Exemple d'installation

Dans cette partie, nous avons décidé de détailler chaque étape à réaliser dans l'ordre nécessaire, afin de collecter et d'utiliser les eaux de pluies, au quotidien, chez soi.

Une installation efficace et automatique de stockage et d'exploitation de l'eau de pluie est relativement complexe. C'est pourquoi, avant toute décision, posez-vous les bonnes questions et regroupez les bonnes informations. Les premières questions qu'il faut envisager au début d'un tel projet de construction pour permettre de choisir, dimensionner les équipements ainsi que de prévoir la récupération de l'eau sont :

  • Combien de personnes habitent le foyer ? Pensez au futur, au nombre d'enfant, par exemple.
  • Regroupez toutes les informations utiles au bon dimensionnement (facture d'eau notamment).
  • Quelle surface de toiture disposez vous ? (ou la future surface construite en cas de construction neuve).
  • Estimez le volume d'eau moyen récupérable d'une année en fonction de la ville.
  • Estimez vos besoins pour ensuite en déduire quelle autonomie sera prédestinée : partielle ou totale.
  • Réfléchissez à l'installation de la cuve : intérieur/extérieur, enterrée/semi-enterrée/surface, l'endroit, …
  • Y aura-t-il plusieurs gouttières à collecter ? Par où arriveront-elles ?, …
  • Repérez les endroits où véhiculeront les conduites de collecte de l'eau (gouttières,…), de pompage, d'alimentations électriques, de l'arrivée de la vanne d'eau de ville en secours (si nécessaire)…
  • Choisissez les équipements en fonction des besoins, n'hésitez pas à faire plusieurs devis auprès de divers professionnels connu et reconnus.

Les caractéristiques qui suivent sont les différentes réponses aux questions pour cibler l'exemple.

La famille compte actuellement deux personnes. Prochainement, cette famille envisage deux personnes supplémentaires. Actuellement, le volume d'eau consommé se situe au alentour de 88 m3 d'eau de ville par an, en considérant un volume journalier de 0,12 m3 par jour et par personne. Suite à l'arrivée des deux personnes supplémentaires dans le futur, elles consommeront une quantité d'eau supplémentaire pour leurs usage quotidien donc le volume d'eau augmentera à 175 m3 d'eau de ville, par an

Calcul : 0,12x2x365 + 0,12x2x365 = 175,2 m3

 

La maison sera de type "habitation neuve", c'est-à-dire que le projet de collecter les eaux de pluie verra le jour en même temps que la construction de la maison. La surface au sol de la maison sera équivalente à 100 m². En outre, cette maison disposera d'un jardin de 50 m², dont 30m² maximum (20 m² de surface en béton/carrelage) peuvent être disponible pour l'implantation de la citerne de stockage.

L'habitation se situera dans le Nord de la France, à Douai.

 

  • Estimation du volume d'eau de pluie récupérable :

Le volume d'eau nécessaire à cette famille de deux personnes, sur une année est de 88 m3. Cependant, ce volume peut varier d'une année sur l'autre et c'est pourquoi nous le majorons de 15 %, le nouveau volume étant de 101 m3.

En consultant les données météorologiques des précipitations locales de la ville de Douai, en moyenne, on peut espérer récupérer 600 mm d'eau de pluie par m², ce qui représente 0,6 m3 d'eau collecté par mètre carré et par an.

Si nous considérons une surface de toiture égale à la surface au sol de la maison (100 m²), nous pourront espérer collecter 60 m3 d'eau de pluie par an (précipitation = 0,6 m3/m², calcul = 0,6 x 100 = 60 m3). On s'aperçoit donc que le volume d'eau collecté est largement inférieur au volume d'eau nécessaire pour cette famille de deux personnes.

Un choix s'impose : augmenter la surface de toiture pour être en autonomie ou se servir partiellement de l'eau de ville par période de sécheresse ? Le choix a été d'augmenter la surface de toiture, étant donné que deux personnes supplémentaires arriveront dans le futur. La toiture sera agrandie sur les côtés de la maison afin de réaliser un abri pour le bois de chauffage et un abri pour deux voitures de type "carport". La nouvelle surface de toiture sera de 170 m² en tuile émaillé (afin de collecter le maximum d'eau).

Calcul : précipitation = 0,6 m3/m², 0,6 x 170 = 102 m3, ils auront donc la possibilité de collecter 102 m3 d'eau de pluie par an avec cette surface.

Avec leur consommation actuelle, l'utilisation sera de type total pour la famille de deux personnes, tandis que cette utilisation d'eau de pluie deviendra partielle lorsque les deux autres personnes habiteront dans cette maison. Par période, le volume d'eau consommé sera plus important, ainsi le réseau d'eau de ville sera sollicité.


Schéma d'installation de la cuve

  • Dimensionnement et choix de la cuve :

Ce dimensionnement est en rapport avec la consommation de la famille et du pourcentage de récupération d'eau de pluie qui est fonction du matériau de toiture.

La capacité de la cuve (C) est en fonction du volume d'eau de pluie récupérable (V) par an, des besoins annuels en eau de pluie (B) et du choix du nombre de jours de réserve (N), soit :

C = (V + B)/2 x (N/365)

On vise une autonomie de 60 jours avec une citerne pleine pour palier à deux mois sans précipitation, soit N=60.

Rappelons : V=102 m3 et B=88 m3

Calcul de la capacité de la cuve :

(170+88)/2 x (60/365) = 129 x 0,16 = environ 20 m3

Nous auront donc besoin d'une cuve d'une capacité au moins égale à 20 m3. Mais en général, la règle de base est de prévoir une citerne plutôt trop grande que trop petite... !

Les besoins de la famille étant aussi bien pour l'usage extérieur que pour l'usage intérieur (toilette, cuisine, …), il est décidé de prendre une cuve en béton, du fait de la neutralisation du pH par le ciment dans la cuve. Si l'usage aurait été uniquement envers l'extérieur (jardin), le choix du matériau de la cuve aurait très bien pu être le plastique car cette eau n'aurait pas eu besoin d'avoir un pH neutre, nécessaire dans le cas de la toilette.

Dans la partie "Stocker l'eau de pluie", il a été vu qu'il existe deux types de cuves en béton. La cuve préfabriquée achetée et implantée directement en éléments ou la cuve que l'on coule après avoir réalisé la fouille.

Après une étude de différents devis pour mettre en place une cuve préfabriquée, on se rend compte qu'avec les frais d'installation, d'éléments et d'achat de la cuve, le prix peut augmenter de 1 000 € environ par rapport à la réalisation de la cuve par une société de maçonnerie qui prendrait en charge le chantier de construction de la cuve ou par ces propres moyens.

Il a été choisit de construire une cuve en béton coulé directement dans la fouille par nos propres moyens (coffrage + achat matériaux) de 20 m3 pour le stockage (voir calcul précédent) et de 4 m3 pour la partie décantation (20 % du volume de la plus grande). Cette cuve nous coutera environ 2 000 € en matériaux si nous la construisons nous même (béton : 16 m3 soit environ 1 500 € + fers + coffrage + hydrofuge). Les dimensions de cette cuve peuvent être 3,5 m x 4 m x 1,5 m de profondeur pour la cuve de stockage et 2 m x 1,5 m x 1,3 m de profondeur pour la décantation.

Des recommandations, ainsi que l'équipement d'une citerne sont répertoriés dans la partie "Stocker l'eau de pluie". Le trop-plein (siphon disconnecteur) est à placer en-dessous du niveau maximum d'eau dans la citerne, soit 20 à 30 cm en-dessous de la dalle supérieure. Il sera nécessaire de l'équiper d'un clapet anti-retour pour éviter les remontés d'eau, de rongeurs ou autres indésirables dans la citerne.

  • Implantation et installation de la cuve :

L'implantation d'une cuve est plus aisée dans le cadre d'une nouvelle construction que dans celui d'une rénovation. Il est plus difficile en termes d'accessibilité au regard de la présence ou non d'arbres ou de réseaux enterrés (ex : eau, gaz, électricité). Également vrai quand les réseaux d'évacuation sont enterrés depuis de nombreuses années et qu'il faut les découvrir pour le raccordement de la cuve. Cette opération est à réaliser avec délicatesse. L'installation est donc plus coûteuse car elle demande plus de temps. Lorsque le bâtiment est déjà construit, le choix de la cuve doit tenir compte des différentes côtes entre les regards de descentes de gouttières et celles du réseau d'évacuation des eaux pluviales.

L'emplacement de la cuve doit être choisi avec le plus grand soin et sera située au plus près du local technique (cave, garage, dépendance, etc.) qui viendra abriter le groupe de pompage. Cette proximité permettra de limiter les pertes de charges induites par la section, la longueur de canalisation et  le dénivelé entre la crépine d'aspiration et le groupe de pompage. Il est recommandé de vérifier les caractéristiques du sol sur 2 ou 3 mètres de profondeur ; la présence d'un sol marneux ou rocheux peut rendre difficile l'excavation des terres de la cuve.

Dans notre cas, l'installation de la cuve se fera avant le passage de l'eau, du gaz et de l'électricité. Les terres excavées pour la cuve seront déposées dans le fond du jardin pendant la construction de la maison et évacuées par camion plus tard. Les dimensions de la fouille doivent permettre une pose sans toucher les parois. Le fond de fouille comportera un lit de sable d'une épaisseur de 10 cm pour que la cuve dispose d'une bonne assise dans le temps. Un espace d'au moins 30 cm entre la cuve et les parois de la fouille est requis afin de manipuler le coffrage pour le béton. Une fois la fouille exécutée, préparez méticuleusement le coffrage et les fers de la cuve. Ce travail est très important. Il est à réaliser avec le plus grand soin. Ensuite, coulez le béton jusqu'au fond des parois. N'oubliez pas de bien laisser sécher le béton pendant plusieurs semaines.

  • Choix du type de pré-filtre de gouttières :

L'élément qui se place à la sortie des gouttières est très important. En effet, cet élément, appelé pré-filtre, sert à nettoyer préalablement l'eau de pluie afin de la débarrasser des feuilles mortes, oiseaux morts, etc. pour ne pas entrainer d'objet indésirable lourd dans la citerne. Ce pré-filtre peut être à nettoyage automatique ou périodique, l'essentiel étant qu'il ne se bouche pas trop souvent.

Les modèles autonettoyants sont de plus en plus courants car simples et efficaces, mais néanmoins cher (de 300 à 500 €). Ce coût peut descendre à une cinquantaine d'euros pour un pré-filtre de type classique, avec panier métallique, à nettoyer régulièrement.

 

 

La surface du toit (170 m²) nécessitera au minimum quatre gouttières de descente d'eau et deux tuyaux collecteurs qui seront dirigées à l'endroit d'installation du pré-filtre à l'aide d'un "té simple".

 

L'équipement choisi pour remplir cette fonction de filtration aura un coût d'environ 400€, car il sera de type automatique (voir schéma ci-dessous).


Pré-filtre de gouttières

  • Choix du groupe d'aspiration :

Jusqu'ici, nous n'avons vu que "comment" collecter l'eau de pluie. Mais comment la faire circuler dans les canalisations de la maison sous une pression suffisante ? Simplement avec un groupe d'aspiration qui est l'équipement le plus indispensable, après la citerne. Plus généralement, en France, ce système est appelé groupe suppresseur auto-amorçant, du fait qu'il aspire l'eau de la citerne pour la renvoyer dans le réseau de la maison à une pression de service de 3 bars.

Quelques équipements différents permettent de remplir cette fonction, nous ne traiterons que du surpresseur auto-amorçant, qui est l'équipement le plus répandu pour un rapport qualité/prix très satisfaisant. Les autres systèmes de pompages sont :

  • Pompes à piston.
  • Pompes centrifuges.
  • Pompes auto-amorçantes à canal latéral.
  • Pompes pour puits semi-profonds.
  • Pompes avec hydro-éjecteur.
  • Groupes électropompes immergés.

Le système choisit à un réservoir, il est autonome et ne démarre qu'après une utilisation de quelque dizaine de litres et une baisse de pression sur le réseau. Cela permet à la pompe de ne pas toujours être sollicitée. Ce type de produit a un coût de 100 à 1 000 € selon le matériau du réservoir et sa capacité. Plus la capacité de la cuve sera importante, moins la pompe sera sollicitée car une réserve de pression sera emmagasinée dans celle-ci. Le débit de ce type de pompe se situe à environ 4 000 litres par heure.

Pour l'installation nous choisirons un surpresseur avec des caractéristiques similaires à celles-ci :

  • Pression de déclenchement marche/arrêt du pressostat : mini 2,1 bars, maxi 3,5 bars.
  • Les cuves de 20 à 60 litres sont destinées à un usage relativement occasionnel (une famille de 1 à 6 personnes), alors que les cuves de 100 à 300 litres sont destinées à un usage régulier (famille de plus de 6 personnes, hôtel, etc.). Pour assurer une réserve de pression importante en cas de déclenchement simultané de plusieurs robinets et pour éviter que la pompe ne démarre trop souvent, une cuve de 60 litres sera choisie.
  • La puissance de la pompe sera de 1 450 W, cette puissance varie proportionnellement à la capacité de la cuve.
  • Le débit se situera aux alentours de 3 900 litres/heure avec une hauteur de refoulement maximale de 20 mètres, suivant les caractéristiques de la pompe choisi et le tableau correspondant ci-dessous.

Surpresseur Surjet multicellulaire 1450 W - 60 L  RIBILAND

Tableau comparatif des surpresseurs
(hauteur de refoulement/litres/minutes)
  • Le tableau de commande :

Le tableau de commande est une centrale de gestion automatisée par micro-processeur. L'électronique contrôle et gère l'installation complète. Elle permet l'alimentation automatique en eau du réseau de ville dès lors que l'eau de pluie vient à manquer.

Le tableau de commande est composé d'une lecture du niveau d'eau dans la cuve, d'un compteur, d'une électrovanne, d'un disconnecteur, d'une nourrice de distribution, ainsi que d'une simple pompe à amorçage régulier. Chacun de ces éléments peut être choisi indépendamment, pour être assemblé sur l'installation désirée. Dans notre cas, il a été décidé d'installer directement un groupe suppresseur équipé d'une cuve de réserve de pression de 60 litres, à la place de la simple pompe qui démarre à chaque sollicitation de l'eau à un robinet.

Le tableau de commande a un coût estimatif de 2 000 € sans pompe. Ce tableau de commande servira à commander automatiquement l'installation, sans se soucier du niveau d'eau de pluie dans la citerne. Le basculement entre le réseau d'eau de ville et la citerne se fera ainsi automatiquement.

Principe de fonctionnement :

Vanne trois voies électromécaniques pilotées automatiquement en fonction de la ressource (possibilité de commande manuelle).

(3) Surpresseur permettant l'alimentation en eau de pluie, à une pression similaire au réseau d'eau potable (pour l'installation, celui-ci sera remplacé par le groupe surpresseur de 1450w – 60 litres).

(4) Sonde de niveau citerne.

(5) Tableau de commande et de contrôle.

(6) Réserve tampon eau de ville alimentant le surpresseur en cas de manque d'eau dans la citerne (réserve renouvelée régulièrement pour garantir sa qualité).

 

Ce type d'équipement est très couteux, aux alentours de 2 000 €. Cependant il répond parfaitement aux normes de disconnection imposées par la loi (norme européenne NF EN 1717).

Pour ne pas dédoubler les canalisations à l'intérieur de la maison et pour des raisons de coût, ce tableau de commande sera aussi utile du fait du remplacement du manque d'eau de pluie directement par de l'eau de ville.

  • Choix des filtres :

Après avoir choisi le type d'autonomie, il faut également se pencher sur le type de filtration approprié. Dans la partie "Comment filtrer l'eau de pluie ?", il était question de détailler les différents types de filtres qui existent et leur fonction. Dans cette installation, il est question de parler des choix faits pour cette maison, pourquoi, ainsi que du coût.

L'eau de pluie tombe sur le toit, s'écoule vers les gouttières, puis traverse un premier pré-filtre qui commence à filtrer l'eau grossièrement. Il empêche donc les feuilles, les oiseaux morts, ... de passer quand l'eau se dirige vers la cuve de stockage.

Pour assurer une qualité de l'eau, il est nécessaire de la filtrer, comme on a pu le voir dans l'explication de la partie "Comment filtrer l'eau de pluie ?". Il est possible de combiner différents filtres en fonction de ce que l'on attend. Après avoir réalisé plusieurs devis en fonction de plusieurs choix de filtres qui étaient envisagés, il a été choisi dans cette construction de mettre en place un système de filtration poussé qui certifie une excellente filtration de l'eau, qui ira jusqu'à la consommation humaine (alimentation).

Quand on a besoin d'eau, l'eau est aspirée dans la cuve pour être ensuite envoyée vers un filtre de 40 µm afin d'obtenir une filtration plus fine et pour protéger le groupe surpresseur des grosses particules aspirées par la crépine. Le coût de ce filtre revient à 80 €. Ensuite, l'eau est dirigée vers le surpresseur. Après cet équipement, il est décidé de mettre un filtre à cartouches et plus particulièrement un filtre à particules de 25 µm. La mise en place d'un tel filtre, à la sortie du surpresseur, sert à filtrer les particules au fur et à mesure que l'on consomme de l'eau et à 25 µm pour permettre de filtrer progressivement. La filtration est mécanique, on ne filtre que lors de l'utilisation. Derrière ce filtre, installer un filtre à charbon actif est un bon complément car il permet d'éliminer les matières organiques et les éventuelles mauvaises odeurs. Le coût de ces deux filtres revient à 226 €. Ces deux filtres permettent d'utiliser l'eau filtrée pour des besoins dont une qualité "exceptionnelle" n'est pas requise. On peut donc alimenter les toilettes et le jardin avec ce type de filtration, mais il faut savoir qu'on pourrait également alimenter la douche, la machine à laver et le lave-vaisselle. Pour être certain que l'eau soit de bonne qualité, il est décidé d'investir dans un système plus performant d'un coût de 800 € environ qui stérilise l'eau pour l'utiliser à la cuisine et à la salle de bain, ce système est un filtre bactéricide germicide qui permet la désinfection de l'eau par une lampe UV.

  • Choix des autres appareillages :

Dans la mesure où les principaux équipements ont été cités ci-dessus, les autres équipements nécessaires sont :

  • Crépine muni d'un flotteur (pour aspirer l'eau de la cuve vers le groupe surpresseur).
  • Tuyau flexible pour la crépine.
  • Aérateur d'aquarium (pour oxygéner l'eau de la cuve).
  • Autre tuyaux pour les raccordements dans la maison au réseau de distribution.
  • Tube anti-turbulence.
  • Grille.
  • Aérateur de cuve (tuyau d'évaporation extérieur).
  • Regard de visite en fonte (permet le passage de véhicule lourd).

L'ensemble de ces sous-équipements représentent environ 1 300 €. Suivant la qualité de l'aérateur, de la crépine, etc. ce prix peut doubler.

  • Établissement des plans :

Afin de mieux comprendre l'implantation des différents éléments, équipements composant l'installation, plusieurs plans sont nécessaires. Les plans peuvent être dessinés à la main. Il n'est pas nécessaire de dessiner les plans avec des logiciels qui coûtent une fortune si vous réalisez l'installation vous-même.


Schéma d'installation de la cuve

Sur la totalité des eaux consommées par cette famille par jour, il n'en faut que quelques litres de qualité alimentaire. Sur la totalité des eaux consommées, 20 % passent par les chasses d'eau des W-C et 12 % sont utilisées pour le jardin et le lavage des sols.

Pour les usages non alimentaires, nous avons surtout besoin d'eau douce, c'est-à-dire peu calcaire et peu chargée en sels minéraux. Elle doit être inoffensive en cas d'absorption accidentelle de petites quantités. D'où cette autre question : faut-il rendre potable, à grands frais, la totalité de l'eau pour en utiliser 60 % à des fins alimentaires ?

Une solution pour éviter de potabilité des quantités d'eau qui n'en ont pas d'utilité (WC, jardin, ...), nous séparons les usages. Ainsi, l'usage jardin/WC pourra être utilisé directement à la sortie du filtre du suppresseur (32 %), les autres usages (68 %) seront rendus potables. De ce fait, le coût de potabilisation, d'entretien et d'utilisation sera moindre.


Traitement de l'eau de pluie

Le coût de cette installation type se situe aux environs de 8 000 €, dont voici le détail :

Équipements Prix
  • Matériaux de la citerne 24 000 litres
2 000 €
  • Siphon disconnecteur 100 mm
60 €
  • Clapet anti-retour 100 mm
200 €
  • Aérateur d'aquarium + disperseur
  • Tube anti-turbulence
  • Grille
  • Crépine + tuyau 10 m
  • Flotteur
  • Aérateur de cuve
  • Regard de visite
  • Autres tuyaux pour les raccordements dans la maison au réseau de distribution
1 300 €
  • Pré-filtre sortie de gouttières
400 €
  • Y 100 mm raccordement des gouttières
6 €
  • Surpresseur 1450 W - 60 l
250 €
  • Tableau de commande
2 000 €
  • Kit de tuyaux de différentes sections/longueurs
500 €
  • Filtre 40 µm
80 €
  • Filtre à particules 25 µm + filtre à charbon
226 €
  • Filtre bactéricide germicide (lampe UV)
800 €
Total 7 822 €

Selon le type d'équipement choisi et de son niveau de qualité, le coût total d'installation peut considérablement changer.