Dimensionnement de la cuve

 

Dimensionnement de la cuve

 

DESCRIPTION DE LA CUVE

Il existe plusieurs matériaux pour la cuve, qui présentent chacun des avantages et des inconvénients.

Tableau 1 : Avantages et inconvénients des divers matériaux

 

On choisira une cuve en polyester qui offre de nombreux avantages, notamment de mise en oeuvre. De plus, elle présente une stabilité chimique et une résistance à l'abrasion mécanique intéressantes. Il en existe de plusieurs contenances comme on peut le voir sur le document disponible ici. Même si les cuves en béton permettent de réduire l'acidité des pluies, les cuves en plastique ont la possibilité d'optimiser les valeurs de turbidité, de couleur et de carbone organique.

La cuve est positionnée sur une dalle en béton pour assurer une haute stabilité. Elle sera installée en sous-sol afin de la placer hors gel et hors lumière. Par ailleurs, les opérations de maintenance et de nettoyage seront facilitées si on les compare aux mêmes opérations effectuées sur une cuve enterrée.

Le trop-plein, qui permet d'évacuer l'eau en excès et représente donc une sécurité, doit avoir un diamètre supérieur au diamètre d'arrivée pour éviter que la cuve ne passe en charge. Il s'agit d'une obligation stipulée par l'arrêté.

Les premières eaux ("first flush") sont récupérées, même si elles sont plus chargées en pollution que les eaux qui suivent à cause d'une accumulation des particules sur la terrasse en période sèche. En effet, les siphons permettent de retenir les toutes premières eaux mais dans une moindre mesure. La norme allemande DIN 1989 ne voit pas d'inconvénient à leur récupération. Le traitement sera alors adapté.

 

Figure 1 : Exemple d'une cuve souple pliée (source : Labaronne - Citaf)

 

Figure 2 : Exemple d'une cuve souple pleine (source : 1001gouttieres.sarlclem.fr)

 

 

DIMENSIONNEMENT DE LA CUVE

 

Cas de la terrasse plane en graviers

Volume récupérable

Afin de calculer la taille de la cuve nécessaire à la récupération des eaux pluviales, il est tout d'abord nécessaire de calculer le volume d'eau récupérable sur la toiture. Celui-ci dépend de différents paramètres : la précipitation annuelle moyenne Pmoy (m3/m2) la surface du toit Stoit (m²) et le coefficient de restitution Cr. Le volume récupérable sur la toiture s'exprime de la manière suivante :

Le toit de notre bâtiment hospitalier a une surface de 1120 m². Il est plat et recouvert de graviers ; nous prenons alors Cr = 0,6. En ce qui concerne la pluviométrie, nous prenons la valeur évaluée précédemment dans les données : Pmoy = 0,649 m3/m².

Nous obtenons : Vrécupérable = 436 m3 en un an.

 

Il est ensuite possible d'estimer le volume de la cuve de récupération des eaux pluviales, grâce à la formule ci-dessous :

Pour cela, il est indispensable d'évaluer les besoins en eau B (m3/an) pour alimenter les sanitaires ainsi que le nombre de jours consécutifs sans précipitation n (jours), qui est estimé à 23 jours dans la région toulousaine pour le cas le plus défavorable. De plus, le phénomène de garde d'air (marge d'air dans la partie supérieure du réservoir pour éviter la mise en charge de celui-ci) doit être pris en compte. Ainsi, pour considérer ce phénomène, nous surdimensionnons la cuve de 5 %.

 

Chasse d'eau 10 L

Dans le cas d'une chasse d'eau de 10 L, B = 3580 L/j. Ainsi, nous déterminons le volume de la cuve à Vcuve,1 = 57,66 m3 pour pallier aux besoins annuels de l'hôpital.

 

Chasse d'eau 6-9 L

Pour une chasse d'eau économe à double poussoirs 6-9 L, le besoin en eau calculé est B =  2361 L/j. Nous trouvons un volume de cuve de Vcuve,2 = 42,94 m3 pour pallier aux besoins annuels de l'hôpital.

 

 

Cas de la terrasse surmontée de panneaux photovoltaïques sur sa totalité

Nous étudions ici le cas où les panneaux solaires sont placés sur les 1120 m² de la terrasse. Lorsqu'ils sont seulement disposés sur 90 % de la terrasse, comme préconisé par le binôme 1, le volume récupérable est plus faible, donc la cuve est de capacité plus faible. Nous prenons donc le parti de dimensionner la cuve pour qu'elle accueille le plus d'eau possible. Néanmoins, les résultats pour des panneaux sur 1120 ou 1005 m² sont très semblables.

 

Volume récupérable

Le toit de notre bâtiment hospitalier a une surface de 1120 m². Il est recouvert de panneaux solaires complètement ; nous prenons alors Cr = 0,75. En ce qui concerne la pluviométrie, nous prenons la valeur évaluée précédemment dans les données : Pmoy = 0,649 m3/m².

Nous obtenons : Vrécupérable = 545 m3 en un an.

 

Chasse d'eau 10 L

Dans le cas d'une chasse d'eau de 10 L, B = 3580 L/j. Ainsi, nous déterminons le volume de la cuve à Vcuve,1 = 61,27 m3 pour pallier aux besoins annuels de l'hôpital.

 

Chasse d'eau 6-9 L [cas retenu pour l'étude]

Pour une chasse d'eau économe à double poussoirs 6-9 L, le besoin en eau calculé est B =  2361 L/j. Nous trouvons un volume de cuve de Vcuve,2 = 46,55 m3 pour pallier aux besoins annuels de l'hôpital.

 

 

BILAN

Etant donnée l'étude du premier binôme sur la consommation énergétique, le toit de l'hôpital sera effectivement recouvert de panneaux solaires.

Dans cette perspective, nous pouvons donc conclure que le volume de la cuve 1 est 24 % plus grand que celui de la cuve 2. Il faut donc envisager dès la construction de l'hôpital la mise en place de chasses d'eau économes à double poussoirs afin de ne pas surdimensionner la cuve de récupération des eaux pluviales et ainsi limiter les coûts. Dans cadre de cette étude, nous choisirons une cuve souple de 50 m3 dont la fiche technique est disponible ici.

 


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