La récupération de chaleur sur les eaux grises

Le sommaire des infos et concepts des maisons passives
Quel que soit le type de construction existante ou projetée, l’intérêt de ses occupants actuels et futurs est d’y vivre dans la meilleure situation de confort possible tout en limitant au maximum le prix de l’énergie dont ils ont besoin pour l’assurer. Dans les constructions hautes performances, notamment dans les maisons passives, les besoins d’eau chaude sont tel que l’énergie nécessaire à sa production peut dépasser très largement celle du chauffage. L’optimisation de la production d’eau chaude est donc indispensable au même titre que celle du chauffage. Plusieurs solutions, individuelles ou couplées, rappelées ci-après, peuvent être mises en œuvre pour réduire l’énergie nécessaire ou pour fournir une énergie gratuite et non polluante :
  • La réduction de la longueur des réseaux dès la phase de conception de la construction
  • La suppression des boucles d’eau chaude lors de la conception du système de distribution de l’eau chaude
  • La limitation de la consommation d’eau notamment provoquée par les équipements hydroéconomes
  • Le recours à l’énergie solaire produite par des capteurs thermiques,
  • La récupération de l’énergie encore contenue dans l’air extrait par, entre autre, les systèmes compacts multifonctions.
Une autre solution existe. Il s’agit de récupérer la chaleur des eaux grises, essentiellement de la douche, grâce à des échangeurs de chaleur. La douche présente en effet deux particularités qui découlent de son usage :
  • La température élevée de l’eau rejetée
  • La simultanéité entre évacuation d’eau chaude et amenée d’eau froide
Les spécificités de la douche

La première singularité de la douche est le fait que l’eau chaude coule sur le corps et repart vers l’égout, seulement quelques secondes plus tard, à une température très proche de la température initiale. Certains pourraient résumer la situation en prétendant, sans que ce soit tout à fait faux, que prendre une douche consiste à jeter, en partie pour le plaisir, de l’eau chaude à l’égout avec l’énergie qui a été nécessaire à son chauffage !!! Vu sous cet angle, cet usage est un flagrant délit de gabegie énergétique. Pour l’éliminer, il n’exige que deux solutions :
  • ne plus se doucher ou
  • récupérer, si ce n’est l’eau, du moins la chaleur qu’elle contient, pour limiter la pollution au CO2 généralement provoquée par l’énergie nécessaire à son chauffage.
Comme le fait de ne plus se doucher pour économiser l’eau et l’énergie est peu vraisemblable, parce qu’il va généralement à l’encontre de à psychologie de l’homme, la seule solution viable est de récupérer la chaleur jetée après une durée d’usage si dérisoire.

Dans toute construction, toute consommation d’eau, froide ou chaude, implique une arrivée d’eau froide simultanée, en volume strictement identique. La deuxième particularité de la douche résulte de ce constat et du fait que, de manière analogue à l’air traité par une VMC double flux, c’est de l’eau chaude qui est évacuée conjointement à l’arrivée d’eau froide. Il suffit dès lors qu’elles se croisent dans un échangeur, pour que l’eau grise et chaude évacuée perde sa chaleur au profit de l’eau neuve mais froide. Un bain ne présente pas cet avantage. Dans ce cas, l’eau, qui a perdu une grande partie de sa chaleur, n’est jetée à l’égout que bien plus longtemps après quelle a été prélevé. Il n’y a pas simultanéité entre rejet d’eau chaude et amenée d’eau froide. La douche est le seul exemple d’utilisation de l’eau qui présente un effet de simultanéité entre rejet d’eau chaude et apport d’eau froide permettant l’usage d’un échangeur instantané qui peut être très efficace sans stockage.

Les différents types des récupérateurs de chaleur

Il existe des récupérateurs de chaleur instantanés et d’autres qui assurent une récupération différée. Alors que les premiers sont spécifiques aux douches, les autres peuvent être utilisés pour tous les équipements de la maison qui utilisent de l’eau chaude parce qu’ils assurent un stockage temporaire des eaux rejetées.

Concernant la douche, deux cas peuvent se présenter. Sil existe un niveau de construction sous la douche, le récupérateur pourra être installé verticalement, dans une gaine technique par exemple. Dans le cas contraire, il pourra être placé horizontalement, sous le bac de douche. Les solutions techniques proposées doivent être adaptées en conséquence.

Les récupérateurs de chaleur verticaux

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En ce qui concerne les douches situées en étage, une particularité physique de l’évacuation de l’eau après usage peut être mise à profit pour récupérer au moins en partie la chaleur qu’elle contient. L’eau grise est évacuée par une descente verticale raccordée au réseau des eaux usées au niveau du rez-de-chaussée. Contrairement à ce que pensent la plupart d’entre nous, l’eau ne tombe pas en vrac au centre de la canalisation. Au contraire, l’eau rejetée lèche la paroi intérieure de la canalisation en provoquant une élévation de sa température extérieure. La chaleur ainsi dissipée peut être récupérée.

Deux solutions peuvent alors être proposées :
• L’arrivée d’eau froide peut se faire par un tube, en forme de spirale, qui entoure la descente comme ci-contre.
• L’arrivée d’eau peut être réalisée en passant dans un tube concentrique extérieur à la descente comme ci-dessous. L’eau froide lèche l’extérieur de la descente en se réchauffant gratuitement.

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Dans les deux cas, les échangeurs ont une meilleure efficacité lorsque l’eau froide arrive à contre-courant de l’évacuation, du bas vers le haut, et lorsque leur longueur est augmentée. Un accroissement de leur diamètre ou leur multiplication, dans une disposition en parallèle, présente le même intérêt et permet, de plus, de traiter de plus grande volumes.

Les récupérateurs de chaleur horizontaux

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Lorsqu’il n’existe pas de solution pour installer les matériels ci-dessus, l’installation d’appareils horizontaux est alors possible sous le bac de douche. Ce type d’appareil est très récent et les solutions qui peuvent être proposées sont peu nombreuses. Le principe est par contre toujours le même. Eau chaude et froide, séparées par un matériau conducteur, se croisent, sans aucun mélange, de manière à provoquer un échange de chaleur de l’eau évacuée vers l’eau neuve.

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Plusieurs modèles existent certains utilisent des tôles plates, d’autres des tôles ondulées qui permettent la création de turbulences propre à faciliter les échanges et l’auto-entretien. Certains utilisent des serpentins plongés dans une cuve remplie par l’eau chaude qui s’évacue, alors que d’autres disposent d’un radiateur destiné à capter la chaleur dans une cuve similaire.

Certains sont adaptés aux bacs de douche, tandis que d’autres sont plutôt destinés aux douches à l’italienne qui se développent de plus en plus, parce qu’elles permettent notamment de respecter plus facilement les normes PMR, celles des Personnes à Mobilité Réduite.

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Les récupérateurs de chaleur sous forme de cuve

En dehors des systèmes d’échange instantanés de chaleur définis ci-dessus, il existe des systèmes qui permettent une récupération différée de chaleur grâce à une cuve qui assure le stockage de l’eau chaude de la douche mais aussi de tous les autres équipements de la maison. Une canalisation d’adduction d’eau froide, en forme de serpentin y est installée afin de récupérer un maximum de chaleur. L’eau préchauffée peut alimenter directement le système de production d’eau chaude, les robinets d’eau froide des douches ou les deux afin d’améliorer l’efficacité thermique.

Ces équipements sont réservés à des ensembles immobiliers conséquents dont la destination peut être, entre autres, le logement, le bureau ou le commerce.


L’efficacité des récupérateurs de chaleur

Qu’ils soient verticaux ou horizontaux, l’efficacité des récupérateurs de chaleur sur la douche peut atteindre et dépasser les 60 à 70 %. Les factures d’eau, mais aussi celles de l’énergie nécessaire à son chauffage, sont réduites dans des proportions d’autant plus importantes que l’eau chaude de la douche représente une part importante de la totalité de l’eau utilisée et chauffée.

Lorsqu’ils sont couplés à des équipements hydroéconomes, leurs efficacités respectives se combinent pour réduire la consommation d’énergie nécessaire au chauffage de l’eau de la douche d’un facteur 6 à 8.

Le prix des équipements

Le prix des échangeurs de chaleur est très supérieur à ceux des équipements hydroéconomes mais reste 2 à 4 fois moins cher que des chauffe-eau thermodynamiques ou des capteurs thermiques pour une efficacité équivalente. S’ils ne peuvent pas se substituer aux systèmes actifs de production d’eau chaude, ils permettent toutefois l’usage d’équipements moins performants et donc moins chers.

Des systèmes passifs sans entretien

Contrairement à tous les systèmes de production d’énergie, les récupérateurs de chaleur sur l’eau de douche n’ont besoin d’aune source d’énergie et ne nécessitent aucun entretien. Si les matériaux utilisés sont de bonnes qualités, ils pourront durer plusieurs dizaines d’années sans aucune intervention.

Parmi tous les systèmes permettant la réduction de l’énergie nécessaire à la production de l’eau chaude, les récupérateurs de chaleur sur les douches seront à privilégier après, bien sûr, les équipements hydroéconomes. Leur rentabilité est assurée en seulement quelques années généralement moins de à 5 ans.

La garantie de résultat

Si tous les produits peuvent être utilisés, tous n’apportent pas les mêmes résultats et surtout la garantie de l’obtenir à coup sûr. Dans le cadre de la RT2012, seuls les produits admis par la réglementation pourront être utilisés. Leurs caractéristiques seront alors parfaitement connues et crédibles.

Pour connaître les produits

Pour connaître les produits permettant de récupérer la chaleur sur les eaux usées des douches et savoir ou les trouver rendez-vous sur la page « Les récupérateurs de chaleur sur les eaux grises » de la rubrique composants des maisons passives.

En résumé :

  • L’efficacité des récupérateurs de chaleur sur l’eau des douches peut atteindre et dépasser 60 %
  • Les récupérateurs de chaleur sur l’eau des douches sont les appareils les plus rentables après les systèmes hydroéconomes


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