Comment fonctionne la récupération de chaleur sur eaux usées ?

Les eaux grises sont les eaux usées issues de la douche, du lavabo, de la baignoire, de l’évier ou du lave-linge. Elles sont distinctes des « eaux noires » provenant des toilettes. Chaque jour, des centaines de litres d’eau chaude sanitaire sont produits dans les bâtiments résidentiels et professionnels. Une fois utilisées, ces eaux sont évacuées à des températures comprises entre 30°C et 38°C, emportant avec elles une quantité importante de chaleur fatale, encore exploitable. En moyenne, un ménage perd jusqu’à 40 % de l’énergie consommée pour chauffer l’eau, simplement en la laissant s’écouler dans les canalisations. C’est là qu’intervient la récupération de chaleur sur eaux grises, un procédé intelligent et énergétiquement rentable.

La chaleur fatale des eaux grises provient directement de leur température résiduelle. Après une douche, l’eau quitte généralement le pommeau à 38°C, et s’évacue entre 33°C et 35°C.

Cette température de l’eau contient des calories précieuses. Ces dernières peuvent être transférées à l’eau froide en amont du système de production d’eau chaude, réduisant d’autant la consommation énergétique. En valorisant cette chaleur, on s’inscrit pleinement dans une démarche de sobriété énergétique et de respect des objectifs de la réglementation thermique RE2020.

Le principe de récupération de chaleur sur eaux usées repose sur un échangeur thermique. L’eau grise encore chaude passe à proximité immédiate de l’eau froide, séparées par un matériau conducteur (souvent du cuivre). Cette conduction thermique permet de préparer une partie du chauffage de l’eau froide.

Ce préchauffage peut amener une eau froide initiale à 10°C jusqu’à 25°C, réduisant l’effort à fournir par le chauffe-eau, ou par une pompe à chaleur dans les systèmes actifs. Cela permet une réduction de la facture d’énergie allant jusqu’à 30 % dans certains cas. Dans les systèmes plus complexes, un réservoir de stockage permet de temporiser la chaleur récupérée, optimisant la performance thermique du bâtiment.

Le système de récupération de chaleur sur eaux usées vertical consiste en un tuyau d’évacuation vertical autour duquel s’enroule un serpentin contenant de l’eau froide. Grâce au phénomène de tension superficielle, un film mince d’eau grise longe la paroi du tuyau, offrant une surface de contact idéale. Ce récupérateur de chaleur passif utilise uniquement la gravité et ne contient aucune pièce en mouvement. Il est particulièrement fiable, avec une maintenance réduite.

Avantages

• Efficacité jusqu’à 66 %.
• Aucun besoin électrique.
• Installation simplifiée.

Le récupérateur de chaleur sur eaux usées horizontal s’installe sous une douche à l’italienne ou dans une cave technique. Ce récupérateur de chaleur pour douche remplace le siphon classique et contient un échangeur eau/eau positionné à plat. La chaleur est transférée à l’eau froide par pression, permettant l’alimentation d’un mitigeur thermostatique ou d’un ballon d’eau chaude.

Intégrations possibles

• Sous receveur intégré au sol.
• Sous bac de douche posé.
• En vide sanitaire.

Les récupérateurs de chaleur actifs utilisent une pompe à chaleur eau/eau, avec les eaux grises comme source froide. Le système comprend :

• Un ou plusieurs réservoirs de stockage.
• Une vanne de dérivation (seuil de température).
• Une filtration autonettoyante.
• Une PAC produisant de l’eau à 55-60°C.

Ces systèmes de récupération instantanée de chaleur sur eaux grises permettent de couvrir 100 % des besoins en eau chaude sanitaire dans des bâtiments à forte consommation comme les hôtels ou résidences étudiantes.

Exemple chiffré

• Une chambre d’hôtel 4* consomme 80 litres/jour à 58°C.
• Une résidence étudiante de 150 chambres consomme 9 000 litres/jour.
• La solution PAC permet un taux EnR > 80 %, avec un SCOP de 5.

L’installation d’un système de récupérateur de chaleur sur eaux grises dépend du type de système choisi (vertical, horizontal, actif) et de la configuration du bâtiment. Les contraintes courantes sont les suivantes :

• Nécessité d’un accès vertical (colonne) ou vide sanitaire (système horizontal).
• Longueur minimale de 1 à 2 m pour un rendement optimal.
• Espace autour du tuyau (3/8 pouces minimum).
• Respect des normes sanitaires pour l’absence de contact direct entre eaux usées et eau potable.

Les systèmes de récupération de chaleur verticaux s’installent sous la douche, dans les étages inférieurs ou le sous-sol. Les récupérateurs de chaleur sur eaux usées horizontaux se placent directement sous le bac à douche.

Les systèmes actifs requièrent un local technique ou une zone de stockage équipée pour accueillir :

• Les réservoirs d’eaux grises.
• La PAC.
• Le(s) ballon(s) d’eau chaude.

Les systèmes de récupération de chaleur passifs sont réputés pour leur installation simplifiée, généralement réalisable en moins d’une heure. Ils conviennent aux logements existants comme aux neufs.

Les systèmes de récupération de chaleur sur eaux grises actifs exigent un dimensionnement précis, une installation par un professionnel et un réglage selon le profil de consommation (heures creuses, pics de demande et bien d’autres).