçue afin que la pression minimale à l’entrée de chaque logement soit de 1 bar (dans certains cas limites 0,7 bar).

Consommation journalière – L’estimation des besoins journaliers en eau potable se fait à l’aide d’une méthode rapide sur la base d’une consommation journalière de 150 litres par personne. On a admis que cet appartement de six pièces pouvait accueillir jusqu’à huit personnes. On aura donc une consommation journalière de : 150 × 8 = 1 200 litres.

La pression de service à l’entrée de l’appartement est au moins égale à la somme de la pression nécessaire à l’alimentation du niveau auquel se situe l’appartement par rapport au point de livraison de l’immeuble (hauteur géométrique), des pertes de charges linéaires et ponctuelles (1,15 j) et de la pression résiduelle de 3 mCE exigée par le règlement sanitaire.

Ce résultat a surtout pour intérêt de permettre le calcul des besoins dans l’immeuble et sur l’ensemble du réseau.

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Les données de base de l’installation sanitaire d’une maison d’habitation I – Projet architectural ................................................................................. A. Organisation des espaces................................................................... B. Répartition des blocs sanitaires ......................................................... II – Données techniques propres au réseau public .................................. A. Eau potable .......................................................................................... B. Électricité.............................................................................................. III – Données techniques propres à l’installation privée .......................... IV – Description de l’équipement intérieur ............................................... A. Réseaux................................................................................................ B. Inventaire et repérage des appareils ................................................. V – Inventaire des équipements extérieurs............................................... A. Adduction d’eau potable .................................................................... B. Réseaux eaux usées et eaux-vannes ................................................. C. Traitement des effluents ..................................................................... D. Récupération des eaux pluviales ....................................................... E. Stockage de combustibles .................................................................. VI – Récupération et utilisation de l’énergie solaire.................................

TBA2525 — — — — — — — — — — — — — — — —

-2 2 2 2 2 4 4 6 6 7 10 10 10 10 10 10 10

article propose la simulation d’une installation sanitaire d’une maison d’habitation isolée. L’étude doit débuter par la prise en compte des données propres au réseau public : l’eau potable, en termes de pression et de débit, mais aussi l’électricité. Dans cet exemple, l’isolement géographique limite le choix des ressources énergétiques et impose même une réserve en eau potable ainsi que le traitement et l’évacuation des effluents. Récupérer les eaux pluviales pour les injecter dans le réseau sanitaire est même prévu. L’implantation intérieure des réseaux d’eau froide, d’eau chaude sanitaire, de chauffage et d’eaux usées se fait en fonction des blocs prévus, de la répartition par niveau dans l’habitation et de l’ensemble des contraintes techniques de réalisation. Elle doit également se penser dans le but de faciliter les interventions d’entretien ou de réparation. Par contre, le poste relatif à l’adduction d’eau potable s’apparente davantage à la voirie qu’à la plomberie, il en est de même d’un projet de dessablage, de fosse septique ou de citerne de stockage. Les articles TBA 2530, TAB2535, TBA2540 et TBA2545 détaillent les aspects techniques de la mise en place de ce réseau domestique.

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L’

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TBA2525 - 1

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LES DONNÉES DE BASE DE L'INSTALLATION SANITAIRE D'UNE MAISON D'HABITATION

I - PROJET

débits, etc.) tout en restant vraisemblable. On notera que cette étude concerne un projet architectural dont le programme est notablement différent de celui d’une maison individuelle familiale courante ne comportant généralement qu’un rez-dechaussée et un étage au plus.

ARCHITECTURAL

A. Organisation des espaces Situation – Cette simulation concerne une maison d’habitation isolée, située pour la commodité de l’exposé, en milieu rural, à 200 mètres du point de livraison (cf. Fig. 1) et comprenant trois niveaux d’habitation sur sous-sol (cf. Fig. 2).

B. Répartition des blocs sanitaires L’installation sanitaire se répartit en quatre groupes qui comprennent différents éléments en fonction des étages.

Sous-sol – Il comprend :

Sous-sol (cf. Fig. 3) – Il comprend le garage-atelier, où se trouve le poste de distribution, qui est équipé d’un robinet de puisage et de siphons de sol ; la chaufferie avec les arrivées et les départs d’eau froide, d’eau chaude sanitaire, de fioul, les évacuations d’eaux usées et de vidange ainsi q’un siphon de sol ; une buanderie avec bac à laver et lave-linge ; une salle d’eau avec cuvette W.-C., lavabo et bac à douche.

• le garage-atelier ; • la chaufferie ; • la buanderie ; • une salle d’eau. Rez-de-chaussée – L’on y trouve :

Rez-de-chaussée (cf. Fig. 4) – S’y trouvent la cuisine, un ensemble à usage semi-privé, composé d’un cabinet de toilette avec cuvette W.-C. et lave-mains, et une salle d’eau avec douche, lavabo et cuvette W.-C.

• l’entrée ; • une salle d’eau ; • un cabinet de toilette ;

À l’étage (cf. Fig. 5) – Une salle de bains est équipée d’une baignoire avec lavabo et bidet, et un cabinet de toilette comprend cuvette W.-C. et lave-mains.

• la cuisine ; • le séjour.

Sous les combles (cf. Fig. 6) – Une salle d’eau avec douche et lavabo et un cabinet de toilette avec une cuvette W.-C. et un lavabo ont été installés.

Étage – Il est occupé par : • quatre chambres ;

Selon leur destination ces locaux sont alimentés en eau potable et en gaz de pétrole liquide (GPL), pourvus des canalisations d’évacuation nécessaires (eaux usées et eauxvannes), correctement ventilés (ventilations hautes et basses) et éventuellement climatisés conformément à la nouvelle réglementation thermique.

• une salle de bains ; • un cabinet de toilette. Combles – Ils sont aménagés en : • deux chambres ; • une salle de douche ;

II - DONNÉES

• un cabinet de toilette. Dimensions – L’ensemble peut accueillir habituellement cinq ou six personnes de la famille et éventuellement des parents ou invités, soit une dizaine de personnes environ. On ne s’attardera pas à préciser les caractéristiques dimensionnelles et fonctionnelles de cette habitation afin de ne pas surcharger un exposé dont l’objectif concerne d’abord l’installation sanitaire. Il suffira d’admettre que la hauteur entre chaque étage est de 2,70 mètres et que le niveau du sous-sol, partiellement enterré, est à 10 mètres au-dessus de celui du niveau de livraison. En conséquence le dimensionnement du linéaire des canalisations intérieures sera précisé d’une façon arbitraire pour les besoins des calculs (pertes de charge, diamètres,

TBA2525 - 2

TECHNIQUES PROPRES AU RÉSEAU PUBLIC

A. Eau potable Pression – L’eau potable est normalement fournie au point de livraison sous une pression allant de 1,5 à 4,5 bars. En principe la compagnie concessionnaire assure au moins une pression de 22 mCE, soit 2,2 bars dans les conduites du réseau public. En tout état de cause, la pression minimale exigée à l’entrée des habitations privées est de 1 bar et dans des cas extrêmes 0,7 bar, ce qui confirme l’exigence d’une hauteur d’eau de 3 mètres (0,3 bar) au-dessus du point le plus haut de l’installation (règlement sanitaire).

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Installation sanitaire d’une maison d’habitation Dimensionnement du réseau d’eau froide 1.

Éléments et méthodes de calcul .........................................................

2.

Détermination du branchement ..........................................................

—

3.

Détermination de la consommation réelle et calibrage du compteur .............................................................................................

—

8

4.

Détermination de la canalisation d’adduction extérieure ...........

—

12

5.

Détermination des tronçons du réseau intérieur ...........................

—

13

6.

Vérification de la pression au point le plus défavorisé................

—

26

TBA2530 - 2 3

n complément à l’article TBA2525, cet article détaille le calcul de dimensionnement du réseau d’eau froide de l’installation sanitaire d’une maison d’habitation. Les différentes représentations, orthogonales ou isométriques, du réseau sont identiques à celles mises en place pour un appartement. Par contre, l’approche diffère par les branchements, notamment la mise en place d’un regard au-dessus de la jonction reliant la partie publique et la partie privée, cette dernière incombant au propriétaire. La méthode dite des débits probables détermine le diamètre des canalisations sur la base des débits de base des appareils, établis par la norme, et du coefficient de simultanéité. La nécessité d’estimer les besoins en eau est primordiale. Une approche pratique, poste par poste, suivant le type d’appareil et leur usage probable, permet d’accéder à une valeur de consommation journalière assez fiable. Découle de cette approche le débit nominal du compteur à installer. Dans l’exemple présenté, et parce que l’habitation possède plusieurs niveaux à équiper, le réseau intérieur se calcule comme celui d’un petit immeuble. Une méthode consiste à calculer les caractéristiques des canalisations horizontales, étage par étage, en additionnant les débits instantanés et probables des appareils, d’en déduire les diamètres des branchements à chacun des niveaux, puis au final celle de la colonne montante. Cette implantation doit prendre en compte l’installation, si ce choix a été déclaré pertinent, d’une réserve en eau potable couvrant par exemple 48 heures de besoins domestiques.

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INSTALLATION SANITAIRE D'UNE MAISON D'HABITATION

1

Éléments et méthodes de calcul

I - SCHÉMA

résulte d’observations déjà anciennes concernant les habitudes des ménages. Les récentes périodes de sécheresse et les restrictions qui en ont découlé sont des avertisseurs crédibles de la nécessité d’envisager une politique familiale de l’eau plus soucieuse de l’économie des ressources.

DU RÉSEAU

Représentation orthogonale – Les éléments principaux du réseau d’eau froide (canalisations verticales, colonne montante, chutes, ballon d’eau chaude, etc.) sont repérés sur les projections orthogonales (plans d’architecte) où sont déjà localisés les appareils sanitaires (cf. Chap 2/1, Fig. 1 à 6). L’organisation du réseau d’eau froide (origine et parcours des canalisations horizontales et verticales, branchements des appareils, etc.) sera dessinée par l’ingénieur ou le technicien sur ces plans aux différents stades de l’étude. Cette représentation reste muette quant aux valeurs verticales des canalisations ; pour plus de précision, les professionnels utilisent la représentation isométrique.

L’estimation des besoins journaliers en eau potable se faisant à l’aide d’une méthode rapide sur la base d’une consommation journalière de 300 litres par personne, ayant admis que cette maison pouvait accueillir jusqu’à dix personnes, on aura donc une consommation journalière de : 300 l × 10 = 3 000 litres. Régime d’alimentation – On sera conscient du fait que l’habitation est isolée dans le milieu rural et que le régime d’alimentation est sujet à des perturbations dues à la pénurie en période de sécheresse ou simplement à des coupures pour réparation ou entretien. En conséquence, on prévoira l’installation d’une réserve dont les caractéristiques sont à définir.

Représentation isométrique – La caractéristique principale de l’isométrie est de donner à l’échelle (1/20, 1/50, 1/100, etc.) les dimensions des canalisations selon les trois directions orthogonales de l’espace (tri-directionnel), représentées sur l’espace plan (bidirectionnel) par trois directions divisant celuici en trois parties égales, valant 120° chacune. Cette représentation est plus complète mais aussi plus confuse. Dès lors qu’on dispose d’un plan de l’installation, on préférera associer à celui-ci un schéma isométrique.

Vitesse de l’eau – La vitesse admise, comme seuil pour la détermination du niveau acoustique tolérable des canalisations intérieures est de 1,5 m/s dans les parties habitables et de 2m/s dans les parties collectives.

III - MÉTHODES

Schéma isométrique – Le schéma isométrique du réseau découle de la représentation précédente par élimination des éléments proprement architecturaux. Il offre une vision plus claire de la géométrie du réseau, il est d’une facture relativement simple et permet un bon repérage des tronçons de canalisation et leur mesure à l’échelle du plan. Cette représentation sera particulièrement utile pour aider à la lecture des calculs de dimensionnement des canalisations.

II - ESTIMATION

Détermination « pratique traditionnelle » des installateurs – On notera que si pour une installation de cette importance (quatre niveaux desservis, dénivellation importante, éloignement du point de livraison) l’installateur est encore capable de déterminer, d’une manière pratique, les caractéristiques des canalisations, des appareillages et des divers éléments nécessaires à la réalisation des parties secondaires de l’ouvrage, il est dans l’obligation, pour assurer le bon fonctionnement et la meilleure économie du projet, d’adopter au moins en partie une méthode plus théorique pour le reste.

DES BESOINS EN EAU POTABLE

Consommation journalière – Il est admis que la consommation journalière, selon le ratio couramment admis en zone rurale, est de 300 litres par personne. Cette convention qui a pour intérêt principal de donner une valeur pratique pour la détermination des caractéristiques du réseau public, communal ou autre, n’a cependant pas de base scientifique et

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DE CALCUL

Méthode « théorique » classique – La méthode théorique met en pratique les lois fondamentales de la mécanique des fluides concernant l’expression de la vitesse (loi de Torricelli) et de l’énergie (théorème de Bernoulli). Les concepts mis en application sont les notions de vitesse, de débit et de pression qui permettent de déterminer les diamètres des canalisations.

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INSTALLATION SANITAIRE D'UNE MAISON D'HABITATION

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Détermination du branchement

I - DESCRIPTION

• le compteur ; • éventuellement un système de comptage à distance (téléreport).

Le branchement est composé du regard de branchement dans lequel se situent entre autres le piquage (partie publique) et le robinet d’isolement (partie privée), la canalisation d’adduction privée, et le poste de distribution, situé à l’entrée de la maison.

Le tableau 1 précise le dimensionnement des regards de branchement en fonction des diamètres de canalisation. Ainsi, pour une canalisation de 20 mm de diamètre, ils atteignent :

Partie publique du branchement – Propriété de la société de distribution concessionnaire qui en est responsable, elle est installée dans le regard de branchement (cf. Fig. 1), situé en bordure de la voie publique, visitable par les services autorisés et qui accueille :

• 1,00 m de longueur ; • 1,00 m de largeur ;

• le piquage ;

• 1,10 m de profondeur ;

• le robinet d’arrêt ;

• 1,60 m de longueur, si le regard comprend un disconnecteur.

Fig. 1 : Regard de branchement et canalisations enterrées.

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INSTALLATION SANITAIRE D'UNE MAISON D'HABITATION Tab. 1 – Dimensionnement des regards de branchement Diamètres (en mm)

Cotes (en m)

Branchement

Compteur

L

l

H

h

L sans1)

20

15

1,00

1,00

1,10

1,00

1,00

20

20

1,00

1,00

1,10

1,00

1,00

1,60

30

30

1,50

1,00

1,20

1,00

1,50

2,20

40

40

1,80

1,00

1,20

1,00

1,80

2,60

60

60

2,30

1,00

1,40

1,20

2,30

3,60

80

80

2,60

1,00

1,45

1,25

2,60

3,90

L avec1)

1) L avec ou sans disconnecteur.

Partie privée du branchement – Située elle aussi dans le regard, sa gestion incombe au propriétaire des lieux. Elle comprend :

• et éventuellement un ensemble de distribution avec nourrice et robinets d’isolement pour les différents réseaux.

• le clapet anti-retour ;

II - MÉTHODE

• et éventuellement un robinet d’isolement. Canalisation d’adduction privée – Enterrée dans une tranchée, elle relie le regard de branchement et le poste de distribution. Elle est constituée d’un tuyau en polyéthylène sous gaine de protection en polychlorure de vinyle cannelé. Des regards disposés à distance convenable, en fonction des longueurs existant sur le marché, permettent les raccordements intermédiaires et l’échange éventuel des éléments défectueux. Dans la même tranchée on pourra installer des canalisations de natures différentes (téléphone, électricité, etc.) sous réserve de l’installation de grillages avertisseurs.

SIMPLIFIÉE

Méthode de l’AFNOR – La méthode simplifiée a été proposée par l’AFNOR pour calculer rapidement le diamètre des canalisations dans les petites installations. Elle permet à partir des débits de base des appareils (convertis en unités de puisage) de déterminer le diamètre du branchement ; cette méthode est applicable jusqu’à quinze unités de puisage. Cette valeur correspond en fait l’équipement courant d’un appartement de quatre/cinq pièces. Dans le cas qui nous concerne cette limite est, de loin, dépassée. On pourra cependant en tirer partie pour la détermination des tronçons dérivés secondaires.

Le poste de distribution et de traitement, situé dans un local hors gel ou dans la maison, permet d’organiser d’une manière rationnelle le départ des réseaux secondaires et le contrôle de la qualité de l’eau et sa purification éventuelle. Il comprend :

III - MÉTHODE

• un robinet d’arrêt ;

DES DÉBITS PROBABLES

La méthode des débits probables consiste à déterminer, à partir des débits de base des appareils, le débit total instantané puis le débit probable à l’aide du coefficient de simultanéité et enfin le diamètre des canalisations.

• un groupe d’isolement disconnecteur du réseau eaux pluviales ; • un robinet de désinfection ;

Débits de base – Les débits de base sont précisés par la norme et complétés par les diamètres de branchement des appareils. Ces valeurs sont données dans le tableau 2.

• et un ensemble de détartrage et de filtrage, ce dernier restant improbable dans les cas normaux d’adduction ;

Tab. 2 – Débit de base Niveaux

Locaux

Équipement Machine thermique

Chaufferie

Poste d’eau Ballon d’eau chaude

Buanderie a. Sous-sol Salle d’eau

Garage-atelier

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Débits de base (en l/s) pour mémoire 0,33 pour mémoire

Lave-linge

0,20

Bac à laver

0,33

Lavabo

0,20

Douche

0,20

Cuvette W.-C.

0,12

Poste de distribution Poste d’eau

pour mémoire 0,33

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INSTALLATION SANITAIRE D'UNE MAISON D'HABITATION Tab. 2 – Débit de base Niveaux

Locaux

Équipement

Cuisine

Débits de base (en l/s)

Évier

0,20

Lave-vaisselle

0,10

Chauffe-eau b. Rez-de-chaussée

Salle d’eau

Cabinet de toilette

Salle de bains c. Étage

Cabinet de toilette

Salle d’eau d. Comble Cabinet de toilette

pour mémoire

Lavabo

0,20

Douche

0,20

Cuvette W.-C.

0,12

Lave-mains

0,10

Cuvette W.-C.

0,12

Baignoire

0,33

Lavabo

0,20

Bidet

0,20

Cuvette W.-C.

0,12

Lave-mains

0,10

Cuvette W.-C.

0,12

Receveur de douche

0,20

Lavabo

0,20

Lave-mains

0,10

Cuvette W.-C.

0,12

(Suite)

Débit total instantané – Il est équivalent à la somme des débits de base de tous les appareils.

Coefficient de simultanéité (Y) pour 24 appareils

Nombre d ‘appareils

Coefficient de simultanéité – Le coefficient de simultanéité est donné soit :

15

0,214

• en fonction du nombre × d’appareils par la courbe (cf. Fig. 2) ;

16

0,207

• avec la table des valeurs dont le tableau 3 donne un extrait.

17

0,200

Ainsi,

18

0,194

19

0,189

20

0,184

21

0,179

22

0,175

23

0,171

24*

0,16*

25

0,163

pour

24

appareils

ou

points

de

puisage :

On constate aussi qu’à partir de cette valeur du nombre d’appareils, le coefficient Y varie de façon asymptotique vers 0 en passant par 1 pour 80 appareils.

Tab. 3 – Coefficient de simultanéité (Y) pour 24 appareils Coefficient de simultanéité (Y) pour 24 appareils

Nombre d ‘appareils 10

0,267

11

0,253

12

0,241

13

0,231

14

0,222

Débit probable – Le débit probable est égal au débit instantané multiplié par Y : 4,44 l/s × 0,167 = 0,74 l/s Remarque On verra à la pratique de l’abaque de Flamant (droite A) que le résultat à la première décimale est tout à fait suffisant.

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INSTALLATION SANITAIRE D'UNE MAISON D'HABITATION

Fig. 2 : Valeur du coefficient de simultanéité pour 24 appareils.

Détermination du diamètre – On utilise l’abaque de Flamant (cf. Fig. 3) qui indique :

branchement doit être d’au moins 27 mm pour une perte de charge linéaire de 0,2 mCE/m.

• soit :

Le second résultat de la méthode des débits probables (vitesse maximale de l’eau dans les locaux non habités : 2 m/s) indique que le diamètre minimal du branchement doit être de 21 mm pour une perte de charge linéaire de 0,4 mCE/m. Il faut alors prendre les dispositions nécessaires pour assurer l’isolation acoustique de la conduite si elle passe dans les locaux habités.

– débit eau froide : 0,74/s ; – diamètre intérieur : 27 mm ; – pertes de charge : 0,2 mCE/m ; – vitesse de l’eau : 1,5 m/s.

La valeur pratique des diamètres est déterminée normalement à partir des résultats des calculs théoriques. L’abaque de Flamant précise sur l’échelle les diamètres des tubes en acier galvanisé (TAG) correspondants ; pour les tubes de nature différente on doit chercher dans la documentation des fabricants la valeur des dimensions existant dans le commerce. Les diamètres des cas ci-dessus correspondent aux valeurs pratiques des tubes de cuivre d’un diamètre respectif de 32.1,6 et 25.1 selon la désignation actuelle des tubes de cuivre.

• soit : – débit eau froide : 0,74 l/s ; – diamètre intérieur : 21 mm ; – pertes de charge : 0,4 mCE/m ; – vitesse de l’eau : 2 m/s. 1) La valeur des pertes de charge correspond à la somme des pertes de charges linéaires et des pertes de charges ponctuelles estimées (1,1 j).

Dans les deux cas, ces valeurs sont bien celles qui concernent le branchement au départ de l’installation intérieure. Ces résultats seraient les mêmes, puisqu’on a aucun puisage sur la canalisation d’adduction extérieure, si on les appliquait à la sortie du compteur situé très en amont.

IV - CONCLUSIONS Lecture des résultats – Le premier résultat de la méthode des débits probables (vitesse maximale de l’eau dans les locaux habités : 1,5 m/s) indique que le diamètre intérieur du

Vérifications – On sera donc attentif au fait qu’il s’agit ici d’une perte de charge « unitaire » occasionnée au droit du branchement en fonction de la vitesse, de la pression et du diamètre. On aura donc à vérifier la valeur des pertes de charge linéaires dans le réseau des canalisations après le branchement.

1) Cette droite n’est pas tracée sur la figure 3.

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Installation sanitaire d’une maison d’habitation Dimensionnement du réseau d’eau chaude 1.

Éléments et méthodes de calcul ......................................................... I – Schéma du réseau ................................................................................. II – Estimation des besoins en eau chaude sanitaire ............................... III – Méthodes de calcul .............................................................................. IV – Choix du type de réseau .....................................................................

2.

Canalisation au départ d’eau chaude ................................................ I – Appareillages au départ de l’eau chaude............................................. II – Méthode simplifiée ............................................................................... III – Méthode des débits probables............................................................ IV – Conclusions ..........................................................................................

— — — — —

7 7 7 7 8

3.

Détermination des tronçons du réseau ............................................ I – Méthode .................................................................................................. II – Détermination des tronçons et des branchements à chaque étage...... III – Détermination des diamètres de la colonne montante..................... IV – Origine de la colonne montante .........................................................

— — — — —

10 10 10 11 12

4.

Vérification de la pression au point le plus défavorisé................ I – Rappel des conditions de pression dans la colonne montante d’eau froide ................................................................................................. II – Pertes de charges linéaires dans la colonne montante d’eau chaude sanitaire – Vérification des diamètres.......................................... III – Perte de charge ponctuelle due à l’installation de production d’eau chaude sanitaire ............................................................................... IV – Pression exacte au point de livraison le plus défavorisé .................

—

19

—

19

—

19

— —

20 21

Maintien en température de l’eau chaude ....................................... I – Pertes thermiques .................................................................................. II – Évaluation de la dépense due aux pertes thermiques ....................... III – Traceur électrique ................................................................................ IV – Conclusion............................................................................................

— — — — —

22 22 23 23 23

5.

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et article fait suite à l’article TBA2530 en poursuivant le projet d’installation sanitaire d’une maison d’habitation et en présentant la conception du réseau d’eau chaude sanitaire. La représentation schématique des éléments constituant ce réseau d’eau chaude (canalisations, conduites, colonne montante, machine thermique, ballon de stockage) suit le tracé du réseau d’eau froide. L’estimation de la consommation journalière en eau chaude, de même que la température d’utilisation souhaitée et la pression à l’entrée sont des facteurs qui impactent fortement le choix du type de réseau. Pour des installations de grande importance, il n’est pas conseillé de suivre la méthode simplifiée pour le calcul des diamètres de canalisation. La méthode théorique dite des débits probables, qui s’effectue à partir des débits de base et du coefficient de simultanéité, permet une approche plus fiable. Ensuite, le calcul du réseau d’eau chaude sanitaire s’effectue sur la même approche que celui du réseau d’eau froide. Une grille de calcul fournit pour chaque type d’appareil, le débit de base, le nombre d’unités de puisage et ainsi le diamètre préconisé du branchement. Par suite, le diamètre de la colonne montante sera déduit. Au final, une vérification de la pression au point le plus défavorisé s’impose.

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INSTALLATION SANITAIRE D'UNE MAISON D'HABITATION

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Éléments et méthodes de calcul

I - SCHÉMA

une maison familiale de taille « habituelle », on peut se référer aux valeurs suivantes admises pour un appartement de 6 pièces et qui varient selon les divers organismes autorisés :

DU RÉSEAU

Représentation orthogonale – Les éléments principaux du réseau d’eau chaude sanitaire (canalisations verticales, conduites, colonne montante, machine thermique, ballon de stockage, etc.) sont repérés sur les projections orthogonales (plans d’architecte) où sont déjà localisés les appareils sanitaires (cf. Fig. 1 à 4). L’organisation du réseau d’eau chaude sanitaire (origine et parcours des canalisations horizontales et verticales, branchements des appareils, etc.) suit, pour l’essentiel, le tracé du réseau d’eau froide (cf. Fig.1 à 4, de TBA 2530 Chap .5) ; les différences essentielles de parcours se situent dans le réseau du sous-sol, l’origine du réseau étant matérialisée par le branchement sur la machine thermique, et d’autre part à l’endroit des appareils qui n’utilisent que l’eau froide.

– un accumulateur thermique d’une contenance de 300 l, selon PROMOTELEC ; – 280 l par jour, selon la Caisse des dépôts et consignations ; – un débit d’eau chaude à la sortie de 16 l/min, soit 0,27 l/s, selon Gaz de France. Dans le cas étudié ici qui comporte une dizaine de pièces d’habitation ou d’activités et qui peut recevoir une dizaine de personnes, on peut extrapoler ces données indicatives ou bien procéder à une évaluation personnalisée correspondant aux besoins exprimés par la famille. Régime d’alimentation – L’habitation étant isolée en milieu rural et le régime d’alimentation étant sujet à des perturbations dues à la pénurie en période de sécheresse ou simplement à des coupures pour réparation ou entretien, on doit envisager soit d’attendre le rétablissement du régime de l’eau froide, ou bien de prévoir une réserve d’eau chaude sanitaire sous pression dont les caractéristiques sont à définir.

Il peut être d’ailleurs intéressant d’alimenter directement la machine thermique à partir de la nourrice du poste de distribution. Cette organisation sera précisée par l’ingénieur ou le technicien sur les plans de l’architecte aux différents stades de l’étude. Cette représentation reste muette quant aux valeurs verticales des canalisations. Pour plus de précisions, les professionnels utilisent la représentation isométrique.

Vitesse de l’eau – La vitesse admise comme seuil pour la détermination du niveau acoustique tolérable des canalisations intérieures est de 1,5 m/s dans les parties habitables et de 2 m/s dans les parties collectives comme pour l’eau froide.

Représentation isométrique – La caractéristique principale de l’isométrie est de donner à l’échelle (1/20, 1/50, 1/100, etc.) les dimensions des canalisations selon les trois directions orthogonales de l’espace, représentées sur l’espace plan par trois directions divisant celui-ci en trois parties égales, valant 120° chacune. Cette représentation est plus complète mais aussi plus confuse. Dès lors qu’on dispose d’un plan de l’installation, on préférera associer à celui-ci un schéma isométrique.

Température de l’eau froide et de l’eau chaude – Habituellement, on considère que la température de l’eau froide est de 10 °C à l’entrée du réseau et celle de l’eau chaude de 60 °C au point de puisage. Ces valeurs sont tout à fait acceptables dans la plupart des cas. Mais dans des conditions climatiques rigoureuses et dans des situations géographiques particulières, on doit bien admettre que l’eau froide puisse être livrée aux alentours de 0 °C. De la même manière, la conception du réseau de distribution et du système de production de l’eau chaude peut être à l’origine de pertes calorifiques donc de chutes thermiques importantes. Heureusement, les performances des matériels existants sur le marché sont, par nature et conformément aux lois de la logique de la production industrielle, discontinues. On aura donc intérêt, une fois les calculs effectués, à choisir le matériel dont les performances sont immédiatement supérieures aux valeurs calculées car il est possible que l’efficacité d’une machine trop puissante soit illusoire et que la dépense supplémentaire consentie soit peu justifiable économiquement.

Schéma isométrique – Les schémas isométriques du réseau EC dont l’allure générale est semblable à ceux du réseau EF, découlent de la représentation précédente par élimination des éléments proprement architecturaux. Le schéma isométrique offre une vision plus claire de la géométrie du réseau. Relativement simple, il permet un bon repérage des tronçons de canalisation et leur mesure à l’échelle du plan. Remarque Cette représentation sera particulièrement utile pour aider à la lecture des calculs de dimensionnement des canalisations.

II - ESTIMATION

Outre les conditions de confort et de sécurité, la nécessité de contrôler et de limiter la température peut avoir des causes diverses :

DES BESOINS EN EAU CHAUDE SANITAIRE

Consommation journalière en eau chaude sanitaire – L’estimation des besoins journaliers en ECS n’est pas définie de façon proprement scientifique ou technique, c’est une question d’ordre culturel dont la réponse est donnée par la pratique. Pour

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– l’entartrage et la corrosion sont trois fois plus rapides lorsque la température passe de 50 °C à 55 °C, et dix fois plus rapides lorsqu’elle passe de 55 °C à 60 °C ;

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INSTALLATION SANITAIRE D'UNE MAISON D'HABITATION

Fig. 1 : Sous-sol – Distribution intérieure d’eau chaude (© ETI).

À noter

– les bactéries supportent très longtemps des températures allant jusqu’à 50 °C. Entre 50 °C et 60 °C, elles meurent en quelques heures ;

La différence de pression entre le réseau EF et le réseau EC à la sortie de l’appareil est de l’ordre de 5 m CE et que, sans dispositions appropriées, cela peut influencer la qualité du réglage du niveau de température à la sortie des mélangeurs ou des mitigeurs.

– les pertes de chaleur sont d’autant plus importantes que les températures sont plus élevées dans les canalisations. En règle générale, une température d’utilisation de 55 °C pour la cuisine et de 45 °C pour la salle de bains est considérée comme un bon compromis.

III - MÉTHODES

On tiendra aussi compte que les performances et les dimensions des matériels existants sur le marché sont, par nature et conformément aux lois de la logique de la production industrielle, discontinues et par suite différentes des valeurs théoriques données par le calcul.

DE CALCUL

Méthode « théorique » classique – La méthode théorique met en pratique les lois fondamentales de la mécanique des fluides concernant l’expression de la vitesse (loi de Torricelli) et de l’énergie (théorème de Bernoulli) et de la thermique, pour ce qui concerne la production et la conservation de la chaleur nécessaire de l’eau chaude. Les concepts mis en application sont les notions de vitesse, de débit et de pression, de pouvoir calorifique, d’échange et d’isolation thermique, etc., qui permettent de déterminer les diamètres des canalisations et les caractéristiques des équipements.

Pression – La pression résiduelle au point le plus élevé est comprise entre 0,7 et 1,5 bar. La pression à l’entrée doit être suffisante pour compenser les pertes de charge occasionnées par le générateur, estimées à 5 m CE, valeur à contrôler dans les documents techniques du fabricant.

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Fig. 2 : Rez-de-chaussée – Distribution intérieure d’eau chaude (© ETI).

IV - CHOIX

L’installation est beaucoup plus onéreuse (doublage de la canalisation, pompe, régulation), mais l’économie d’énergie importante et le confort sont plus satisfaisants.

DU TYPE DE RÉSEAU

Réseau ramifié simple – Il est constitué de la colonne montante et des tronçons de distribution horizontaux (conduites). Le puisage se fait aux appareils à l’aide de robinets mélangeurs ou de mitigeurs. Le temps d’arrivée de l’eau chaude dépend :

Si le bouclage de l’eau chaude s’est fait pendant un temps par thermosiphon, c’est-à-dire grâce à la seule force ascensionnelle de l’eau chaude, cette technique a été abandonnée en raison du coût de l’installation et des frais d’entretien. Le principe du bouclage de l’eau chaude sanitaire est généralement réservé à des réseaux caractérisés par une longueur relativement importante de canalisation.

– de l’éloignement de la source ; – du temps d’interruption de la circulation de l’eau chaude dans la canalisation ; – de la qualité de l’isolation thermique.

La décision ne peut se faire qu’en étudiant la rentabilité de l’installation.

C’est l’installation la plus simple mais la plus inconfortable et la plus consommatrice d’énergie en l’absence d’isolation thermique efficace.

Eau chaude mitigée – L’eau chaude à la température de puisage (45 °C à 55 °C) est préparée à partir des réseaux EF et EC à l’aide de mitigeurs thermostatiques. Le retour d’eau mitigée se fait vers le groupe de préparation d’eau chaude.

En effet, après puisage, l’eau se refroidit rapidement dans la canalisation, même isolée. Cette eau non utilisée et chauffée en pure perte correspond à une perte d’énergie, à une perte d’eau froide (celle qui s’est refroidie dans la conduite) et de temps (le temps nécessaire à l’arrivée de l’eau chaude au point de puisage).

L’installation de réservoirs de mélange sur le réseau d’eau mitigée permet conjointement de :

Réseau ECS bouclé – La colonne montante est doublée par une canalisation de retour d’eau chaude dont la circulation est régulée par une sonde thermique. La réponse au puisage est immédiate et la perte calorifique minimale avec une isolation efficace.

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– compenser le temps de réponse des matériels ; – éliminer en partie les perturbations dues aux variations du réseau primaire d’eau froide.

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Fig. 3 : Premier étage – Distribution intérieure d’eau chaude (© ETI).

Ce type d’installation est surtout réservé à des collectivités. Il peut se concevoir sous certaines réserves et, bien qu’il soit très onéreux, pour équiper les immeubles d’habitation privés, de caractère familial.

de la chaleur) dans le réseau de base (colonne montante et tronçons horizontaux). Considérant la longueur relativement importante de canalisation (environ 15 à 20 mètres selon le parcours du réseau) et le fort niveau d’utilisation (8 à 10 personnes), et pour éviter des frais d’installation peut-être trop élevés dans le cas de l’installation d’un réseau d’eau mitigée, nous choisirons pour hypothèse le principe du réseau ECS bouclé.

S’il est toujours possible de décider a priori de l’organisation d’un réseau ou, plus souvent et plus simplement par l’effet d’un acquis professionnel, l’argument économique influe sur une décision objective dépendante des caractéristiques de l’écoulement de l’eau chaude (débit – pression – conservation

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Installation sanitaire d’une maison d’habitation Dimensionnement des réseaux eaux usées et eaux vannes 1.

Éléments et méthodes de calcul ......................................................... I – Domaine et limites de l’étude ............................................................... II – Schéma du réseau ................................................................................ III – Gestion des rejets ................................................................................ IV – Méthodes de calcul..............................................................................

2.

Organisation des réseaux ..................................................................... I – Types et localisation des réseaux ........................................................ II – Collecteurs secondaires........................................................................ III – Chutes et ventilations ......................................................................... IV – Collecteurs principaux ........................................................................

— — — — —

7 7 7 7 10

3.

Détermination des canalisations d’évacuation .............................. I – Calcul du diamètre des eaux vannes.................................................... II – Détermination des canalisations d’eaux usées .................................. A. Méthode............................................................................................... B. Étude des collecteurs secondaires..................................................... 1. Branchements sur la chute A-D ...................................................... 2. Branchements sur la chute E-G ....................................................... C. Étude des chutes d’eaux usées et des eaux vannes......................... D. Étude des collecteurs primaires ....................................................... III – Conclusion ............................................................................................

— — — — — — — — — —

11 11 11 11 12 12 13 13 14 17

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n traitant la conception du réseau des eaux usées et eaux vanne, cet article complète la présentation des articles TBA2530 et TBA2535 dédiés à l’installation sanitaire d’une maison d’habitation. Il décrit les chutes, les collecteurs secondaires des différents niveaux, jusqu’au collecteur primaire. Les éléments principaux du réseau d’évacuation sont repérés sur le schéma réalisé lors des étapes précédentes. L’estimation du volume des rejets s’effectue sur la base des mêmes méthodes que pour l’eau froide et chaude. Les exigences réglementaires imposent une évacuation des eaux en système séparatif, les eaux usées et les eaux vannes de chaque étage étant évacuées dans des chutes séparées. Une méthode de calcul théorique est préférable à une approche empirique, elle garantit une meilleure économie. La détermination des débits dans les collecteurs est facilitée par la lecture d’abaques établis par les fabricants, mettant en application les théorèmes directement inspirés de la mécanique des fluides. La longueur des collecteurs secondaires doit être limitée, ainsi que celle de l’évacuation, en particulier pour les eaux vannes. Ensuite, l’habitation a été déclarée isolée en milieu rural, donc non desservie par le réseau d’assainissement public. L’installation d’un système de traitement et d’évacuation, conforme aux exigences de santé publique et de protection de l’environnement, s’avère donc obligatoire.

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INSTALLATION SANITAIRE D'UNE MAISON D'HABITATION

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Éléments et méthodes de calcul

I - DOMAINE

ET LIMITES DE L’ÉTUDE

plus confuse. Dès lors qu’on dispose d’un plan de l’installation, on préférera associer à celui-ci un schéma isométrique.

Il s’agit d’étudier les réseaux d’évacuation des eaux usées et des eaux vannes appartenant strictement à l’habitation, à l’exclusion des eaux pluviales. Ce choix peut se justifier par le fait que les eaux pluviales provenant du toit de la maison sont évacuées par l’extérieur, qu’elles concernent le lot « couverture » et qu’elles participent immédiatement du réseau d’assainissement. Ce choix est aussi justifié par la situation de l’habitation au sein d’un ensemble étendu de réseaux privés extérieurs ; on pourrait considérer les choses différemment si celle-ci était située en milieu urbain ou dans un lotissement.

Schéma isométrique – Le schéma isométrique du réseau découle de la représentation précédente par élimination des éléments proprement architecturaux. Il offre une vision plus claire de la géométrie du réseau. Relativement simple, il permet un bon repérage des tronçons de canalisation et leur mesure à l’échelle du plan. Cette représentation sera particulièrement utile pour aider à la lecture des calculs de dimensionnement des canalisations.

III - GESTION

Cette partie dite « réseaux eaux usées et eaux vannes » concernera donc les collecteurs secondaires des différents niveaux, les chutes EU et EV, et la partie intérieure à la construction des collecteurs primaires, installés dans le vide sanitaire, jusqu’aux regards de branchement, dans la limite de 0,50 m autour de celle-ci, à partir de laquelle s’étend le domaine du lot « assainissement ».

II - SCHÉMA

Estimation rapide du volume des rejets – L’essentiel de l’eau potable est utilisé par les occupants de la maison pour les besoins sanitaires (lessive, vaisselle, soins corporels, lavage des aliments, etc.), relativement peu pour la préparation de la cuisine et pour la boisson. Le dimensionnement des canalisations se fait donc de la même manière que pour les réseaux d’alimentation à l’aide de la méthode des débits probables calculés à partir des débits de base et du coefficient de simultanéité. En revanche, en place des notions de pression et de vitesse, on trouve, dans les méthodes de calcul pratique, celles de pente de la canalisation ou de temps d’écoulement. La notion de volume des rejets n’a de sens que pour leur traitement et leur épuration.

DU RÉSEAU

Représentation orthogonale – Les éléments principaux des réseaux d’évacuation (canalisations verticales, chutes, descentes et branchements) sont repérés sur les projections orthogonales (plans d’architecte) où sont déjà localisés les appareils sanitaires et les mécanismes de traitement (cf. Fig. 1 à 4). L’organisation des réseaux (origine et parcours des canalisations horizontales et verticales, branchements des appareils, etc.) qui, pour l’essentiel, suit les tracés des réseaux d’alimentation (cf. Fig.1 à 4, TBA 2530 chap. 5) sera dessinée par l’ingénieur ou le technicien sur les plans de l’architecte aux différents stades de l’étude. Cette représentation reste muette quant aux valeurs verticales des canalisations ; pour plus de précision, les professionnels utilisent la représentation isométrique.

On a évalué les besoins journaliers en eau potable, en s’aidant de méthodes diverses, à 2 630 litres par jour (cf. Tab. 3 TBA 2530 chap. 3). On a vu que le résultat de ce calcul était cohérent avec l’estimation donnée à l’aide d’une méthode rapide sur la base d’une consommation journalière de 300 litres par personne. Ayant admis que cette maison pouvait accueillir jusqu’à 10 personnes, on pourra donc évaluer un volume quotidien maximal d’effluents de 3 000 litres par jour environ, afin de prendre en compte le débit des périodes de pointe. Débits de base – Les débits de base pour l’évacuation des appareils sont précisés par la norme et complétés par les diamètres de branchement des appareils. Ces valeurs sont données dans le tableau 1 pour les appareils domestiques courants. On y précise, pour chaque sorte d’appareil, les débits en litres par minute ou par seconde et les diamètres des raccordements en cuivre ou en PVC.

Représentation isométrique – La caractéristique principale de l’isométrie est de donner à l’échelle (1/20, 1/50, 1/100, etc.) les dimensions des canalisations selon les trois directions orthogonales de l’espace, représentées sur l’espace plan par trois directions divisant celui-ci en trois parties égales, valant 120° chacune. Cette représentation est plus complète mais aussi

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DES REJETS

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Fig. 1 : Sous-sol – Évacuation des eaux vannes et des eaux usées (© ETI).

Système d’évacuation des rejets – On considère que l’évacuation des rejets se fait en système séparatif dans l’immeuble, c’est-à-dire que les eaux usées et les eaux vannes de chaque étage sont évacuées dans des chutes séparées. Les eaux pluviales provenant du toit seront étudiées et calculées dans un réseau particulier de l’assainissement.

Tab. 1 – 413∆Ö des appareils sanitaires

Appareils Lave-vaisselle

Cuivre

0,40

36.1

Bidet, lave-mains Douche

Diamètres pratiques en mm

Débits de base len l/s

PVC

Rappel

32.1 0,50

Urinoir Machine à laver le linge

0,65

Lavabo

0,75

Évier, bac à laver

36.1

40.3,2

Strictement parlant, le « système séparatif » s’applique à la séparation des eaux pluviales et des eaux usées et vannes dans les réseaux d’assainissement et on emploie ici cette expression par facilité.

50.3,2

Du fait que l’habitation est isolée dans le milieu rural et qu’elle n’est pas desservie par le réseau d’assainissement public, on doit envisager l’installation de systèmes de traitement et d’évacuation ou d’épandage autonomes conformes aux exigences de santé publique et de protection de l’environnement.

36.1 32.1 36.1

Baignoire

1,20

Cuvette WC

1,50

40.1

100.3,2

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Fig. 2 : Rez-de-chaussée – Évacuation des eaux vannes et des eaux usées (© ETI).

Vitesse d’écoulement des effluents – La vitesse admise, comme seuil pour la détermination du niveau acoustique tolérable des canalisations intérieures, est de 1,5 m/s dans les parties habitables et de 2 m/s dans les parties collectives. Les vitesses sont prises en compte, en pratique, dans les documents et abaques des fabricants en fonction du débit, de la pente et du taux de remplissage pour chaque diamètre courant commercialisé, et correspondent à l’établissement d’un régime d’écoulement laminaire qui est forcément perturbé par les accidents de parcours du fluide dans les canalisations et, en particulier, dans les chutes, et aux changements de direction. Ces vitesses concernent bien le niveau acoustique dans les branchements et les collecteurs, et non les vitesses d’autocurage dont il est question pour les collecteurs des réseaux d’assainissement. Cependant, les risques d’engorgement dans les réseaux d’évacuation d’eaux vannes et même d’eaux usées, normalement moins turbides, sont réels et il sera prudent de prévoir des bouchons de dégorgement bien situés et à des distances convenables.

tion des réseaux, pose le problème du dimensionnement des appareils de séparation des graisses et du traitement biologique des effluents en fonction du temps de réponse. On doit donc évaluer le débit de chaque type d’effluent. Les eaux usées convenablement traitées en constituent la plus grande partie mais peuvent être mises en réserve pour arrosage ou évacuées vers un exutoire naturel sans grande difficulté. Quant aux eaux vannes qui représentent un débit de 250 litres par jour pour 5 cuvettes, elles conditionnent impérativement les caractéristiques dimensionnelles et fonctionnelles de la fosse septique et du plateau bactérien. En pratique, si on admet qu’une fosse septique desservant 7 à 8 pièces d’habitation peut contenir un volume de 2 000 litres d’effluent à la cadence de 250 litres par jour, cela signifie que le travail des bactéries s’effectue en 8 jours. Cela pose la question de la régularité de son approvisionnement : si le débit est trop important, l’effluent n’est pas complètement traité, si le débit est insuffisant ou interrompu pendant trop longtemps, les bactéries n’étant plus alimentées disparaissent et on doit procéder au curage de la fosse avant réutilisation. Cet inconvénient est fréquent dans le cas des résidences secondaires en raison de l’irrégularité de l’utilisation.

Traitement des effluents – Le choix de la séparation des eaux vannes des eaux usées, outre la question de l’organisa-

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Installation sanitaire d’une maison d’habitation Dimensionnement du réseau d'assainissement 1.

Éléments et méthodes de calcul ......................................................... I – Objectifs, domaine, moyens.................................................................. II – Évaluation des précipitations d’eaux pluviales sur les surfaces maçonnées .................................................................................................. III – Évaluation des précipitations d’eaux pluviales « foraines »............. IV – Méthodes de calcul du débit de base................................................. V – Méthodes de détermination des collecteurs « forains » ...................

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3 3 4 5

2.

Organisation des réseaux...................................................................... I – Collecteurs extérieurs des eaux usées et des eaux-vannes ............... II – Représentation du réseau .................................................................... III – Évacuation des effluents domestiques............................................... IV – Évacuation des eaux pluviales ...........................................................

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8 8 8 8 10

3.

Détermination des canalisations d’assainissement ...................... I – Dimensionnement des collecteurs « eaux-vannes »........................... II – Dimensionnement des collecteurs « eaux usées » ............................ III – Dimensionnement des eaux pluviales « domestiques » .................. IV – Eaux pluviales « foraines » .................................................................

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13 13 13 14 16

4.

Installations et mécanismes de traitement ..................................... I – Objet de l’étude ...................................................................................... II – Traitement des eaux résiduelles et pluviales et épandage................ III – Installations concernant le traitement mécanique des effluents ..... IV – Mécanismes concernant le traitement biologique et chimique des effluents ....................................................................................................... V – Captage et récupération des eaux de ruissellement.......................... VI – Mise en réserve des eaux pluviales foraines.....................................

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25 25 25 25

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26 27 28

e réseau d’assainissement d’une maison d’habitation a pour fonction de collecter tous les rejets liquides, plus ou moins turbides, constitués par les eaux usées, les eaux pluviales et les eaux vannes après qu’elles aient subi des traitements appropriés. L’évaluation du volume et du débit d’eaux pluviales domestiques, captées par la toiture et les terrasses, est calculée en fonction du site et de la situation. Il doit prendre en compte la capacité de rétention des surfaces arrosées. Cette valeur renseigne directement sur la pertinence d’installer ou non un système de récupération. Les eaux pluviales foraines sont constituées par les précipitations sur les aires de nature agricole non construites, prairies ou champs drainés. Le choix du traitement des effluents dépend de leur nature et du regroupement choisi. Le cas le plus efficace est celui d’un traitement séparé des eaux usées et des eaux vannes, c’est par contre le plus complexe et le plus onéreux. Les séparateurs de sable et à graisse appartiennent aux traitements mécaniques, à l’inverse des mécanismes chimiques et biologiques mis en jeu dans les fosses septiques et les plateaux bactériens. La capacité de ces systèmes est à adapter au vu de l’ensemble des paramètres déterminés au préalable lors de l’étude de l’installation sanitaire de cette habitation.

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Éléments et méthodes de calcul

I - OBJECTIFS,

DOMAINE, MOYENS

deuxième cas, ils font partie du « lot assainissement ». La séparation des lots est matérialisée par un regard de jonction qui en même temps permet la visite et le nettoyage de la canalisation et qui est situé par convention à 50 cm de la limite extérieure du bâtiment.

Données à l’origine du réseau – Dans un premier temps il s’agit d’étudier les moyens d’évacuer des fluides plus ou moins turbides, de provenances diverses, après des traitements appropriés, vers un exutoire final qui peut être matérialisé de plusieurs façons (champ d’épandage, puisard, égout ou tout exutoire naturel tel qu’un plan d’eau, un ruisseau ou une rivière). La deuxième préoccupation dans une installation bien conçue ressort également de l’écologie et de l’économie du système, il s’agit de la conservation des éléments traités à fin d’utilisation ultérieure.

Les caractéristiques des appareillages (dégraisseur, fosse septique, décanteur-digesteur, etc.) dépendent à la fois du débit des effluents et du temps nécessaire à l’accomplissement du processus du traitement (décantation, dégraissage, action bactériologique et oxygénation). L’exutoire est un terme général qui peut aussi bien convenir à un réseau d’évacuation par conduite, drainage, épandage et même comprendre une installation de stockage (réservoir ou bassin) en prévision d’usages divers. Le dimensionnement de ces ouvrages dépendra évidemment de l’utilisation qu’on entend faire de l’eau qu’on pense pouvoir récupérer.

Le réseau d’assainissement extérieur « collecte », par définition, tous les rejets solides ou liquides qu’on peut évacuer par voie humide après un premier traitement (décantation, dégraissage, filtrage, etc.), c’est le cas pour les eaux usées et les eaux pluviales ; le cas des eaux-vannes exige des traitements plus sophistiqués (fosse septique, plateau bactérien, etc.). Chacun de ces réseaux, ponctué d’événements divers, propres à sa nature, rejoint les autres vers l’exutoire, c’est le cas le plus courant mais on peut aussi imaginer que l’évacuation se fasse en des endroits différents pour des raisons de facilité d’installation.

Collecte des eaux pluviales – Nous étudions ici de quelle façon l’apport éventuel des précipitations peut contribuer aux besoins en eau pour les activités extérieures telles que le jardinage, les plantations diverses, l’entretien et le nettoyage des espaces ou des matériels, etc. On envisage donc de réaliser un réseau spécialisé de collecte et la mise en réserve des eaux pluviales provenant de la toiture et des terrasses dallées ou pavées, mais aussi un réseau de captage des eaux de ruissellement précipitées sur une partie des terrains avoisinants, celles-ci étant conduites vers la réserve par des canaux ouverts (fossés), des tuyaux collecteurs ou des drains.

En général, l’organisation des réseaux et le calcul des canalisations et des appareillages relèvent des méthodes applicables aux réseaux ramifiés dotés d’un régime d’écoulement gravitaire sans pression. Le système d’évacuation et de traitement pourrait être unitaire, c’est-à-dire regroupant toutes les eaux avant traitement en particulier les eaux-vannes et les eaux usées. On étudiera ici les conditions d’installation suivant les principes du système strictement séparatif en raison de l’utilisation optimale qu’on entend faire des effluents.

À partir de ces données on aura à déterminer la section des collecteurs, les caractéristiques des appareillages, l’organisation et le dimensionnement de l’exutoire.

Ces eaux « naturelles », une fois mises en réserve, sont réputées « propres » après traitement mais « non potables » au sens de la réglementation. Ce qui implique la séparation absolue de ce réseau forain du réseau d’eau potable public. Cependant, on pourra prévoir une alimentation de la réserve ou d’une partie de celle-ci par le réseau public pour pouvoir satisfaire aux besoins extérieurs en cas de nécessité, au moyen d’un dispositif assurant le « non-retour » vers le réseau public d’eau potable. On sera donc amené à calculer le débit des eaux provenant des espaces bâtis (la couverture et les quatre terrasses dallées) réputées propres et celles qui proviennent des bassins de concentration forains dont les caractéristiques physiques et chimiques (teneur en minéraux, turbidité, etc.) et les caractéristiques biologiques (teneur bactériologique) peuvent poser des problèmes d’utilisation.

Le terme de « collecteur » s’entend pour les canalisations d’allure horizontale, tant pour les tronçons secondaires situés dans les étages que pour les canalisations situées dans le sous-sol, en aval des chutes. Il s’agit ici des collecteurs intérieurs ou extérieurs qui, partant des pieds des chutes, conduisent les effluents vers les appareils de traitement. Ces collecteurs sont installés dans le vide sanitaire de la construction ou enterrés à l’extérieur ; dans le premier cas, ils sont généralement attribués au « lot plomberie » ; dans le

Approche « systémique » – On peut, sans beaucoup de risques, imaginer qu’une telle installation n’a que peu de chance d’être « économique » dans la conception marchande habituelle du terme et que son intérêt n’est que d’ordre pratique au moment de l’utilisation et d’ordre écologique au sens de l’économie des ressources naturelles. Il faut cependant garder à l’esprit la dimension « systémique » des potentialités qu’offre ce choix dans de nombreux domaines dont l’examen n’est pas de notre propos mais qui pourraient contribuer à l’autonomie

Réseaux extérieurs des eaux usées et des eaux-vannes – Le débit probable à prendre en compte pour ces canalisations est celui qui a été calculé précédemment (cf. TBA 2540 Chap. 3) : • pour les eaux-vannes : 2,68 l/s ; • pour les eaux usées : 1,68 l/s pour A – H + 1,64 l/s pour G – H.

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INSTALLATION SANITAIRE D'UNE MAISON D'HABITATION de l’habitation et de ses dépendances, régulation hydrologique et hydraulique mais aussi mise en valeur des diverses ressources (capacité thermique, hydroélectricité, pisciculture, etc.) induites par la présence de l’eau en quantité.

de 20 minutes. Ce qui signifie qu’on peut remplir la citerne à l’occasion d’un orage d’été, donc subvenir aux besoins de l’exploitation pour deux jours, ce qui nous ramène au précédent calcul des besoins en eau froide. On peut être surpris par l’importance des volumes qui peuvent être recueillis en si peu de temps. En fait cela correspond à une hauteur de 6 mm d’eau. Ce qui reste raisonnable, pour une pluie d’orage, quand on sait que la quantité annuelle de précipitation pour la zone de moyenne montagne où l’on pourrait se trouver est de 1 200 à 1 500 mm, soit 100 mm/mois environ.

II - ÉVALUATION DES PRÉCIPITATIONS D’EAUX PLUVIALES SUR LES SURFACES MAÇONNÉES Méthode de calcul – L’évaluation du volume et du débit eaux précipitées est calculée en fonction du site et de la situation selon les régions. Elle fait l’objet de nombreuses règles de calcul prenant en compte les caractéristiques du bassin de collecte des eaux pluviales (superficie, pente, morphologie, nature, géologie, etc.) qui sont exposées en TBA 2515 Chap.1-VII. D’une manière générale le volume d'eau (Qt) recueilli se calcule à l’aide de la formule suivante : Qt = C × D × t × S.

On peut donc en conclure que la récupération des eaux pluviales est certainement, non seulement possible, mais peutêtre économiquement justifiée.

III - ÉVALUATION DES « FORAINES »

PRÉCIPITATIONS D’EAUX PLUVIALES

Donnée de base : la pluie décennale – La caractéristique première des précipitations atmosphériques étant l’irrégularité, on est amené, à titre préventif, à déterminer plus ou moins empiriquement la quantité d’eau pluviale à évacuer lors de précipitations exceptionnelles survenant pendant les orages d’été. Ce fut, à l’origine, la préoccupation des ingénieurs des Ponts et chaussées qui devaient prévenir l’inondation des sites urbains. Il s’agissait alors de dimensionner les canalisations d’évacuation pour une dépense raisonnable au regard du montant des dégâts prévisibles en cas de sinistre. Finalement, la règle adoptée pour l’évaluation des débits à prendre en compte pour le calcul des sections fut d’admettre comme critère de base, à partir de données statistiques, « la pluie décennale » qui correspond à la plus forte précipitation relevée depuis dix ans. Il est clair que lors des précipitations moins exceptionnelles, le terrain et la végétation absorbent la plus grosse partie des eaux superficielles.

Les valeurs de ces variables que nous retiendrons dans cet exemple, tout en gardant à l’esprit que les contraintes réglementaires dont les textes font état se rapportent, en principe, à l’évacuation des eaux pluviales à l’intérieur des bâtiments privés et à de petites surfaces « domestiques » extérieures, sont les suivantes : • volume (Qt) : litres • surface (s) : m2 • débit (D) : 3 l/minute/m2 ; • durée maximale de précipitation : 20 minutes ; • coefficient réducteur (C) : – toiture : C = 1 ; – chaussée, trottoir, pavage : C = 0,9 ; – épaisseur de terre de 0,80 à 1,00 m : C = 0,8.

Couverture – Le toit en bâtière de la maison est couvert en schiste, les eaux pluviales sont évacuées par les gouttières et deux descentes au droit des pignons :

Dans l’état d’une pluviosité exceptionnelle, supérieure à la pluie décennale, il est admis que le collecteur refluera et ne pourra absorber l’excès d’apport. Cette donnée de base (la pluie décennale) est pondérée par des coefficients correspondant à la nature et à la morphologie du bassin. On en déduit deux valeurs pratiques qui permettent le calcul du débit :

• surface horizontale de la toiture (S) : 60 m2 ;

• le coefficient de ruissellement ;

• débit (D) : 3 l/minute/m2 ;

• l’intensité moyenne de précipitation.

Le coefficient réducteur (C) permet de tenir compte de la capacité de rétention des aires arrosées en fonction de leur nature.

• coefficient réducteur (C) : 1 ; • durée de précipitation (t) : 20 minutes.

A. Coefficient de ruissellement (Cr)

Le volume d’eau recueilli par la toiture est donc équivalent à :

Valeurs du coefficient – Le coefficient de ruissellement (Cr) d’une aire arrosée caractérise sa capacité de rétention, il s’exprime par le rapport de la quantité d’eau qui ruisselle à la quantité d’eau précipitée. Il entre dans le calcul du débit à prendre en compte pour le dimensionnement des conduites. On admet couramment les valeurs suivantes selon qu’il s’agit d’espaces peu construits et constitués de dévers drainés :

Qt = 1 × 3 × 20 × 60 = 3 600 litres. Terrasses – Il s’agit des quatre terrasses d’agrément entourant la maison et pouvant être assimilées à un pavage (C = 0,9), on admet qu’on a une superficie de 240 m2, par le même calcul on recueille donc : • terrasse nord-ouest Qno = 0,9 × 3 l × 20 minutes × 80 m2 = 4 320 l ;

• surfaces gazonnées : 0,05 à 0,20 ;

• terrasse nord-est Qne = 0,9 × 3 l × 20 minutes × 45 m = 2 430 l ;

• surfaces boisées : 0,05.

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• terrasse sud-est Qse = 0,9 × 3 l × 20 minutes × 75 m2 = 4 050 l ;

B. Intensité moyenne de précipitation

• terrasse sud-ouest Qso = 0,9 × 3 l × 20 minutes × 40 m2 = 2 110 l. Soit volume total pour les quatre terrasses d’agrément : 12 960 litres.

Définition – Une précipitation d’eau pluviale est caractérisée par son intensité et sa durée, les plus courtes étant habituellement les plus intenses. L’expression de l’intensité dépend de la méthode de calcul. En pratique, l’intensité moyenne de précipitation est définie statistiquement en fonction des conditions locales par le « temps de concentration ».

Considérations concernant la possible quantité d’eau récupérable – Le calcul précédent fait apparaître qu’on peut récupérer (couverture et terrasses) un volume approximatif de 16 m3 d’eau de pluie lors d’une forte précipitation d’une durée

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INSTALLATION SANITAIRE D'UNE MAISON D'HABITATION Le temps de concentration d’un bassin – Il correspond à la durée nécessaire à la pluie pour ruisseler depuis le point le plus éloigné (en durée d’écoulement) jusqu’au collecteur d’évacuation calculé pour chaque collecteur et son expression est la suivante : Tc = t1 + t2.

Coefficient γ pour bassins allongés ou très ramassés – L’expression générale de l’intensité moyenne de précipitation est établie pour un bassin, « réputé moyennement allongé », dans lequel le rapport du plus long parcours de l’eau (E) au côté du carré dont l’aire (A) est égale à celle du bassin, est telle que :

Avec : • t1 : temps de ruissellement depuis les toits, aires, dévers, etc., jusqu’au branchement généralement : t1 = 5 min ; • t2 : temps de parcours de l’eau dans le branchement jusqu’au collecteur, t2 = D/U est déterminé par la longueur du branchement depuis l’entrée (avaloir, bouche, regard, etc.) jusqu’au collecteur :

Dans la pratique, pour tenir compte de la forme plus ou moins allongée du bassin, on applique à l’expression de l’intensité la correction du coefficient correcteur γ dont le tableau 6 de TBA 2515 Chap. 1 donne les valeurs, l’expression corrigée de l’intensité moyenne de précipitation devient donc :

– D : distance en mètres ; – U : vitesse en secondes ; généralement 1 m/s, d’où : Tc = 5 + D/60 exprimé en minute, avec U = 1 m/s.

i × γ = γ × K1 / (Tc + K2) × 60 en litres par hectare et par secondes. Coefficient λ de fréquence – Si on veut prendre quelque précaution pour le fonctionnement efficace de l’ouvrage dans le temps, on est amené à se référer aux événements passés. C’est pourquoi on se réfère (probablement par analogie avec la notion de garantie décennale) à la « pluie décennale ».

On admet comme hypothèse de travail que le bassin de concentration a une superficie de 5 hectares et que la distance à parcourir jusqu’au branchement du collecteur est de 300 mètres. Le temps de concentration est donc : Tc = 5 + 300/ 60 = 10 minutes.

Ceci signifie qu’on se contente de la référence à dix ans, ce qui peut être suffisant pour une installation de durée de vie relativement courte. En revanche, si on veut adopter une attitude plus prudente, sans toutefois prétendre à une garantie absolue en raison du caractère imprévisible et irrégulier des perturbations atmosphériques sur la longue durée, on est amené à choisir une période de référence plus longue. Le critère pour l’évaluation des débits sera la « pluie à vingt, trente voire cent ans » dont on devra trouver le débit dans les archives locales. Le coefficient λ permet d’adapter la valeur du débit de la « pluie décennale » (coefficient λ = 1) à la durée de vie souhaitée de l’ouvrage. L’expression générale corrigée est donc :

L’intensité moyenne de précipitation (i) – Elle est équivalente à : i = K1 / [(Tc + K2) × 60] en litres par hectare et par seconde, avec K1 et K2 étant des constantes d’origine statistiques définies localement. Soit en région de moyenne montagne (Cantal) avec : • K1 = 1 200 000 litres par hectare et K2 = 10 minutes ; • i = 1 200 000 /[(5 + 300/60) +10] × 60 ; • i = 1 200 000 / [(5 + 5) + 10] × 60 ; • i = 1 200 000 / 1 200 = 1 000 litres par hectare et par seconde. Plus rapidement, en reprenant les formules données en TBA 2515 Chap. 1 :

en litres par hectare et par seconde.

i = 1 200 000 / (D + 900) en litres par hectare et par seconde.

D. Évaluation de la quantité d’eau récupérable

i = 1 200 000 / (300 + 900) = 1 000 l/ha/s.

Bassin de rétention – Il s’agit comme on l’a déjà signalé de la quantité d’eau pluviale précipitée en temps d’orage pendant 20 minutes sur une aire de 5 hectares. On pourra donc récupérer en appliquant un coefficient de ruissellement de 0,10, correspondant à la nature d’une prairie :

Ou bien d’une autre manière : i = 1 200 000 / [(D / 60) + 15] en litres par hectare et par minute ; i = 1 200 000 / [(300 / 60) + 15] = 60 000 l/ha/minute.

60 000 × 20 × 5 × 0,10 = 600 000 litres.

C’est-à-dire que (i) peut aussi s’exprimer en litres par mètre carré par minute, alors (i) est équivalent à 6 litres/m2/minute.

Ce qui correspond à une réserve dont les dimensions pourraient être de (15 × 8 × 5) qu’il est possible de réaliser en pleine terre sous forme d’un bassin de rétention relié à une citerne dont les dimensions sont à prévoir en fonction des besoins et des conditions climatiques.

C’est-à-dire encore (6 litres étant équivalents à 0,006 mètre cube) que le terrain reçoit une hauteur de 6 mm d’eau en une minute ou encore 120 mm en 20 minutes. Il faut insister sur le fait qu’on a affaire à une pluie décennale donc exceptionnelle et que cette méthode d’évaluation a été mise au point d’abord pour prévenir les risques d’inondation dans les milieux urbanisés.

IV - MÉTHODES

En raison de la longueur des calculs on a imaginé une méthode simplifiée dite « rationnelle » pour les bassins de petites dimensions pour lesquels le temps de concentration (Tc) est inférieur à 30 minutes et la longueur du branchement (D) est inférieure à 1 500 mètres, et conservé une méthode plus élaborée qui intègre la pente des collecteurs dite méthode « superficielle » pour les grands bassins.

C. Coefficients correcteurs L’expression « générale » de l’intensité de précipitation est définie en fonction de la moyenne des précipitations pour une période de dix ans et s’applique à des cas de bassins réputés « moyennement allongés ». Pour pallier les insuffisances propres à ces définitions on a imaginé des coefficients correcteurs (γ et λ) qui permettent de s’adapter à des conditions plus contraignantes dont on rappelle les définitions en TBA 2515 Chap. 1-VII. Pour simplifier le calcul on considérera que leur valeur est égale à 1.

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DE CALCUL DU DÉBIT DE BASE

Méthode dite rationnelle – Le débit de base (Qr) est donné en litres par seconde par la formule : Qr = Cr × i × A.

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INSTALLATION SANITAIRE D'UNE MAISON D'HABITATION Avec :

ristiques dimensionnelles du « canal découvert », ou l’inverse si on a prédéterminé le rayon hydraulique.

• Cr : coefficient de ruissellement ; • i : intensité moyenne de précipitation ;

A. Vitesse d’écoulement

• A : aire du bassin en hectares. Expression théorique, formule de Chézy – La vitesse (U = Q / S) est directement fonction du débit et de la section d’une part, de la pente et du frottement d’autre part, ce qui s’exprime à l’aide du coefficient de Bazin (C) sous la forme : , dans laquelle :

Méthode superficielle – Pour déterminer le débit de base (Qs) cette méthode tient compte de la capacité de remplissage des collecteurs, fossés, caniveaux et égouts ; elle exprime cette particularité par l’introduction de la pente moyenne sur la totalité du parcours en mètres par mètre dans la formule : Qs =1 340 × l

0,30

× Cr

1,17

×A

0,75

• U : vitesse moyenne du fluide ;

.

• Q : débit ;

Avec :

• S : section mouillée de la canalisation ;

• Qs : débit de base en litres par secondes ;

et :

• Cr : coefficient de ruissellement ;

• R = S / L rayon moyen hydraulique ;

• A : aire du bassin en hectares ;

• L = périmètre mouillé de la section ;

• l : pente moyenne en mètres par mètre.

• l = pente moyenne de la canalisation ;

Lorsque les déclivités des différents tronçons du réseau sont très irrégulières, il convient d’estimer par excès la valeur de la pente moyenne. Les abaques correspondant à la région permettent d’obtenir la valeur du débit Qp en fonction de Cr, A, et I.

•

coefficient de Bazin (γ : coefficient de rugosité).

On a finalement la formule de Chézy développée :

Application – Étant donné les caractéristiques du bassin de concentration, nous sommes autorisés à employer la méthode rationnelle avec : • Cr : coefficient de ruissellement = 0,10 ; • i : intensité moyenne de précipitation = 1 000 l/ha/sec ;

Expression pratique, formule de Bazin – Pour les calculs pratiques on utilise les formules de Bazin, issues de la formule de Chézy, à laquelle on donne la valeur du coefficient de rugosité correspondant aux conditions d’exploitation réelles.

• A : aire du bassin en hectares = 5 ; • Qr : débit = Cr × i × A = 0,10 × 1 000 × 5 = 500 l/sec.

V - MÉTHODES DE « FORAINS »

B. Vitesse d’écoulement dans les canaux découverts

DÉTERMINATION DES COLLECTEURS

La vitesse dans les canaux découverts est donnée par le nomogramme de M. d’Ocagne et par l’abaque de Manning-Strickler.

Définition – Les collecteurs « forains » sont en général des canaux découverts dont la section est le plus souvent de forme trapézoïdale, quand il s’agit de fossés ou de rigoles, et parfois triangulaire pour les caniveaux mais rarement cylindrique. On a vu que les ouvrages de couverture comprenaient aussi des canaux découverts (gouttières et chenaux) mais à la différence des précédents ces derniers sont généralement manufacturés avant la mise en œuvre en matériaux divers (plomb, zinc, PVC). On a donc pu établir des tables précalculées qui en facilitent le choix dès qu’on connaît la pente et le débit à prendre en compte.

Nomogramme de M. d’Ocagne – Le nomogramme de M. d’Ocagne est établi d’après la formule de Chézy développée (cf. Fig. 1), il est un peu particulier et son emploi mérite quelques « éclaircissements ». Les valeurs admises sont le rayon moyen hydraulique (R), dont on sait qu’il est l’homologue du diamètre pour les tuyaux cylindriques, il est pris ici égal à 3, le coefficient de rugosité γ, sa valeur dans l’exemple est 1,75 prise sur l’échelle de (γ) et la pente (l = 0,003) du canal découvert autrement dit « fossé », « caniveau », etc. On prendra garde au fait que les échelles du coefficient de rugosité (γ) de la pente (l) sont sur la même droite (γ, B) ou (l, B).

Méthode de calcul – En revanche, on ne sait pas évaluer directement les caractéristiques dimensionnelles des fossés ou des caniveaux en fonction du débit. Les formules théoriques générales qui ont été élaborées par Bazin et Chézy ne permettent de déterminer que la vitesse d’écoulement (U = Q/ S), le débit acceptable par une canalisation préfabriquée de section connue et habituellement normalisée (dimensions du commerce) est donc prédéterminé (Q = U × S). Il n’en est pas de même pour les canaux découverts pour lesquelles la vitesse s’exprime au moyen du rayon hydraulique (R = S / L), S et L étant la « section mouillée » et le « périmètre mouillé qui sont justement à déterminer. Pour ceux-ci, on fait appel à des outils graphiques (le nomogramme de M. d’Ocagne ou l’abaque de Manning-Strickler) qui permettent à partir de deux valeurs connues (pente et rugosité) et d’une valeur choisie (vitesse) de déterminer le rayon hydraulique par exemple. Dès lors, on peut trouver par approches successives les caracté-

La droite (γ, R) passant par ces deux valeurs coupe la droite AC au point D. Faire pivoter la droite (γ, R) autour du point D jusqu’à la valeur de la pente (l = 0,003) sur l’échelle (l, B). La valeur de la vitesse (U) s’obtient à l’intersection de la droite (0,003, D) et de l’échelle des vitesses (A, B), soit la valeur (4). On a finalement : • R = 3,00 m ; • l = 0,003 m/m ; • γ = 1,75 ; • U = 4,00 m/s.

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Fig. 1 : Nomogramme de M. d’Ocagne pour l’écoulement de l’eau dans les canaux découverts (© ETI).

Abaque de Manning-Strickler – L’abaque de Manning-Strickler (cf. Fig. 2) permet d’obtenir la vitesse dans les canaux découverts en fonction de la pente, du rayon moyen hydraulique et du coefficient de frottement, il est établi à partir d’une forme dérivée de la formule de Chézy :

Avec :

U = k R 2/3 l 1/2.

• l : pente du canal.

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• k : coefficient de frottement ; • R : rayon moyen hydraulique ;

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INSTALLATION SANITAIRE D'UNE MAISON D'HABITATION Les valeurs de ces trois données d’entrée sont réputées connues, la démarche se fait comme suit :

• On trace la droite (2) joignant la valeur de (k = 40) au point (X) qui donne (U = 1,85 m/s) sur l’échelle des vitesses.

• On trace la droite (1) joignant les valeurs de (R = 0,9) et de (l = 2,5) qui coupe la directrice au point (X).

Fig. 2 : Abaque de Manning-Strickler pour l’écoulement de l’eau dans les canaux (© ETI).

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Organisation des réseaux

I - COLLECTEURS EXTÉRIEURS DES EAUX -VANNES

descentes terminées par des dauphins et des dalles d’éclaboussement évacuent les eaux de la toiture directement sur le sol des terrasses. Ce système encore très simple offre l’avantage de permettre l’évacuation des eaux par caniveau et dispense de l’installation d’un collecteur, enterré ou non, pour la récupération des effluents.

DES EAUX USÉES ET

Quel type de réseau faut-il choisir ? – On doit choisir entre au moins deux dispositions :

On peut aussi choisir de limiter à deux les descentes (cf. Fig. 2), situées à l’extrémité de chaque gouttière, et de les réunir par un collecteur qui se déverse dans une boîte à eau installée en tête d’une troisième descente laquelle conduit les eaux captées dans un regard de jonction intégré au collecteur enterré qui dessert les terrasses. Cette solution que nous avons choisie pour l’intérêt de l’étude est plus complexe et moins sûre que les deux autres, en particulier en ce qui concerne le traitement des engorgements et de la nécessité de prévoir des exutoires (tropplein) à l’extrémité borgne des gouttières mais elle peut se présenter dans des cas particuliers d’architecture. L’examen du détail de l’« organisation des descentes » montre bien toutefois que la mise en œuvre dans ce cas est plus complexe que dans le cas précédent mais, en revanche, que le « linéaire des descentes » est divisé par quatre environ.

• Un réseau qui évacue séparément les eaux-vannes et les eaux usées, l’ensemble EV comportant essentiellement le collecteur et la fosse septique et l’ensemble des EU dessablées et dégraissées qui sont évacuées vers la fosse septique ou vers l’exutoire. • Un réseau qui regroupe les effluents EV et EU dans un seul collecteur vers la « fosse septique toutes eaux ». On a d’ailleurs, au chapitre qui traite du dimensionnement des eaux usées et des eaux-vannes, évalué l’influence du choix du système séparatif ou du système unitaire sur la détermination des diamètres des canalisations. Cette dernière disposition, le système unitaire, est le plus souvent choisie pour des raisons évidentes de simplicité et d’économie. Cependant, il est intéressant d’étudier le cas de réseaux séparés, solution plus onéreuse mais qui offre l’avantage d’être techniquement plus rationnelle.

Le système de captage des eaux provenant des terrasses dallées autour de la maison est indiqué sur le plan-masse (cf. Fig. 3) avec les caniveaux, les avaloirs et les regards de jonction, etc. Cette partie de l’ouvrage fait partie des lots « maçonnerie » ou « assainissement », ces prestations étant souvent réalisées par la même entreprise dans ce type de marché.

Enfin, on a choisi précédemment pour l’intérêt de l’étude de réunir, à l’aide d’une culotte visitable, les eaux usées des deux chutes dans un seul collecteur d’assainissement situé dans le vide sanitaire ; on aurait aussi bien pu préférer conduire les effluents des deux chutes à l’aide de deux collecteurs intérieurs particuliers vers le regard de jonction extérieur sur lequel est branché le collecteur d’assainissement enterré qui conduit les eaux usées vers l’exutoire. Cette dernière solution offre l’avantage de ne pas présenter de raccords dans le vide sanitaire, d’autre part la dépense occasionnée par le doublement de la longueur de tuyau est probablement compensée par l’économie de l’installation de la culotte de jonction dans des conditions difficiles.

II - REPRÉSENTATION

Réseaux d’assainissement « forains » – La partie « foraine » de l’installation (évacuation, drainage, traitement, stockage) est schématisée sur le plan d’ensemble du bassin de concentration (cf. Fig. 4). On étudiera plus loin le principe de fonctionnement et les caractéristiques des appareils et des mécanismes. Cette partie ressort des lots « terrassement » et « assainissement » pour les réseaux et des lots « plomberie » et, au besoin « électricité » pour les mécanismes. On est finalement amené à étudier, dans sa diversité, chacun des réseaux participant d’un système complexe.

DU RÉSEAU

Couverture et terrasse d’agrément – Les éléments principaux du réseau d’évacuation des eaux pluviales provenant de la couverture (gouttières, descentes), sont repérés sur le plan de toiture (cf. Fig. 1) et font partie du lot « couverture », les regards et les branchements aux pieds des descentes appartiennent au lot « assainissement ». Plusieurs dispositions se présentent pour l’organisation des descentes des eaux pluviales provenant de la toiture et leur évacuation comme on peut le voir en examinant le plan de toiture :

III - ÉVACUATION

Eaux-vannes – L’effluent évacué jusqu’au regard de branchement situé en limite d’habitation est pris en charge par la canalisation extérieure jusqu’à la fosse septique ; notons que si celle-ci est proche de l’habitation on peut être tenté de ne pas installer de regard de branchement. Cette disposition, évidemment moins onéreuse, a pour défaut d’entraîner des inconvénients à l’usage (visite et curage, réparations, limitation des marchés en fonction des lots, responsabilité, etc., au moins difficiles pour les uns et contestables pour les autres).

• La disposition la plus immédiate et la plus simple mais la plus inconfortable consiste à évacuer les eaux pluviales directement par l’égout du toit et par les terrasses. C’est une disposition qui peut être acceptable en milieu rural mais qui a l’inconvénient de réduire le captage de l’eau au seul moyen des terrasses.

À la sortie de la fosse septique, les eaux-vannes sont réputées traitées biologiquement mais elles restent chargées en bactéries anaérobies qu’il faut éliminer par oxygénation. C’est le rôle du filtre bactérien percolateur, dit aussi filtre à plateaux, ou du plateau bactérien, dit aussi plateau absorbant. À l’issue de ce processus, les eaux-vannes sont considérées « saines ». En conséquence, elles peuvent être récupérées au même titre que les eaux pluviales.

• Une deuxième disposition nécessite l’installation de gouttières dont on devra choisir le type suivant la région (demi-circulaire dite aussi pendante ou havraise ou nantaise) ou bien de chenaux qui desservent quatre descentes. Ces gouttières ou ces chenaux sont munis de moignons cylindriques ou coniques situés aux angles de la maison qui font la jonction avec les descentes. Ces

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DES EFFLUENTS DOMESTIQUES

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Assainissement non-collectif : techniques de gestion I – Introduction ............................................................................................ II – Réglementation : de la méfiance à l’encadrement strict.................... III – Choix des filières – les principes......................................................... A. Collectif ou Non collectif ? Définir le mode d’assainissement d’une habitation ....................................................................................... B. Au préalable : l’étude d’aptitude du sol à l’assainissement ............ C. Choix de la filière d’assainissement non collectif : arbre de décision ..................................................................................... IV – Prétraitement ....................................................................................... A. Bac dégraisseur ................................................................................... B. Fosse toutes eaux................................................................................ C. Préfiltre................................................................................................. D. Le cas particulier du filtre bactérien percolateur .............................. V – Poste de relevage ................................................................................. A. Principe ................................................................................................ B. Dimensionnement ............................................................................... C. Installation ........................................................................................... D. Entretien............................................................................................... VI – Les différentes filières de traitement.................................................. A. Épuration par le sol ............................................................................. B. Les dispositifs épuratoires ayant reçu l’agrément mis en place par l’arrêté du 7 septembre 2009 .................................................................. VII – Le cas particulier des toilettes sèches............................................... A. Principe ................................................................................................ B. Les risques sanitaires.......................................................................... C. La gestion des risques sanitaires ....................................................... D. Installation, utilisation et entretien des toilettes sèches : les bonnes pratiques............................................................................................ VIII – Autres dispositifs ............................................................................... A. Les fosses chimiques .......................................................................... B. Fosse d’accumulation ......................................................................... C. Puits d’infiltration ................................................................................ IX – La compétence obligatoire d’un SPANC : les Contrôles .................. A. Les textes à l’origine des SPANC et de la définition de leur mission ........................................................................................................... B. Contrôle des installations neuves ...................................................... C. Contrôle initial de l’existant................................................................ D. Contrôle périodique de l’existant....................................................... E. Contrôle de l’entretien et des vidanges ............................................. F. Les points à contrôler à minima ......................................................... G. Un rapport de visite obligatoire......................................................... H. Nécessité de préciser les modalités de la mission de contrôle dans le règlement de service .................................................................. I. Le droit pour les agents du SPANC d’entrer sur la propriété pour réaliser les contrôles................................................................................ X – Les compétences facultatives d’un SPANC........................................ XI – Des difficultés inhérentes à la gestion d’un SPANC ......................... A. Les actions des SPANC… seulement un service rendu ? ................ B. L’entrée sur la propriété privée, les risques de conflits avec les usagers ? .................................................................................................. C. L’obligation légale d’atteindre l’équilibre financier.......................... D. Le constat fait par la CLCV.................................................................. XII – Conclusion .......................................................................................... XIII – Glossaire ............................................................................................

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ASSAINISSEMENT NON-COLLECTIF : TECHNIQUES DE GESTION

I - INTRODUCTION

Environ 5,4 millions de logements relèveraient de la solution « individuelle » (source : site Internet du ministère chargé du développement durable http://www.developpement-durable.gouv.fr/Lassainissement-non-collectif.html).

Avant d’être considéré comme une alternative au système d’assainissement collectif l’Assainissement Non Collectif, parfois encore appelé assainissement autonome voire assainissement individuel, a été la règle générale.

S’assurer de la bonne qualité des pratiques en matière d’Assainissement Non Collectif est donc essentiel. Nous allons donc, dans ce chapitre, établir un état de l’art des différentes techniques utilisables, y compris certaines qui ne peuvent être utilisées qu’après dérogation de la part des services préfectoraux ou des communes. Puis nous aborderons la question des missions d’un Service Public d’Assainissement Non Collectif (SPANC). Nous décrirons les différentes procédures de contrôle qui doivent être mises en place au niveau de la conception, de la réalisation, de l’entretien des dispositifs d’ANC et de la gestion des matières de vidange.

Au début du XXe siècle, rares étaient les unités de traitement des eaux résiduaires urbaines. De plus, la collecte des eaux usées domestiques ne se limitait qu’aux centres des très grandes villes. Les systèmes de collecte et de stockage des excrétas (fosses « étanches ») étaient la règle. Dans l’immense majorité des cas ces fosses étaient loin d’être étanches. Parfois même était percé un trou en fond de cure afin de laisser fuir la partie liquide des excrétas et ainsi réduire la fréquence des vidanges, opérations toujours coûteuses. En zone rurale, le recours à des latrines plus ou moins bien conçues était fréquent quand ce n’était pas la défécation à l’air libre dans un coin discret de l’entourage de la maison qui était la règle.

II - RÉGLEMENTATION : DE LA À L ’ENCADREMENT STRICT

Du fait du développement et de la modernisation des villes, la situation a changé. De plus, la doctrine hygiéniste préconisait d’acheminer les eaux sales hors de la ville, en laissant l’eau couler gravitairement. C’est ainsi que sont construits les premiers égouts, collectant indistinctement les eaux de toutes origines : maisons, voiries, activités humaines…

MÉFIANCE

Jusqu’au début des années 1980, l’histoire de la réglementation en matière d’assainissement individuel, le terme utilisé à l’époque pour désigner ces dispositifs, reste sous-tendue par une vision négative de ces techniques. Le but des différents textes était, alors, de cantonner l’assainissement individuel dans une place de solution provisoire dans l’attente du raccordement à l’égout ou dérogatoire quand ce dernier est impossible.

La collecte et le traitement des eaux usées ne se sont développés et généralisés qu’après la seconde guerre mondiale, les Agences de l’Eau ont joué un rôle majeur dans ce développement à partir des années 1970.

Une refonte de la réglementation va avoir lieu à partir de 1980. En effet, l’assainissement individuel couvre une population considérable. Le ministère de l’Agriculture estimait, en 1984, que 30 % de la population des communes rurales, soit alors environ 9 millions d’habitants, relevaient de cette technique d’assainissement. Par ailleurs, le développement de l’habitat individuel en zone périurbaine ne pouvait se réaliser qu’à condition que les dispositifs d’assainissement ne soient pas trop coûteux. Ce souci d’économie a motivé l’attitude des représentants de la direction de la Construction lors de l’élaboration de l’arrêté du 3 mars 1982 fixant les règles de construction et d’installation des fosses septiques et appareils utilisés en matière « d’assainissement autonome » des bâtiments d’habitation.

Cependant, le « tout tuyaux » a, dans certaines zones, atteint ses limites. D’une part le coût pour raccorder des pavillons et immeubles isolés peut être prohibitif. D’autre part la valeur ajoutée de leur raccordement au réseau en termes de protection de l’environnement peut être quasi inexistante. Il est préférable, dans ces cas, de mettre en place un dispositif d’Assainissement Non Collectif qui respecte toutes les règles de l’art plutôt que de chercher à construire un système d’assainissement collectif au rabais. Encore faut-il que ces dispositifs soient bien conçus, bien réalisés et bien entretenus. Nous le verrons, dans un premier temps, la réglementation a évolué pour encadrer de mieux en mieux ces différentes étapes et a abouti à un dispositif réglementaire relativement complexe qui instaure un Service Public d’Assainissement Collectif, précise les filières autorisées et soumet les dispositifs épuratoires de type Micro-Station de traitement des eaux usées à une procédure agrément.

L’arrêté de 1982, parle, en effet, alors « d’assainissement autonome » pour souligner l’autonomie du dispositif par rapport au système de collecte et de traitement des eaux usées. Ce texte :

Du fait de sa faible densité et de la structure de son habitat, la France gardera toujours une forte proportion de la population raccordée à des dispositifs d’Assainissement Non Collectif qu’ils soient unifamiliaux ou regroupés.

La définition des filières d’assainissement est limitative. Autrement dit, sont exclus tout procédé autre que ceux décrits par le texte. L’arrêté privilégie le traitement par la fosse toutes eaux et l’épuration par le sol. Ainsi, le plateau absorbant et le filtre à cheminement lent sont interdits de manière implicite. En revanche, sont reconnus comme techniques de plein droit les dispositifs suivants :

– oblige à traiter toutes les eaux domestiques et non plus les seules eaux-vannes ; – définit de manière systématique et précise des filières autorisées.

Certains logements ne sont même pas raccordés à de tels dispositifs encore aujourd’hui. Ce sont des logements anciens dans des communes rurales ou des habitations situées dans des zones montagneuses où l’installation d’une fosse septique peut poser de vrais problèmes de mise en place.

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– micro-station en tant que prétraitement seulement ; – lits filtrants drainants.

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ASSAINISSEMENT NON-COLLECTIF : TECHNIQUES DE GESTION Par contre, aucun volume minimum n’est prescrit pour les fosses d’accumulation. Ce qui a laissé le champ libre à des propositions commerciales parfois fantaisistes.

ment non collectif ; elles effectuent ce contrôle au plus tard le 31 décembre 2012, puis selon une périodicité qui ne peut pas excéder huit ans (cette durée a été ensuite portée à dix ans). Elles peuvent, à la demande du propriétaire, assurer l’entretien et les travaux de réalisation et de réhabilitation des installations d’assainissement non collectif. Elles peuvent, en outre, assurer le traitement des matières de vidange issues des installations d’assainissement non collectif. Elles peuvent fixer des prescriptions techniques, notamment pour l’étude des sols ou le choix de la filière, en vue de l’implantation ou de la réhabilitation d’un dispositif d’assainissement non collectif. »

L’Europe reconnaît l’assainissement autonome comme une voie possible et dans certains cas souhaitable en 1991. La directive européenne n° 91/271 relative aux eaux résiduaires urbaines indique que « lorsque l’installation d’un système de collecte ne se justifie pas, soit parce qu’il ne présenterait pas d’intérêt pour l’environnement, soit parce que son coût serait excessif, des systèmes individuels ou d’autres systèmes appropriés assurant un niveau identique de protection de l’environnement sont utilisés ». La loi n° 92-3 du 3 janvier 1992 sur l’eau parle, elle, d’Assainissement Non Collectif et reconnaît cette option technique comme une solution durable au même titre que l’assainissement collectif. Ce texte de loi indique aux communes ou à leurs groupements qu’ils doivent délimiter, « après enquête publique » :

En 2009, paraissent les arrêtés suivants (source : Portail de l’Assainissement Non collectif où il est possible de télécharger ces textes : http://www.assainissement-non-collectif.developpement-durable.gouv.fr/) :

– les zones d’assainissement collectif où elles sont tenues d’assurer la collecte des eaux usées domestiques et le stockage, l’épuration et le rejet ou la réutilisation de l’ensemble des eaux usées ; – les zones relevant de l’assainissement non collectif où elles sont seulement tenues, afin de protéger la salubrité publique, d’assurer le contrôle des dispositifs d’assainissement et, si elles le décident, leur entretien. (Article 35-III).

• Arrêté du 7 septembre 2009 fixant les prescriptions techniques applicables aux installations d’assainissement non collectif de moins de 20 EH : ce texte reprend globalement les dispositions de l’arrêté du 6 mai 1996, tout en permettant de favoriser le développement de nouveaux dispositifs de traitement, non reconnue comme étape de traitement jusqu’à ce jour. Les MicroStations de Traitement des Eaux Usées qui doivent être agréées sont maintenant reconnues comme des dispositifs assurant un traitement et non plus un simple prétraitement des effluents. Par ailleurs, les toilettes sèches deviennent une voie pérenne possible pour une maison d’habitation qui ne peut se raccorder à un réseau d’assainissement collectif.

Ce choix entre le collectif ou le non collectif doit se faire en fonction de divers critères : économiques, politiques, techniques (en particulier la prise en compte des aptitudes du sol). Remarque

• Arrêté du 7 septembre 2009 relatif aux modalités de l’exécution de la mission de contrôle des installations d’assainissement non collectif réalisées et réhabilitées. Ce texte précise notamment les points de contrôle à effectuer à minima, selon le type de contrôle, ainsi que le contenu du rapport de visite.

Cette loi impose la mise en place d’un service public de l’assainissement non collectif. Elle précise, en effet que les collectivités doivent assurer le contrôle de l’assainissement non collectif et peuvent prendre en charge les dépenses d’entretien de ce mode d’assainissement autonome (article 35-II). Les agents du service d’assainissement ont accès aux propriétés privées pour assurer leur mission (article 36-V). Les services publiques d’assainissement non collectif ainsi instaurés sont des services publics à caractère industriel et commercial, comme cela était déjà le cas pour les services d’assainissement collectif. À ce titre ils doivent atteindre l’équilibre financier à l’aide de la collecte d’une redevance pour service rendu.

• Arrêté du 7 septembre 2009 relatif aux modalités d’agrément des personnes réalisant les vidanges et prenant en charge le transport et l’élimination des matières extraites. Ce texte vise à assurer une bonne gestion et une traçabilité du devenir des matières de vidange comparables aux règles applicables aux boues d’épuration. Par ailleurs la norme XP DTU 64.1, éditée par l’Afnor, précise les règles de l’art relatives à certains ouvrages de traitement des eaux usées domestiques de maison d’habitation individuelle jusqu’à 10 pièces.

Un arrêté du 6 mai 1996 fixe les modalités du contrôle technique exercé par les communes sur les systèmes d’assainissement non collectif. Un autre arrêté paru à la même date fixe lui les prescriptions techniques applicables aux installations d’assainissement non collectif. Il maintient les MicroStations de traitement des Eaux Usées dans leur statut de dispositifs n’assurant qu’un prétraitement.

D’autres normes couvrent différents éléments d’un dispositif d’assainissement non collectif : – EN 12566-1 + A1 : Fosses septiques préfabriquées ; – CEN/TS 12566-2 : Systèmes d’infiltration dans le sol ; – EN 12566-3 + A1 : Stations d’épuration des eaux usées domestiques prêtes à l’emploi et/ou assemblées sur site ; – EN 12566-4 : Fosses septiques construites in situ à partir de kits préfabriqués ; – CEN/TS 1255-5 : Systèmes de filtration (incluant les filtres à sable).

La loi n° 2006-1772 du 30 décembre 2006 sur l’eau et les milieux aquatiques (LEMA) précise mieux les missions des Communes en matière de contrôle des dispositifs d’Assainissement Non Collectif en son article 54 (article L. 1331-4 du code de la santé publique). Ainsi, il instaure les dispositions suivantes : « Pour les immeubles non raccordés au réseau public de collecte, les communes assurent le contrôle des installations d’assainissement non collectif. Cette mission de contrôle est effectuée soit par une vérification de la conception et de l’exécution des installations réalisées ou réhabilitées depuis moins de huit ans, soit par un diagnostic de bon fonctionnement et d’entretien pour les autres installations, établissant, si nécessaire, une liste des travaux à effectuer. Les communes déterminent la date à laquelle elles procèdent au contrôle des installations d’assainisse-

Deux autres normes sont en projet : – Pr EN 12566-6 : unités préfabriquées de traitement des effluents de fosses septiques ; – Pr EN 12566-7 7 : Unités de traitement tertiaire préfabriquées. Remarque La réglementation fixe les objectifs ; la norme fixe les moyens.

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ASSAINISSEMENT NON-COLLECTIF : TECHNIQUES DE GESTION

III - CHOIX

Les filières techniques dont nous allons maintenant aborder les détails de la conception jusqu’à l’entretien et la gestion des déchets sont conformes à ce dispositif réglementaire et normatif ou bien peuvent être mises en place après avoir obtenu une dérogation au niveau préfectoral ou communal.

DES FILIÈRES

–

LES PRINCIPES

A. Collectif ou Non collectif ? Définir le mode d’assainissement d’une habitation La figure 1 ci-dessous synthétise le mode selon lequel se fait le choix entre l’assainissement collectif et l’assainissement non collectif.

Nous ne détaillerons pas plus ici les textes précités. Mais les règles de l’art que nous allons présenter maintenant sont en conformité avec ces derniers.

Municipalité

Zonage d’assainissement

Oui Zone d’assainissement collectif

Existence d’un réseau à proximité de la maison

Non Zone d’assainissement non collectif

Pas de réseau à proximité de la maison

Impossibilité de technique de se raccorder au réseau (certificat délivré par la collectivité locale)

Raccordement au réseau collectif

Existence d’un réseau à proximité de la maison

Raccordement au réseau collectif

Etude à la parcelle

Travaux de construction du dispositif d’ANC Fig. 1 : Choix assainissement collectif/assainissement non collectif.

B. Au préalable : l’étude d’aptitude du sol à l’assainissement

Nota L’hydromorphie désigne la saturation des pores d’un sol en eau sur une période plus ou moins longue de l’année. Cette saturation du sol entraîne des phénomènes d’anoxie qui perturbent la faune du sol et la végétation. Ces phénomènes d’anoxie empêchent une bonne épuration par le sol. L’hydromorphie affecte les minéraux présents dans le sol avec la formation de dépôts rouges de fer oxydé, de dépôts bleu-vert de fer réduit et de concrétions noires ferro-manganiques (fer et manganèse). C’est grâce à ces traces que l’on peut déduire qu’un sol est ou non hydromorphe.

L’étude d’aptitude du sol à l’assainissement permet de choisir la filière d’assainissement non collectif en fonction de l’aptitude du sol et des contraintes de la parcelle. Elle doit être réalisée par un bureau d’étude spécialisé, choisi par le propriétaire du terrain. Elle doit comprendre les trois parties suivantes : Description de l’environnement du terrain –

Pour chaque sondage, les éléments suivants doivent être précisés :

– présence d’un captage d’eau potable à proximité ; – présence de secteurs inondables ou avec des stagnations d’eau ; – présence de fossés, rivières, mares, plans d’eau…

– nature des différents horizons rencontrés ; – profondeur de ces horizons ; – profondeur d’apparition de la roche non altérée ; – présence ou absence de la nappe (profondeur d’apparition, le cas échéant) ; – pente du lieu où est effectué le sondage.

Étude de la capacité d’épuration du sol – Doivent être réalisés au moins trois sondages à la tarière manuelle (diam. = 70 mm) jusqu’à 1,20 m voire 1,50 m de profondeur sur l’emplacement du futur système d’infiltration des eaux usées afin :

Étude de l’aptitude du sol à la dispersion – Au moins deux tests de perméabilité doivent être réalisés sur la partie du terrain où sera implanté le dispositif d’assainissement non collectif. Le principe de ce test est expliqué ci-dessous (cf. Fig. 2 et 3).

– de déterminer la nature et la texture du sol ; – détecter d’éventuelles traces d’hydromorphie.

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ASSAINISSEMENT NON-COLLECTIF : TECHNIQUES DE GESTION

40 cm Niveau 1

Niveau d’eau dans le trou inférieur qu’il faut maintenir constant durant 4 heures

30 cm

Niveau 2

30 cm Le volume d’eau présent dans le trou est de 12 litres

20 cm Fig. 2 : Saturation du sol en eau : schéma de principe.

Niveau 1

Niveau 2

Hauteur d’eau infiltrée

Fig. 3 : Réalisation du test.

1/ Creuser un trou de 40 cm sur 40 cm et d’une profondeur de 30 cm. Creuser à l’intérieur du terrain ainsi décapé un trou de 20 cm de côté sur une profondeur de 30 cm. Une simple bêche peut être utilisée pour réaliser ces trous.

4/ La dernière étape est le calcul de la perméabilité du sol en lui-même

Les parois et le fond du trou doivent être scarifiés afin de les rendre rugueux.

K = 0,857 × heau

La perméabilité du sol est donnée par la formule suivante Avec : K : perméabilité du sol (en mm/h)

2/ Le sol doit être ensuite saturé en eau pendant 4 heures. Pour cela il faut remplir le trou intérieur de 20 cm de côté et de 30 cm de profondeur et verser fréquemment de l’eau de manière à garder le plus constamment possible une hauteur de 30 cm.

heau : hauteur d’eau infiltrée en mm Il convient de choisir la valeur de perméabilité la moins élevée des tests effectués.

3/ Après ces 4 heures on peut alors procéder au test en luimême. Il suffit de remplir le trou intérieur, puis, au bout de 10 minutes, mesurer la hauteur d’eau infiltrée (cf. Fig. 3).

Le tableau 1 donne les dispositifs d’assainissement non collectifs en fonction de la valeur de la perméabilité du sol.

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ASSAINISSEMENT NON-COLLECTIF : TECHNIQUES DE GESTION Tab. 1 – Les dispositifs d’assainissement non collectifs en fonction de la valeur de la perméabilité du sol Perméabilité K en mm/h

K < 30

K < 15

15 < K < 30

30 < K < 500

K > 500

heau infiltrée correspondante

heau < 35 mm

heau < 18 mm

18 mm < heau < 35 mm

35 mm < heau < 583 mm

heau > 583 mm

Type de sol

Nappe d’eau proche de la surface du sol

Sol argileux

Sol limoneux

Sol sableux

Sol perméable en grand

Dispositif d’épuration par le sol envisageable

Sans exutoire : tertre d’infiltration

Avec exutoire : filtre à sable vertical drainé ou filtre à sable horizontal drainé

Tranchées d’infiltration ou lit d’épandage à faible profondeur

Filtre à sable vertical non drainé

Par ailleurs, le recours aux dispositifs épuratoires agréés est toujours possible à partir du moment où le rejet dans un cours d’eau superficiel, ou encore la dispersion sur un sol apte à recevoir les rejets, est possible.

le cas d’une maison d’habitation individuelle, on peut se reporter au tableau 2. Tab. 2 – Volume du bac à graisse pour une maison d’habitation individuelle (5 pièces principales)

C. Choix de la filière d’assainissement non collectif : arbre de décision

Le bac à graisse reçoit…

La figure 4 donne des pistes pour le choix des dispositifs d’épuration par le sol en fonction des caractéristiques des sols et sous-sols. Bien évidemment, les dispositifs épuratoires de type micro-station de traitement des eaux usées peuvent aussi être utilisés dans la plupart des cas à partir du moment où ils ont reçu l’agrément du ministère chargé de l’Environnement. Les agréments sont téléchargeables à l’adresse internet suivante : http://www.assainissement-non-collectif.developpementdurable.gouv.fr/article.php3?id_article=185

Volume minimal en litres

les eaux de cuisine seules

200 l

toutes les eaux ménagères

500 l

Installation – Le bac à graisse doit être installé au plus près de l’habitation, c’est-à-dire à moins de 2 mètres. Il se place en amont de la fosse toutes eaux. Son accès doit être facile pour permettre son entretien. Il ne doit pas être construit sur le passage de véhicules. Lors de l’installation du bac il est absolument nécessaire :

IV - PRÉTRAITEMENT

– que le fond de fouille soit parfaitement plat, horizontal et recouvert d’une couche de sable tassé d’une épaisseur d’au moins 0,10 m (0,20 m dans le cas de sols difficiles) ; – que le remplissage en eau du bac se fasse en même temps que le remblaiement manuel ; – que le couvercle arrive au niveau du sol et qu’il reste facilement accessible pour permettre l’entretien ; – qu’une ventilation soit mise en place. Elle doit déboucher hors toiture afin d’évacuer les gaz malodorants produits par les réactions qui ont lieux dans le bac. Le tuyau de ventilation doit présenter un diamètre de 100 mm.

A. Bac dégraisseur Principe – En assainissement collectif, les bacs à graisse ont pour rôle de décharger les eaux usées provenant des restaurants avant leur passage dans le réseau d’assainissement. Ils ont deux fonctions : le débourbage et la séparation des graisses par flottation naturelle (cf. Fig. 5). Les services d’assainissement collectif les rendent la plupart du temps obligatoires pour les métiers de bouche.

Entretien – Une vidange semestrielle est recommandée pour une maison d’habitation individuelle mais cette fréquence peut varier en fonction des usages et selon le dimensionnement du bac.

Le bac à graisse n’est pas obligatoire dans le cas d’un assainissement non collectif d’une habitation familiale. Cependant, il peut être recommandé pour assurer une rétention des matières solides, graisses et huiles contenues dans les eaux ménagères et assurer, en même temps, un abaissement de la température des eaux.

Quoi qu’il en soit, la vidange est fortement conseillée dès que la couche de graisse dépasse 15 cm. Il s’agit, lors de cette vidange, de retirer la pellicule de graisse accumulée en partie supérieure du bac à graisse. Il est, par ailleurs, nécessaire de surveiller l’accumulation de sables et autres déchets lourds (boues) présents dans le fond du bac. Si elle devient trop importante, il convient de vidanger totalement l’ouvrage de prétraitement.

Ce prétraitement permet de protéger les tuyaux et le système de traitement dans son ensemble contre le colmatage que peut entraîner, par exemple, le figement des graisses. Ce dispositif a l’inconvénient majeur de présenter de fortes contraintes d’entretien. Il est donc préférable de ne le mettre en place qu’en cas de réelle nécessité. Un bac dégraisseur doit être mis en place lorsque la fosse toutes eaux est éloignée de l’habitation d’une distance supérieure à 15 mètres.

Important Le bac à graisse doit être immédiatement rempli d’eau suite à une vidange complète afin que les parois ne se détériorent pas du fait de la pression du sol.

Dimensionnement – Lorsque les effluents contiennent des huiles et des graisses en quantité importante, comme c’est le cas pour les restaurants par exemple, le bac à graisse doit faire l’objet d’un calcul spécifique adapté au cas par cas. Pour

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Il est nécessaire de vérifier le bon état du revêtement intérieur tous les 2 ou 3 ans.

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ASSAINISSEMENT NON-COLLECTIF : TECHNIQUES DE GESTION

200 m2 sont disponibles en aval des constructions

Non

Non

Les filières de traitement par le sol sont irréalisables il faut donc nécessairement avoir recours aux dispositifs agréés par le ministère ou le permis de construire peut être refusé

50 m2 sont disponibles en aval des constructions

Oui

Dénivelé de + de 1,20 m entre la sortie des eaux usées et l’exutoire

La perméabilité du sol est bonne jusqu’à 60 cm

Oui

Non

Non Oui

Le sous-sol est fissuré et trop perméable

Oui

Non

Le sous-sol est filtrant et sa perméabilité est bonne à moyenne

Installation d’une pompe

FTE + Filtre à sable drainé et rejet en milieu hydraulique superficiel ou puits d’infiltration

Oui Non

FTE + Filtre à sable non drainé et infiltration dans les fissures sous-jacentes

Oui Non Dénivelé de + de 1,20 m entre la sortie des eaux usées et l’exutoire

La perméabilité se maintient jusqu’à 80 cm

Installation d’une pompe

Non

FTE + Filtre à sable drainé et rejet en milieu hydraulique superficiel ou puits d’infiltration

Oui Oui

La nappe ne remonte pas jusqu’à 80 cm de profondeur et il n’y a pas de trace d’hydromorphie

FTE + Tertre d’infiltration

Non

Oui

FTE + Tranchées d’épandage ou Lit d’épandage avec 30 cm de terre afin de surélever la sortie d’eau

Non

Absence de trace d’hydromorphie jusqu’à 1,50 m de profondeur FTE + Tranchées d’épandage adaptées à la pente Pente sensible entre 2 % et 5 %

Oui

Pente très faible < 2 %

Non

Oui

Oui

Non

Pente sensible entre 5 % et 10 %

Oui

FTE + Filtre à sable non drainé et infiltration dans le sous-sol

Non

Possibilité d’aménager des terrasses

Non

FTE + Tranchées d’épandage ou Lit d’épandage

Oui

Fig. 4 : Éléments d’aide au choix pour la mise en place de dispositifs d’épuration par le sol en fonction des caractéristiques des sols et sous-sols.

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ASSAINISSEMENT NON-COLLECTIF : TECHNIQUES DE GESTION

Regards

Graisses

Entrée des effluents

Sortie des effluents dégraissés

Cloison brise-jet

Boues

Fig. 5 : Schéma de principe d’un bac à graisse.

Principe de fonctionnement (cf. Fig. 6) – La décantation permet de séparer les matières particulaires transportées par les eaux usées domestiques. Les matières les plus denses sédimentent et se déposent au fond pour former des boues. Ces dernières sont constituées de matières minérales et organiques. Les matières les plus légères s’accumulent en surface et forment le chapeau (graisses, huiles, savons…).

Remarque L’entretien régulier du bac conditionne son efficacité. Pathologies et nuisances – Les principales pathologies et nuisances d’un bac sont : – la dégradation et la corrosion des parois (en particulier pour les ouvrages en béton) ; – le colmatage de l’ouvrage ; – l’émission d’odeurs nauséabondes.

La digestion anaérobie (fermentation), par des bactéries vivant dans un milieu privé d’air, entraîne la liquéfaction d’une partie des matières organiques biodégradables contenues dans les boues et dans le chapeau. Cette décomposition provoque un dégagement de gaz méthane, de gaz carbonique et d’hydrogène sulfuré responsable d’odeurs gênantes.

Gestion des matières de vidange – La vidange doit être confiée à une entreprise spécialisée et agréée. Les matières de vidange doivent être gérées comme les matières de vidange d’une fosse toutes eaux (cf. chapitre 4.2 relatif à cet ouvrage).

La fosse toutes eaux génère donc des gaz qui doivent être évacués par un système de ventilation adapté. L’évacuation de ces gaz est assurée par un extracteur placé au-dessus des locaux habités comme le montre la figure 7.

B. Fosse toutes eaux

Dimensionnement – Le volume minimal d’une fosse toutes eaux est de 3 m3 pour les habitations comprenant un nombre de pièces principales inférieur ou égal à 5. Au-delà de 5 pièces ce volume doit être augmenté de 1 m3 par pièce supplémentaire, comme le précise le tableau 3.

Principe – Une fosse toutes eaux doit recevoir l’ensemble des eaux usées ménagères, c’est-à-dire les eaux-vannes (provenant des WC) et les eaux ménagères (provenant des cuisines, de la salle de bain, de la machine à laver le linge…).

Tab. 3 – Dimensionnement de la fosse toutes eaux en fonction du nombre de pièces principales

Remarque Il ne faut, en aucun cas, acheminer les eaux pluviales vers la fosse toutes eaux La fosse toutes eaux est un ouvrage de prétraitement et non de traitement des eaux usées. Elle assure : – une liquéfaction partielle des matières polluantes contenues dans les effluents ; – une rétention des matières solides et des flottants. Son but premier est d’éviter un colmatage des ouvrages de traitement des eaux usées situés en aval.

Nombre de pièces principales

Nombre de chambres

Volume minimal (m3)

Jusqu’à 5

Jusqu’à 3

3

6

4

4

7

5

5

La fosse doit être conçue de manière à ce que la hauteur d’eau ne soit pas inférieure à 1 mètre.

Nota : Nombre de pièces principales = nombre de pièces habitables – pièces de services (cuisine, salles de bain, WC…).

La conduite d’amenée des eaux usées doit avoir une pente comprise en 2 et 4 %.

Installation – Afin de limiter les risques de colmatage de la conduite d’amenée des effluents domestiques par les graisses, la fosse toutes eaux doit être installée au plus près de l’habitation (à moins de 10 m). Dans le cas contraire, la mise en place d’un bac dégraisseur est conseillée.

Un préfiltre peut être intégré à la fosse toutes eaux dans le but de prévenir le colmatage du système de traitement.

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ASSAINISSEMENT NON-COLLECTIF : TECHNIQUES DE GESTION

Regards Niveau du sol Graisses et flottants (chapeau)

30 cm au moins

Entrée des effluents 20 cm au moins

60 cm au moins

Sortie des effluents prétraités Préfiltre

1m minimum

Boues

Fig. 6 : Schéma de principe d’une fosse toutes eaux (cas d’une fosse à deux compartiments).

Extracteur

Ventilation primaire

Canalisation d’extraction 100 mm de diamètre minimum

Canalisation intérieure possible

Fig. 7 : Schéma du système de ventilation d’un dispositif d’assainissement non collectif.

La configuration des canalisations d’évacuation des eaux usées domestiques ne doit pas présenter de coudes à angle droit. En cas de nécessité de changement de direction à 90°, il est nécessaire d’installer deux coudes successifs à 45°.

Exécution des fouilles et réalisation du lit de pose – Les dimensions de la fouille doivent être suffisamment grandes pour permettre la mise en place de la fosse sans qu’il y ait contact entre la fosse et les parois de la fouille avant le remblayage.

Aucune charge roulante ou statique ne doit être supportée par la fosse. Si cela est impossible, des précautions particulières de poses doivent être prises (fosse insérée dans un dispositif maçonné prévu pour résister à des charges importantes par exemple).

La profondeur de la fouille doit permettre la mise en place d’un lit de sable de 0,10 mètre. Dans le cas de sols difficiles, c’est-à-dire argileux, imperméables, fracturés, etc. ou lorsqu’il y a présence d’une nappe, le lit de pose doit être réalisé avec du sable stabilisé sur une épaisseur de 0,20 mètre. On obtient du stabilisé en mélangeant du sable à sec avec du ciment dosé à 200 kg pour un 1 m3 de sable.

Réalisation des fouilles – Les travaux de fouilles de la fosse ne doivent pas entraîner le compactage du terrain où se situera le système de traitement.

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ASSAINISSEMENT NON-COLLECTIF : TECHNIQUES DE GESTION Pose de la fosse toutes eaux – Le niveau d’entrée de la fosse doit être plus haut que celui de la sortie.

celle-ci. Il est nécessaire de toujours vérifier que la fosse n’a pas été altérée au cours de la vidange.

Le remblayage – Le remblayage doit se faire impérativement en couches de sable successives compactées « manuellement ». Il est nécessaire de remplir la fosse d’eau au fur et à mesure du remblayage afin d’équilibrer les pressions.

Gestion des matières de vidange – Les vidangeurs sont soumis à agrément préfectoral, d’une durée de validité de 10 ans. Cet agrément peut être modifié, voire retiré, à la demande du préfet. La liste des personnes agréées est tenue à jour et consultable sur le site internet des préfectures. Les vidangeurs doivent être capables de justifier, à tout instant, du devenir des matières de vidange qu’ils ont pris en charge. Par ailleurs, un bordereau de suivi des matières de vidange doit être établi, pour chaque vidange. Le vidangeur doit tenir à disposition de l’administration un registre des bordereaux. Il doit, enfin, réaliser, chaque année, un bilan d’activité précisant notamment le nombre d’installations vidangées par commune, les quantités concernées, leurs destinations…

Dans le cas de sols difficiles ou de présence d’une nappe, le remblayage doit être réalisé avec du sable stabilisé sur une largeur de 0,20 mètre autour de la fosse. Raccordement des canalisations en entrée et en sortie de fosse toutes eaux – Le raccordement des canalisations à la fosse doit être effectué avec un soin particulier car il doit offrir toutes les garanties d’étanchéité. Il existe toujours un tassement naturel du sol après le remblayage définitif. Aussi les raccords doivent être souples : de type joint caoutchouc ou élastomère.

Les traitements possibles des matières de vidange (source : http://www.arecpc.com) – Il est nécessaire de stabiliser ce déchet entre sa production et sa réincorporation dans le milieu naturel. Trois grands types de filières peuvent être cités.

Le remblayage en surface – On procède au remblayage final de la fosse uniquement après raccordement des canalisations et mise en place des rehausses. Le remblai doit être réalisé à l’aide de terre végétale exempte de tout caillou ou élément pointu. Le remblayage s’effectue par couches successives. Il doit dépasser la hauteur naturelle du sol de part et d’autre des tampons d’accès afin de tenir compte du tassement ultérieur.

• Les traitements physico-chimiques : – conditionnement chimique suivi d’une filtration ou d’une décantation ; – absorption des matières en suspension par un mélange calco-carbonique.

Reconstitution du terrain – Aucune plantation ne doit être effectuée au-dessus de la fosse toutes eaux. Un engazonnement est toutefois possible. Les tampons de visite doivent rester accessibles et visitables.

• Les traitements biologiques : ils ont pour principe la dégradation des matières par les bactéries. Cette dégradation s’effectue en milieu aérobie, il s’agit par exemple du lagunage extensif.

Attention

• Le traitement en déposante. Il s’agit d’un simple dépotage dans un bassin dans lequel l’évaporation de l’eau va se faire naturellement jusqu’à obtention d’un résidu sec pelletable.

La réglementation oblige à une visite de conformité de vos travaux avant remblaiement. Entretien – Après le raccordement à la maison d’habitation, les bactéries sont apportées naturellement par les matières fécales.

L’admission en station de traitement des eaux usées est l’un des procédés les plus utilisés. Cependant si les matières de vidange ont la même origine domestique que les eaux usées, elles ont, en revanche, une composition très différente. De ce fait l’admission directe à l’entrée de la station n’est pas recommandée. Il est préférable de les injecter au niveau de la filière « boues ».

Le fonctionnement d’une fosse toutes eaux, n’est, en général, pas impacté par l’utilisation normale de détergents, d’eau de javel, voire de rejets de personne traitée par antibiotique. Ces produits sont, en fait, dégradés par le contenu de la fosse et le flux continu des eaux usées apporte sans cesse des bactéries.

En cas d’épandage des matières de vidange, le vidangeur doit disposer d’un plan d’épandage et tenir à jour un registre annuel.

Une courte interruption de l’alimentation de la fosse, du fait de vacances par exemple, n’a pas d’incidence majeure sur son fonctionnement.

Ce plan d’épandage doit contenir un descriptif du gisement à épandre. Les matières de vidange doivent y être caractérisées. Doivent être précisés notamment la composition agronomique et les résultats d’analyse en éléments traces métalliques… Un récapitulatif du parcellaire avec la localisation des parcelles et leur aptitude à l’épandage est aussi obligatoire.

Remarque Il est nécessaire de faire vidanger la fosse dès que le volume des boues dépasse 50 % du volume utile. Cette fréquence varie selon les conditions d’utilisation.

Les contraintes liées au milieu naturel ou aux activités humaines sur le périmètre d’épandage doivent être identifiées (captages, habitations…). Les caractéristiques des sols et des systèmes de culture de la zone sont également à préciser. Une solution de stockage des matières de vidange doit être prévue pour les périodes durant lesquelles les épandages sont impossibles. C’est au vidangeur titulaire de l’agrément qu’il incombe de réaliser ce dossier.

Une petite fraction des boues doit être laissée en place pour permettre un redémarrage rapide des bactéries. La fosse doit immédiatement être remise en eau claire après la vidange. Pathologies et nuisances – Les principales pathologies et nuisances d’une fosse toutes eaux sont similaires à celles d’un bac à graisse. À savoir : – dégradation et corrosion des parois (en particulier pour les ouvrages en béton) ; – colmatage de l’ouvrage ; – émission d’odeurs nauséabondes.

C. Préfiltre Principe – Le préfiltre, bien que facultatif, est fortement recommandé. Il a pour fonction d’assurer la protection contre le colmatage des éléments de traitement se situant en aval de la fosse toutes eaux. Il a, en effet, pour fonction de retenir les matières en suspension (cf. Fig. 8).

Par ailleurs, une opération de vidange entraîne des contraintes mécaniques importantes sur la fosse. Cela peut entraîner une remontée de la fosse ou un écrasement de

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ASSAINISSEMENT NON-COLLECTIF : TECHNIQUES DE GESTION

Regard

Ventilation Ø 100 mm

Niveau du sol

Entrée de l’effluent provenant de la Fosse Toutes Eaux

Sortie vers le dispositif de traitement

Média filtrant (exemple : pouzzolane)

Plancher perforé

Fig. 8 : Schéma de principe d’un préfiltre – Cas d’une filtration verticale du haut vers le bas.

2,5 m3 pour les maisons d’habitation allant jusqu’à 6 pièces principales. Au-delà il convenait de rajouter 0,4 m3 par pièce principale.

Dimensionnement – Le préfiltre peut avoir un volume de 200 à 300 litres quand il est placé à l’extérieur de la fosse. Ce volume est d’environ 50 litres dans les cas où il est incorporé à la fosse.

Nota

Installation – Le préfiltre doit être rempli de pouzzolane ou d’un matériau filtrant équivalent dès la mise en place de la fosse.

L’épaisseur des matériaux ne doit pas être inférieure à 1 mètre.

Entretien – Il est recommandé de laver les matériaux filtrants au moins une fois par an. Ces matériaux filtrants doivent être changés lors de la vidange de la fosse.

Le bon fonctionnement d’un filtre bactérien percolateur est directement lié à la qualité du système de distribution des effluents. Celui-ci doit, en effet, assurer une répartition uniforme des liquides sur la totalité des matériaux filtrants. L’autre condition sine qua non pour le bon fonctionnement du filtre est le maintien en permanence de la ventilation, qui permet le développement et la survie des bactéries aérobies qui assurent la dégradation des matières polluantes organiques.

D. Le cas particulier du filtre bactérien percolateur Le filtre bactérien percolateur n’est plus autorisé depuis la publication de l’arrêté du 7 septembre 2009 fixant les prescriptions techniques applicables aux installations d’assainissement non collectif. Son utilisation était, auparavant, soumise à autorisation administrative. Il a été utilisé comme système de traitement mais ses performances étaient bien trop insuffisantes pour un tel usage, ce qui a motivé son interdiction. Dans la plupart des cas on peut considérer que ce système n’assure qu’un prétraitement.

Entretien – Il convient de contrôler l’état des matériaux filtrants tous les deux mois. Si le filtre se colmate fréquemment, il faut : – contrôler le fonctionnement de la fosse toutes eaux ; – vidanger cette dernière si nécessaire ; – sortir les matériaux du filtre et les laver voire les remplacer.

Cependant, ce système peut encore être en service en tant qu’étape de traitement et être rencontré par les agents des services publics d’assainissement non collectif. Aussi nous avons choisi de décrire rapidement son principe (cf. Fig. 9) et les règles en usage pour son entretien. En revanche nous ne reviendrons pas sur la phase d’installation.

Il est essentiel de s’assurer régulièrement que la ventilation n’est pas obstruée. Le répartiteur doit être nettoyé régulièrement (selon les instructions du constructeur). Principales pathologies rencontrées – Les filtres bactériens percolateurs peuvent se colmater fréquemment.

Principe – Les eaux usées qui ont déjà transité par une fosse toutes eaux traversent lentement une couche de pouzzolane ou de matériau filtrant aux propriétés comparables. Sur ce matériau filtrant, s’est développée une flore bactérienne de type aérobie. Ces bactéries minéralisent les matières polluantes organiques.

La ventilation peut ne pas être maintenue en permanence, ce qui affecte les bactéries aérobies et fait chuter les performances du filtre. Le système de répartition peut s’obstruer partiellement et ne plus assurer une répartition uniforme des effluents sur les matériaux filtrants.

Lorsque le filtre bactérien percolateur était utilisé comme étape de traitement, le volume des matériaux devait être de

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