Dimensionnement d’une cuve de récupération des eaux de pluie.
Pourquoi autant d’écarts d’un site à l’autre ?
15Juin2022
L’importance de dimensionner une cuve de récupération d’eau de pluie.
Le dimensionnement du volume de stockage est primordial pour une installation réussie. Mal dimensionner votre citerne entraîne une perte financière. Si la cuve est trop petite, elle sera vide très (trop) souvent et vos économies de consommation d’eau seront très (trop) faibles. Si votre récupérateur d’eau de pluie est trop grand, les coûts d’investissement seront élevés et la qualité des eaux stockées pourra se dégrader. L’eau de pluie stockée dans une cuve doit être renouvelée régulièrement ce qui induit que celle-ci doit être vidée.
Des volumes conseillés qui varient du simple au double.
Conscient de l’enjeu du dimensionnement, vous avez peut être testé différents outils disponibles sur Internet et vous avez constaté que les résultats proposés sont très variables d’un site à l’autre.
Je me suis moi-même amusé à réaliser des tests ce matin.
Hypothèses de travail :
- Lieu : Saint Brieuc
- Récolte sur une toiture en tuile d’une surface 100m2 (en Bretagne les toits sont plus souvent en ardoise mais tous les outils de dimensionnement ne connaissent pas ce type de toit 😊)
- Famille de 5 personnes
- Utilisation de l’eau de pluie pour alimenter les WC et le lave-linge
Résultats :
- Site N°1 : 4665 litres
- Site N°2 : 3760 litres
- Mon site (www.la-banquise.com) : 2000 litres
Lorsque le volume de stockage varie du simple au double : comment se faire son opinion et quel est le dimensionnement idéal ?
C’est à ces questions que je vais répondre dans ce blog.
Quels sont les critères à prendre en compte ?
1 – Comparer les données d’entrée des différents sites. Si les critères de récolte et de consommation sont identiques pour chaque outil de dimensionnement, ce sont dans les détails (dans notre cas les valeurs) que les différences apparaissent.
2 – Vérifier que les calculs de dimensionnement permettent une réelle comparaison entre la récolte potentielle d’eau de pluie et la consommation d’eau de pluie.
La récolte est déterminée par :
- La surface et le type de la toiture.
- La pluviométrie locale.
La consommation est déterminée par :
- Le type d’usage (WC, lave-linge, arrosage, …)
- Le nombre d’usagers (ou la surface s’il s’agit d’arrosage)
La surface et le type de captage ?
Ils permettent de calculer la « surface active » en associant un coefficient dit « de rendement de surface » à chaque typologie de toit. Plus le revêtement de la toiture va retenir l’eau, plus le coefficient de rendement sera faible. Il est aisé d’imaginer que le volume d’eau de pluie récupérée sur une toiture végétalisée de 100 m² est plus faible que le volume d’eau récupérée sur une toiture en ardoises de la même surface. La différence entre les 2 toitures n’est pas anecdotique puisque le rapport est de 1 à 3. Le coefficient de rendement de surface est de 0,3 pour une toiture végétalisée intensive alors qu’il est de 0,9 pour une toiture en ardoise.
Le tableau des coefficients de rendement ci-joint est issu de la norme EN 16941-1.
Le choix du site la-banquise : Pour s’adapter aux évolutions architecturales, mon calculateur permet d’ajouter jusqu’à 4 typologies de toiture dont les coefficients varient entre 03 et 0,9.
La pluviométrie
Une nouvelle fois, le niveau de détails est très important. La plupart des logiciels intègrent une pluviométrie annuelle par département. Si cette donnée semble bonne, elle n’est pas suffisante pour 2 raisons :
- La pluviométrie varie au sein d’un même département. Celle de Biarritz est de 1450 millimètres par an tandis qu’à Pau, dans le même département des Pyrénées-Atlantiques elle est de 1069 mm.
- Se référer à une pluviométrie annuelle n’est pas assez précis. Par exemple, Nice et Rennes possèdent la même pluviométrie alors que le type de pluies (fréquence, intensité, saisonnalité) est très différent. Ces éléments de saisonnalité sont aussi importants dans l’analyse que le volume annuel des pluies.
Le choix du site la-banquise : Les calculs sont réalisés à partir des données journalières et non d’une pluviométrie moyenne annuelle. La période d’étude est de 10 ans afin d’éviter les années exceptionnelles (très pluvieuses ou très sèches). Ce sont donc plus de 3650 valeurs qui sont utilisées pour chaque commune. Pour une grande précision, j’ai intégré les données pluviométriques de plus de 800 villes, dont 450 en France métropolitaine, 74 dans les territoires ultramarins, et 60 en Belgique.
La consommation :
Les données de consommation sont très variables d’un logiciel à l’autre. Parmi les tests réalisés ce matin :
- la consommation annuelle par personne pour l’alimentation des WC est estimée à 15m3 sur le site N°1 contre seulement 8,8m3 sur le second site.
- Concernant le lave-linge, la consommation est estimée à 6m3 par an et par habitant sur le site N°1 et à 3,7 m3 par an et par habitant sur le second site.
- L’arrosage est lui valorisé sur le site N°1 entre 150 et 250 litres par mètre carré par an. Le site N°2 laisse l’utilisateur remplir lui même cette donnée.
Nous voyons que les valeurs de base peuvent varier du simple au double en fonction des calculateurs. Cet écart très important engendre de grandes différences dans le dimensionnement du volume optimal de la citerne.
Le choix du site la-banquise :
- Concernant les données de consommation des toilettes et du lave-linge. Je me suis basé sur les informations collectées sur le site du CIEau (Centre d’information sur l’eau) à savoir une consommation de 25 litres / jour / personne pour alimenter les toilettes et de 15 l / jour / personne pour le lave-linge.
- Concernant l’arrosage, il n’est pas identique sur tout le territoire. Le besoin en arrosage est plus élevé à Avignon qu’à Arras. Chacune des villes de mon logiciel ont été classées selon 5 typologies de climat (continental, méditerranéen, océanique, tropical ou climat de montagne). Pour chaque climat, une saisonnalité est intégrée ainsi qu’un volume maximum par arrosage. L’utilisateur a ensuite la possibilité de sélectionner son usage – de « limité » à « modéré ». Cette notion personnelle permet de faire varier le nombre et l’intensité des arrosages. Pour information, un arrosage « modéré » en climat océanique consomme 65 litres / m2 / an. Cela équivaut en plein été à 4 arrosages par semaine, à hauteur de 2 litres / m2 d’espaces verts. Le même arrosage « modéré » en climat méditerranéen consommera 98 litres / m2 / an.
L’importance de l’analyse des deux paramètres : récolte vs consommation
Il ne suffit pas de rentrer les bonnes valeurs de consommation et de récolte pour obtenir un résultat optimum. Le plus dur reste même à venir. Il faut réaliser une étude dynamique afin de comparer scrupuleusement la récolte vs la ressource. De nombreux logiciels ne se basent que sur une seule donnée : la consommation. Le volume de stockage proposé est alors de 3 à 4 fois votre consommation hebdomadaire. Cette méthode tend à augmenter le volume de la citerne proportionnellement à l’évolution de la consommation.
Plus vous êtes nombreux dans la maison, plus la citerne de stockage sera importante. La logique semble couler de source (facile pour un blog sur la récupération des eaux de pluie). Nous avons fait un exemple sur le site N°2 pour une maison de 100m². Si vous êtes 4 personnes, on vous conseille un stockage de 4,09m3. Pour 8 personnes, les autres données étant égales par ailleurs le volume conseillé est de 6,39m3.
Travailler de la sorte part du postulat que la récolte est suffisante pour couvrir les besoins.
Mais que se passe-t-il si ma surface de toiture est réduite et que le volume d’eau récolté est largement inférieur aux besoins ?
Je me suis amusé pour l’exemple à dimensionner une cuve de récupération d’eau de pluie sur l’un de mes deux sites « test ».
Hypothèses de calcul :
- Extension de 20m². La récupération n’est effectuée que sur cette extension.
- Lieu : Saint Brieuc.
- 5 personnes dans la maison usage, vaisselle, lave-linge.
Le logiciel m’annonce une récolte de 13,63m3 par an alors que la consommation annuelle est estimée à 62,5m3.
Le conseil de ce calculateur : un volume de stockage 2920 litres soit près d’un quart du volume d’eau récoltée annuellement.
La consommation étant 4 fois plus importante que le récolte, dans les faits, la citerne sera toujours vide, ou presque. Les eaux collectées lors de chaque épisode pluvieux seront instantanément consommées. Il sera impossible de remplir cette citerne à moins de ne pas soutirer d’eau pendant plus de 3 mois.
En ne prenant pas en compte la capacité de récolte, la citerne conseillée est surdimensionnée.
Le choix du site la-banquise : le logiciel la banquise utilise un algorithme qui respecte la norme EN 16941-1 dans toute sa complexité. Je n’ai pas voulu simplifier les calculs. J’ai aussi souhaité vous présenter le résultat sous forme de taux d’autonomie en fonction du volume de la citerne et vous présenter différents résultats selon la taille du stockage. Plus qu’un chiffre précis, c’est un outil d’aide à la décision que je mets à votre disposition.
Le dimensionnement d’une citerne de récupération des eaux de pluies nécessite de la rigueur si l’on veut éviter les erreurs. Il faut comme souvent, se méfier des grands principes simplistes du type : « le volume idéal du stockage correspond à 3 semaines de consommation ». Nous l’avons vu précédemment, cet adage est démenti en cas de forte saisonnalité de consommation ou en cas de surface de toiture limitée.
Cette rigueur impose un logiciel de calcul puissant et élimine les outils basés sur une simple règle de 3 qui fleurissent sur de nombreux sites internet. Pour éviter de vous tromper : quelques conseils :
- Faire des tests en réduisant significativement la surface captage. Si le volume de stockage conseillé ne diminue pas significativement, cela veut dire que la ressource en eau n’est pas prise en compte.
- Etre vigilant lorsqu’on l’on vous demande de renseigner vous-même le nombre de jours de réserve souhaité.
- Gardez en tête que la citerne sera de faible volume si la surface de toiture est faible et que cette citerne sera aussi de faible volume si la consommation est faible.