Composé d’un tube cuivre d’évacuation des eaux grises enserré dans un serpentin de 4 à 6 tubes raccordé à l’arrivée d’eau froide, ce récupérateur de chaleur sur eaux grises minimise les pertes de charges, d’où une efficacité maximale : jusqu’à 50 % d’économie selon le fabricant. (Doc. Solénove Énergie.)
Les bâtiments produisent de l’énergie qui est, la plupart du temps, évacuée sans être valorisée. C’est le cas des eaux usées de la douche ou des appareils type lave-linge ou lave-vaisselle dont on peut récupérer la chaleur. Des équipements techniques performants commencent à utiliser cette énergie.
Avec le renforcement de la Réglementation thermique, toutes les sources d’énergie sont à exploiter. L’obligation de performance entraîne la recherche de solutions techniques valorisantes. Si le recours aux énergies renouvelables est l’une d’entre elles, une autre consiste à utiliser la chaleur « produite » par la construction et habituellement rejetée sans autre forme de procès.
Cette chaleur est utilisée pour le préchauffage de l’Eau chaude sanitaire (ECS) ou le chauffage des locaux. La technique la plus répandue aujourd’hui réside dans la solution chauffe-eau thermodynamique, avec récupération de calories sur les fluides sortants. Dans ces systèmes, on utilise la chaleur de l’air extrait. Les mêmes principes peuvent être appliqués aux eaux usées : il s’agit de techniques qui consistent à récupérer la chaleur des eaux usées générée par la prise de douches ou lors de l’utilisation du lave-linge ou du lave-vaisselle. Ces eaux usées varient entre 13 et 20 °C. Une source de chaleur non négligeable, qui peut être valorisée.Une option technique qui peut s’appliquer à nombre de secteurs – l’hôtellerie bien sûr, mais aussi le logement collectif ou individuel. Il s’agit là d’un gisement très important d’énergie, qui jusqu’alors, partait à l’égout.
Un principe simple de récupération par contact
Sur le plan technique, plusieurs options sont possibles. L’une d’entre elles (Power-Pipe –voir Annuel 2010 Cahiers techniques du bâtiment, page 105) consiste à récupérer la chaleur des eaux grises pour préchauffer l’eau chaude sanitaire, via un échangeur cuivre installé dans la continuité du tuyau d’évacuation. « Cette technologie, explique le fabricant, tire parti du principe de la tension superficielle, selon lequel l’eau tend à s’écouler le long des parois des tuyaux de vidange verticaux. Cela se traduit par un rapport “ surface de contact/volume ” élevé, qui permet d’extraire la chaleur des eaux domestiques en enroulant la canalisation d’arrivée d’eau froide autour du tuyau de vidange vertical ». Avec cette solution, quatre types de raccordement sont envisageables : préchauffage du chauffe-eau ; préchauffage de l’arrivée d’eau froide au mitigeur de la douche ; raccordement du chauffe-eau et du mitigeur de la douche à l’eau chaude préchauffée et l’arrivée d’eau froide, enfin, préchauffage du chauffe-eau et de l’arrivée d’eau froide au mitigeur de la douche (modèle hybride). Ces quatre raccordements pouvant s’installer sur plusieurs systèmes montés en parallèle, pour des douches collectives par exemple.
D’autres systèmes de plus grande ampleur (ex. Degrés bleus Lyonnaise des Eaux) reposent sur l’installation d’un échangeur placé au fond des canalisations des réseaux d’assainissement. Dans ce cas, le procédé comprend un circuit de canalisation en boucle fermée qui transporte l’eau. Celle-ci est chauffée, via un échangeur de chaleur constitué de plaques en inox qui transfèrent les calories des eaux usées à un fluide caloporteur, ce qui garantit la séparation du réseau de chauffage et de celui des eaux usées. L’échangeur alimente une pompe à chaleur. Laquelle démultiplie les calories prélevées et élève la température de l’eau jusqu’à ce qu’elle soit suffisante (entre 50 et 70 °C) pour le chauffage du bâtiment. L’eau ainsi préchauffée est ensuite dirigée vers la chaufferie qui peut alimenter un réseau de plusieurs bâtiments. Avantage d’une telle solution : la réversibilité qui rend possible l’utilisation du système en été, afin de climatiser les bâtiments (bureaux, maisons de retraite, hôpitaux…). Il s’agit là de procédés de très grande ampleur qui exigent des investissements très importants.
Ainsi, la ville de Valenciennes (59) a opté pour cette solution dans un bâtiment administratif de 8 500 m2 (hôtel de ville). Ce qui a nécessité l’installation d’un échangeur de 84 mètres dans la canalisation placée sous une place publique et dans les rues adjacentes. Un projet très important qui permet de couvrir, selon les calculs, 77 % des besoins totaux avec une température moyenne d’effluent en sortie de 14 °C. Ainsi, le maître d’ouvrage économise 45 % de la facture énergétique.
Installations modulaires
Selon le même principe, il existe également des systèmes (ex. Biofluides Energy Recycling System, voir encadré) qui s’installent à l’intérieur des bâtiments, dans des locaux techniques. Ils sont mis en place dans le prolongement de l’écoulement des eaux usées, sans perturber aucunement l’évacuation vers le réseau public.
Des procédés modulaires qui peuvent s’adapter à l’existant. Ainsi, suivant les contraintes d’implantation, il est possible d’installer une ou des pompes de relevage fabriquées en différentes dimensions pour s’intégrer au mieux dans les locaux techniques, en fosse ou en élévation. De même, les installations importantes peuvent être constituées d’ensembles modulaires autorisant un montage en parallèle pour un fonctionnement en cascade.
Concrètement, ces procédés sont constitués d’un échangeur inox à forte inertie et à très faible perte de charge. Conçus pour ne pas interrompre l’écoulement des eaux usées, ils sont dotés d’un système de filtration automatique et d’autonettoyage, de façon à optimiser le rendement de récupération d’énergie. L’ensemble est revêtu d’un isolant thermique de 40 mm d’épaisseur à très faible coefficient de conductivité et est protégé par une enveloppe en tôle d’acier inoxydable. Le système intègre une pompe à chaleur à puissance variable capable de s’adapter aux flux d’évacuation des eaux usées, pour atteindre le meilleur coefficient de performance selon la température des eaux usées.
Une régulation est assurée par un automate programmable, chargé d’optimiser larécupération de chaleur, tout en assurantles fonctions de sécurité, de signalisationet de téléalarme.
