Les systèmes de demain : la récupération de chaleur sur les eaux grises des douches

Chez Sénova, nous souhaitons œuvrer au quotidien à vos côtés pour construire un habitat plus confortable, plus économe et plus sain. Parce que nous pensons que les défis climatiques qui se posent à nous représentent une opportunité d’innover et d’améliorer nos manières de faire, nous souhaitons trouver des solutions concrètes pour construire les logements de demain. Conscients que cette ambition ne se fera pas sans vous, nous travaillons au quotidien pour chercher les dernières innovations en termes de système et vous en informer. Ci-après, nous vous présenterons les systèmes de récupération de chaleur sur les eaux grises.

Avez-vous pensé à la récupération de chaleur sur les eaux grises ?

En construction, la production d’eau chaude sanitaire (ECS) est un poste très important de la consommation globale en énergie d’un bâtiment. En effet, il peut même parfois s’avérer aussi important que celui du chauffage pour des bâtiments à haute efficacité énergétique (labels, bâtiment passifs, …).

Pour réduire ces consommations, plusieurs solutions individuelles ou couplées peuvent être mises en œuvre :

• Réduction de la longueur des réseaux dès la phase de conception de la construction,
• 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 grâce à des équipements hydro économes,
• Le recours à l’énergie solaire produite par des capteurs thermiques.

Mais une autre solution, plus radicale, existe : la récupération de chaleur sur les eaux grises (notamment des douches) grâce à des échangeurs de chaleur. En effet, l’eau des douches coule et est renvoyée directement à l’égout à une température très proche de la température initiale (généralement de l’ordre de 38°C). En quelque sorte, l’eau chaude est jetée avec son énergie qui a été nécessaire à son chauffage.

La solution est alors analogue au fonctionnement d’une VMC double flux où l’air chaud extrait vient réchauffer l’air froid entrant via un échangeur pour ne pas gâcher l’énergie (la chaleur) contenue dans l’air extrait aux conditions intérieures. Ici, de la même façon, l’eau froide d’arrivée est en partie réchauffée par les calories contenue dans l’eau chaude allant à l’égout.

Ce système est principalement appliqué à la douche car c’est le seul équipement à disposer d’une simultanéité entre le rejet de l’eau et l’apport d’eau froide permettant l’usage d’un échangeur instantané qui peut être très efficace.

Les différentes solutions existantes

Il existe deux types de solution de récupération : les solutions instantanées et celles assurant une récupération en différée. Les premiers sont spécifiques aux douches comme expliqué plus haut alors que les autres peuvent être utilisés pour tous les équipements de la maison utilisant de l’eau chaude (évier de cuisine, lavabo, baignoire, machine à laver, …).

Pour la douche, deux cas se présentent en fonction de l’installation. Si un niveau de construction est présent sous la douche (douche en étage), le récupérateur pourra être vertical, installé dans une gaine technique par exemple. Dans le cas contraire, il pourra être placé horizontalement sous le receveur de douche.

Les récupérateurs de chaleur verticaux sur douche

Pour les douches situées en étage, l’évacuation des eaux usées se fait par descente de l’étage jusqu’au réseau situé au rez-de-chaussée.

Contrairement à ce que l’on pourrait penser, l’eau ne tombe pas en vrac au centre de la canalisation, elle lèche la paroi intérieure en provoquant une élévation de sa température. La chaleur dissipée peut alors être récupérée.

Deux technologies sont alors possibles :

1. Arrivée d’eau froide en contre-courant de la descente des eaux grises, dans un tube en forme de spirale entourant la descente (voir figure 1 ci-contre)
2. Arrivée d’eau froide en contre-courant de la descente des eaux grises, dans un tube concentrique extérieur à la descente. L’eau froide lèche l’extérieur de la descente en se réchauffant gratuitement (voir figure 2 ci-dessous).

Figure 1 : Première technologie – Tube en forme de spirale

Figure 2 : Deuxième technologie – Tube concentrique

Dans les deux cas, l’échange est plus efficace si l’eau froide arrive à contre-courant de l’évacuation et que la longueur est importante.

Ce type de système étant placé autant que souhaité en aval de l’évacuation de douche, il peut être installé sur tout type de receveur (extra plat, …).

Ces solutions peuvent notamment être utilisées dans le cas de logements collectifs sur plusieurs niveaux. 

Les récupérateurs de chaleur horizontaux sur douche

Dans la plupart des configurations de douche, cette solution est applicable. Elle est de plus en plus souvent retrouvée.

Le principe est identique à celui des échangeurs verticaux. L’eau chaude évacuée et l’eau froide d’arrivée sont séparées par un matériau thermiquement conducteur, se croisent, sans aucun mélange, de manière à provoquer un échange de chaleur de l’eau évacuée vers l’eau neuve.

Il existe de nombreux modèles aux caractéristiques quasi-identiques. Certains utilisent des tôles plates, d’autres des tôles ondulées permettant la création de turbulences propre à faciliter l’auto entretien alors que d’autres utilisent des serpentins.

Figure 3 : Différents modèles de récupérateurs de chaleur horizontaux sur douche

Les récupérateurs de chaleur sous forme de cuve

En dehors des systèmes de récupération instantané 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 du logement.

Une canalisation d’adduction d’eau froide en forme de serpentin y est installée afin de récupérer un maximum de chaleur. Comme pour les récupérateurs de chaleur instantanée, 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. Parmi les 70 immeubles équipés en France, on note par exemple une résidence étudiante de 147 locataires à Guyancourt (78).

Les avantages

Ces récupérateurs d’énergie sur les eaux grises présentent les avantages suivants :

• Ils n’ont pas besoin d’une source d’énergie pour fonctionner,
• Ils ne nécessitent aucun entretien en dehors du nettoyage,
• Ils présentent une durée de vie de plusieurs dizaines d’années (pas de pièce mécanique en mouvement, …),
• Ce sont les seuls systèmes de production de chaleur à fonctionner sans exception avec le même niveau de performance toute l’année, qu’il fasse soleil ou non, qu’il fasse froid ou non.

Les chiffres importants

Une efficacité supérieur ou égale à 70%

Qu’ils soient verticaux ou horizontaux, l’efficacité d’un récupérateur de chaleur sur douche peut atteindre et dépasser 70%. Les factures d’énergie nécessaires à la production d’eau chaude 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 chaude consommée.

Couplé avec des équipements hydro économes, réduction de la consommation de production d’eau chaude d’un facteur pouvant aller jusqu’à 5

Ces récupérateurs de chaleur sont à privilégier après, bien-sûr, les équipements hydro économes (mousseurs, douchettes économiques, …). Couplés à ces derniers, les récupérateurs de chaleurs ont un impact très important sur la consommation issue de la production d’eau chaude pouvant aller jusqu’à la diviser par 5.

Prix dépendant des systèmes : de 600 à 1 500€ en fonction des technologies

En fonction des technologies et des fabricants, il faut généralement compter entre 600 et 1 500€ pour un récupérateur de chaleur. Ces tarifs sont donnés à titre indicatifs et sont à étudier au cas par cas en fonction des installations.

Temps de retour sur investissement généralement inférieur à 5 ans

En fonction du système installé, pour une famille de 4 personnes, l’économie peut aller de 1 500 à 3 000 kWh d’énergie sur la production d’eau chaude. Le temps de retour sur investissement est alors généralement inférieur à 5 ans.

Ces chiffres sont issus d’études du Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (CSTB).

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 certifiées.

Si ce système de récupération de chaleur sur les eaux grises des douches vous intéresse pour vos projets de construction ou de rénovation, n’hésitez pas à prendre contact avec SÉNOVA.