Avis Technique 17/15-290 DEGRÉS BLEUS

Avis Technique 17/15-290
Installation de récupération d’énergie intégrée aux réseaux
d’assainissement
Réseaux d'assainissement
à fonction auxiliaire
Sewerpipe with an
auxiliary function
Kanalnetzen
mit Hilfsfunktion
Ne peuvent se prévaloir du présent
Avis Technique que les productions
certifiées, marque CSTBat, dont la
liste à jour est consultable sur
Internet à l’adresse :
DEGRÉS BLEUS
Titulaire :
Société LYONNAISE DES EAUX
Tour CB 21
16, place de l’iris
92 040 La Défense
Tél. : 01 58 81 40 39
E-mail : [email protected]
Internet : www.lyonnaise-des-eaux.fr
www.cstb.fr
rubrique :
Evaluations
Certification des produits et des
services
Commission chargée de formuler des Avis Techniques
(arrêté du 21 mars 2012)
Groupe Spécialisé n°17
Réseaux et Epuration
Vu pour enregistrement le 15 avril 2015
Secrétariat de la commission des Avis Techniques
CSTB, 84 avenue Jean Jaurès, Champs sur Marne, FR-77447 Marne la Vallée Cedex 2
Tél. : 01 64 68 82 82 - Fax : 01 60 05 70 37 - Internet : www.cstb.fr
Les Avis Techniques sont publiés par le Secrétariat des Avis Techniques, assuré par le CSTB. Les versions authentifiées sont disponibles gratuitement sur le site internet du CSTB (http://www.cstb.fr)
 CSTB 2015
Le Groupe Spécialisé n° 17 "Réseaux et Epuration" de la Commission chargée de
formuler les Avis Techniques a examiné le 16 décembre 2014, le procédé DEGRÉS
BLEUS® présenté par la société LYONNAISE DES EAUX. Le présent document,
auquel est annexé le Dossier Technique établi par le demandeur, transcrit l'Avis
formulé par le Groupe Spécialisé n° 17 "Réseaux et Epuration" sur le procédé et les
dispositions de mise en œuvre proposées pour son utilisation, dans le domaine
d'emploi visé et dans les conditions de la France Européenne. Ce document n'est
valable que si le contrôle extérieur visé dans le Dossier Technique est effectif.
1. Définition succincte
1.1
Description succincte
Les canalisations d’assainissement véhiculent des eaux dont la température est relativement constante pour un site donné. Le procédé
DEGRÉS BLEUS permet d’utiliser cette ressource en énergie pour le
chauffage et le rafraîchissement de bâtiments.
Le principe du procédé repose sur la mise en place d'un échangeur de
chaleur positionné dans le réseau d'assainissement et la circulation
d'un fluide caloporteur dans celui-ci, et ceci dans le but de récupérer
une partie des calories des eaux usées ou de les dissiper.
Le procédé DEGRÉS BLEUS comprend :
 Un ou plusieurs échangeur(s) à plaque fixé(s) dans le réseau
d'assainissement. Ces échangeurs peuvent être installés par tronçon
de plusieurs échangeurs,
 Un fluide caloporteur,
 Un réseau de transport du fluide caloporteur vers le local chaufferie et inversement,
 Divers équipements (vannes, raccords, instrumentation, …).
Cet Avis porte sur l’impact de la mise en œuvre du procédé DEGRES
BLEUS sur un réseau d’assainissement neuf ou existant.
1.2
Identification
Les indications suivantes sont portées sur une plaque signalétique
placée dans chaque regard d'accès à l'ouvrage :
 la référence de l’Avis Technique,
 le nom commercial du procédé : DEGRÉS BLEUS,
 la date de réalisation et la référence du chantier.
vigueur n’entre pas dans le champ du présent avis. Le titulaire du
présent avis conserve l’entière responsabilité de ces informations et
déclarations.
2.213
Autres qualités d'aptitude à l'emploi
Les essais ou études réalisés par le demandeur ainsi que les références
de chantier fournies montrent que ce produit permet de donner satisfaction dans le domaine d’emploi envisagé au § 2.1.
Le respect des conditions de conception et de mise en œuvre définies
dans le Dossier Technique est une condition indispensable au maintien
des performances du réseau d’assainissement.
Une étude préalable est nécessaire afin de déterminer la faisabilité et
les conditions de réalisation de l’ouvrage.
Impact sur le réseau d’assainissement
L'installation du procédé DEGRÉS BLEUS doit permettre au réseau
d’assainissement de conserver les fonctions suivantes :
Etanchéité du réseau
La mise en œuvre des échangeurs n’altère pas l'étanchéité du réseau
existant. Elle doit être réalisée avec soin en tenant compte de l'épaisseur et de la nature des matériaux constituant les canalisations.
Tenue mécanique
La tenue mécanique de la canalisation existante n'est pas diminuée par
la mise en place du procédé DEGRÉS BLEUS.
Toutefois en l'absence de références spécifiques, la mise en œuvre du
procédé DEGRÉS BLEUS dans des réseaux réalisés en d’autres matériaux que ceux cités au § 2.1 devront faire l’objet de vérifications
complémentaires.
Capacité hydraulique du réseau
2. Avis
La mise en œuvre du procédé DEGRÉS BLEUS a un impact sur le réseau d’accueil :
2.1
 Il diminue la débitance locale du réseau existant par diminution de
la section droite ouverte de la canalisation hôte et du coefficient de
Manning. Les nouvelles valeurs doivent être prises en compte dans
le cadre de l’étude préalable.
Domaine d'emploi
Ce procédé est destiné à la récupération ou à la dissipation de calories
d’effluents provenant de réseaux d'assainissement utilisés pour véhiculer des eaux usées domestiques ou assimilés. Les conditions d'accueil
pour l'installation du procédé DEGRÉS BLEUS sont les suivantes :
 Taille du bassin versant minimum : 10 000 EH,
 Type de réseau : séparatif (eau usée) ou unitaire, neuf ou existant
dont le dimensionnement mécanique et les conditions de mise en
œuvre respectent les prescriptions du fascicule 70 et dont le débit
moyen journalier des eaux usées par temps sec est supérieur à 12
l/s,
 Etat du réseau existant : bon état de surface et bon état structurel,
 Géométrie du réseau : circulaire ou non,
 Dimension intérieure minimale du tronçon d'accueil : supérieure à
800 mm,
 Nature du matériau d'accueil : béton, grès, brique, sous réserve de
maintenir l’intégrité de la canalisation existante.
2.2
2.21
2.211
Appréciation sur le procédé
Satisfaction aux lois et règlements en vigueur
et autres qualités d'aptitude à l'emploi
Données environnementales
Les produits ne disposent d’aucunes déclarations environnementales
(DE) et ne peuvent donc revendiquer aucunes performances environnementales particulières. Il est rappelé que les DE n'entrent pas dans
le champ d'examen d'aptitude à l'emploi du produit.
2.212
Aspects sanitaires
Le présent avis est formulé au regard de l’engagement écrit du titulaire de respecter la réglementation, et notamment l’ensemble des
obligations réglementaires relatives aux substances dangereuses, pour
leur fabrication, leur intégration dans les ouvrages du domaine
d’emploi accepté et l’exploitation de ceux-ci. Le contrôle des informations et déclarations délivrées en application des réglementations en
2
 La mise en œuvre des échangeurs dans un réseau pré-existant
surélève le niveau du radier de la canalisation de quelques centimètres (cas d’une canalisation neuve) à une vingtaine de centimètres par rapport à celui de la canalisation amont. Les
conséquences de la contre pente qui en résulte sont atténuées par la
réalisation d’un seuil en pente douce réalisée en amont et aval des
échangeurs.
 La géométrie des échangeurs et leurs protections (ailes de protection, capots) permettent de limiter les risques d'accroches de macro-déchets ou les conséquences d'efforts dynamiques. Toutefois,
les émergences nouvelles (remontée des canalisations du fluide caloporteur au droit du regard d’accès, colliers de fixation, capteurs de
de mesure de température, …) favorisent cette accroche et peuvent
créer localement des amas de filasse.
Il convient donc de tenir compte de cette discontinuité hydraulique
dans le cadre du projet afin de vérifier la compatibilité du procédé avec
l’usage du réseau d’assainissement actuel et futur, ainsi que sur les
contraintes liées à l’exploitation (conditions de curage notamment).
Dans le cas d’un réseau unitaire, la mise en place de DEGRÉS BLEUS
réduit ponctuellement la période de retour de l’évènement pluvieux
admissible. Il convient de préciser cette réduction.
Accessibilité au réseau
Le caractère visitable du nouveau réseau doit tenir compte de la diminution de l’encombrement de l'échangeur. Pour les réseaux non visitables et dans le cas d’interventions qui nécessitent la présence
d’agent, des travaux d’accès peuvent être nécessaires.
D’autre part, les canalisations transportant le fluide caloporteur transitent par des regards d’accès, ce qui diminue également l’accessibilité.
Modification des caractéristiques des effluents
Le procédé DEGRES BLEUS modifie la température des effluents véhiculés dans le réseau d'assainissement. Le procédé fait l’objet d’une
17/15-290
étude thermique qui prend en compte une diminution de température
de l’ordre de 1 à 3°C à proximité immédiate de l’échangeur lorsque le
procédé récupère des calories. Toutefois, les études réalisées par le
Demandeur montrent que la baisse de température peut être estimée,
dans ce cas, à 0,5°C à 200 m en aval. A l’inverse, et dans le cas de
climatisation, la température des effluents peut augmenter dans les
mêmes ordres de grandeur.
La variation de température devra être prise en compte dans les
études préalables d’implantation. Les conséquences sur l’aval devront
faire l’objet d’une réflexion spécifique dans les cas d’installation :
 de plusieurs DEGRÉS BLEUS en série,
 de DEGRÉS BLEUS à proximité immédiate de la station d’épuration.
2.3
2.31
Cahier des Prescriptions Techniques
Caractéristiques des matières premières
Les caractéristiques des matériaux utilisés pour les composants doivent être conformes aux indications du Dossier Technique.
2.32
Conception
Préalablement à la mise en œuvre du procédé DEGRÉS BLEUS, une
étude de faisabilité et de conception doit être réalisée. Celle-ci comprendra :
 la vérification de l'état mécanique du réseau existant,
 de DEGRÉS BLEUS dans un réseau où la production d’H2S est avérée.
 la vérification de la capacité hydraulique future du réseau, en relation avec les projets d’aménagements futurs et la période de retour
pour les réseaux unitaires,
Assemblage entre échangeurs
 une étude de caractérisation des effluents (température et débit),
Le système d’assemblage entre échangeurs répond aux exigences
d’utilisation.
 un historique des interventions réalisées sur le réseau existant,
Réseaux de transfert
 dans certains cas, une étude d’impact thermique sur les organes de
traitement des eaux usées avals.
Il convient de mettre en œuvre les moyens nécessaires pour identifier
spécifiquement ces réseaux et éviter toute erreur de raccordement
avec les autres réseaux présents à proximité.
Le fluide caloporteur véhiculé (eau déminéralisée) dans les échangeurs
ne présente pas de risques environnementaux. Il est compatible avec
les matériaux constituant les tubes, raccords et autre accessoires des
réseaux caloporteurs.
Les canalisations et assemblages permettent de garantir l’étanchéité
des réseaux de transfert dans les conditions d’emploi définies dans le
Dossier Technique.
2.22
Durabilité - Entretien
 la recherche d’éventuels rejets industriels,
La mise en œuvre de DEGRÉS BLEUS doit faire l'objet d'une convention
préalable impliquant et informant la collectivité propriétaire du réseau
et le cas échéant son délégataire en charge de l’exploitation.
2.33
Fabrication et contrôle
La fourniture des composants du procédé DEGRÉS BLEUS décrits dans
le Dossier Technique doit faire l'objet des contrôles internes tels que
décrits dans le Dossier Technique.
Les ouvrages DEGRÉS BLEUS doivent être déclarés au CSTB.
2.34
Mise en œuvre
Les matériaux utilisés pour réaliser l'échangeur et les canalisations de
transfert laissent présager une durabilité satisfaisante de ces produits.
La mise en œuvre de DEGRÉS BLEUS est réalisée selon les indications
du Dossier Technique par la société Lyonnaise des Eaux.
La compatibilité du matériau constituant l’échangeur avec d’éventuels
rejets industriels doit faire l’objet de vérifications complémentaires, et
conduire à des nuances d’aciers différentes.
2.35
Le maintien des performances du réseau d’assainissement dépend
étroitement du respect des conditions de mise en œuvre et service,
d’entretien et de maintenance définies dans le Dossier Technique.
La résistance mécanique des échangeurs est compatible avec les
opérations d’exploitation traditionnelles des réseaux d’assainissement.
Les procédés de curage à chaînes seront toutefois exclus.
La présence d’une contre-pente en amont du procédé peut accroitre
les fréquences d’entretien.
La réversibilité de la pose de DEGRÉS BLEUS permet d'envisager la
dépose du procédé sans altération des canalisations équipées.
Toute intervention liée à l'exploitation du procédé DEGRÉS BLEUS à
l’intérieur du réseau d’assainissement doit s'effectuer en présence de
l'exploitant du réseau d'assainissement.
2.23
Fabrication et contrôle
Les échangeurs sont fabriqués sur mesure par galbage et soudure de
plaques de manière à permettre à l’échangeur d'épouser la forme de la
canalisation. La fabrication des échangeurs fait l'objet de contrôles
internes tels que décrits dans le Dossier Technique.
Marquage
Le marquage apposé sur les plaques signalétiques doit être mis en
conformité avec celui défini au § 1.2.
Conclusions
Appréciation globale
L’utilisation du procédé DEGRES BLEUS dans le domaine d’emploi
proposé est appréciée favorablement.
Validité
Jusqu'au 31 décembre 2017.
Pour le Groupe Spécialisé n° 17
Le Président
Christian VIGNOLES
Les canalisations de transfert du fluide caloporteur sont certifiées dans
le cadre de la marque de qualité NF 114.
La mise en œuvre est réalisée dans le cadre d'un Plan d'Assurance
Qualité.
Ces contrôles permettent d'assurer une constance convenable de la
qualité.
2.24
Conception et mise en œuvre
La conception et la mise en œuvre doivent s'effectuer en concertation
avec l'exploitant du réseau d'assainissement.
Les conditions de mises en œuvre sont décrites dans le Dossier Technique. Elles concernent en particulier :
 la préparation de la canalisation hôte,
 le raccordement des différents échangeurs entre eux,
3. Remarques complémentaires
du Groupe Spécialisé
Le Rapporteur du Groupe Spécialisé
n°17 - A.LAKEL
 le raccordement du train d'échangeur avec le réseau de fluide caloporteur.
La mise en œuvre sur chantier de DEGRÉS BLEUS ne peut être réalisée
que par du personnel de la société Lyonnaise des Eaux ou entreprises
titulaire d’un marché avec la société Lyonnaise des Eaux.
2.25
Contrôles préalables à la réception
Les essais préalables à la réception sont réalisés conformément aux
essais décrits dans le paragraphe 6 du Dossier Technique.
17/15-290
3
Dossier Technique
établi par le demandeur
A. Description
1. Généralités
Les canalisations d’assainissement véhiculent des eaux dont la température se situe entre 13 et 20°C. Cette ressource en énergie peut être
utilisée pour capter ou dissiper des calories des effluents et participer
au chauffage et au rafraîchissement des bâtiments. Le principe général
du procédé est décrit sur les figures 1 à 5. Le procédé Degré Bleus est
adapté aux bâtiments collectifs. La performance du procédé dépend
principalement du débit d'eaux usées et de leur température.
Les techniques utilisées pour la fabrication et l’assemblage garantissent à l’échangeur une durée de vie supérieure à 25 ans.
1.1
Principe
2.11
Matériaux
L’échangeur est fabriqué en acier inoxydable de nuance 1.4404 selon
la norme NF EN 10088-1 (inox AISI 316L).
D'autres nuances de qualité supérieure peuvent être envisagées en
fonction des contraintes propres à l'ouvrage, notamment dans les cas
de raccordement d’effluents non domestiques.
2.12
Procédé de fabrication
Les échangeurs sont fabriqués spécifiquement sur mesure pour chaque
ouvrage.
Afin de permettre à l’échangeur d'épouser la forme de la canalisation
de l’égout, les plaques sont galbées.
Des entretoises situées entre les deux plaques permettent le passage
du fluide (Voir figures 4 et 6).
Les différentes pièces sont assemblées par soudage.
Le principe du procédé repose sur la mise en place d'un échangeur de
chaleur dans le réseau d'assainissement et la circulation d'un fluide
caloporteur dans celui-ci pour récupérer les calories.
2.13
Les échangeurs sont montés en parallèle et alimentés en fluide caloporteur selon une boucle de Tickelmann permettant d’avoir le même
débit de fluide caloporteur dans tous les modules d’échangeurs et une
perte de charge constante. Le flux est co-courant au flux des eaux
usées.
 Longueur standard : 1 mètre,
Les échangeurs sont fixés soit au radier des canalisations, soit sur les
parois avec leurs surfaces placées parallèlement au flux de l'effluent
circulant dans la conduite.
1.2
Conditions d'accueil
Les conditions d'accueil du procédé Degré Bleu dans le réseau d'assainissement sont les suivantes :
 Type de réseau : séparatif ou unitaire, neuf ou existant dont le
dimensionnement et la mise en œuvre respectent les prescriptions
du fascicule 70 et dont le débit moyen journalier des eaux usées par
temps sec est supérieur à 12 l/s,
 Etat du réseau existant : bon état de surface et bon état structurel,
Caractéristiques physiques
Les caractéristiques physiques d'un échangeur sont les suivantes :
 Longueur maximale sur demande : jusqu’à 3 m,
 Largeur : au cas par cas suivant la géométrie de l’ouvrage,
 Surface d’échange par mètre linéaire : en moyenne 0,75 m²/ml,
définie au cas par cas suivant la géométrie des canalisations
d’accueil,
 Masse à vide : 30 kg/m2 en moyenne,
 Diamètre extérieur des caloporteurs latéraux : 101,6 mm,
 Epaisseur maximale de l’échangeur (y compris mortier de rattrapage) : 25 cm,
 Epaisseur d'acier inox minimum au contact des eaux usées : 2 mm,
 Etat de surface : gaufré pour induire des turbulences et améliorer le
transfert thermique.
2.14
Caractéristiques mécaniques
 Effluent véhiculé : eaux usées domestiques ou assimilées,
Les échangeurs sont conçus pour une pression d’utilisation de 3,5
bars. Les échangeurs doivent résister à une pression de 5 bars.
 Température des effluents : la température des effluents doit respecter les prescriptions des règlements d’assainissement (30°C au
maximum),
2.15
 Géométrie du réseau : circulaire ou non,
 Taille minimum du bassin versant : 10 000 EH,
 Dimension intérieure minimale du tronçon d'accueil : supérieure à
800 mm. Les dimensions intérieures doivent permettre le passage
de personnes dans le cadre d’opérations de maintenance.
 Nature du matériau d'accueil : béton, grès ou brique éventuellement.
1.3
Constituants
Le procédé DEGRÉS BLEUS comprend :
 Un ou plusieurs échangeur(s) à plaque fixé(s) dans le réseau
d'assainissement. Ces échangeurs peuvent être installés par tronçon
de plusieurs échangeurs,
 Un fluide caloporteur,
 Un réseau qui transporte le fluide caloporteur vers le site à chauffer et inversement.
Les autres composants liés à la thermique ne sont pas concernés par
ce document (pompe à chaleur, locaux techniques du bâtiment à
chauffer, raccords, …).
2. Définition des matériaux et mode de
fabrication
2.1
Echangeur
Lyonnaise des Eaux met en œuvre les échangeurs de chaleur ThermLiner B fabriqués par la société Uhrig.
L’échangeur de chaleur est constitué de deux plaques et de deux
caloporteurs latéraux munis d'un dispositif d'assemblage par manchonnage. Des ailes de protection sont systématiquement mises en
œuvre (voir figures 7, 10 et 11).
4
Assemblage entre échangeurs
L'assemblage est réalisé au moyen d’un raccord de tuyau autobuté en
INOX (type NORMACONNECT ou équivalent) pour tube métallique (voir
figure 7). La nuance d’inox est la même que celle des échangeurs.
Les raccords sont positionnés aux extrémités des deux échangeurs, et
serrés à la clé dynamométrique selon le couple de serrage indiqué. Les
assemblages sont étanches sous une pression de 5 bars avec une
déviation angulaire maximale de 5 °.
Les raccords sont capotés (voir figure 7).
2.2
Fluide caloporteur
Le circuit caloporteur relie les échangeurs positionnés dans le réseau
d’assainissement à un local chaufferie. Ce circuit est rempli avec de
l’eau déminéralisée qui circule de manière à ce que la différence de
température entre les eaux usées et le circuit aller soit environ de
10°C.
2.3
Canalisations de transfert du fluide
caloporteur
Les canalisations de transfert du fluide caloporteur sont positionnées
dans le réseau d’assainissement pour assurer le raccordement des
échangeurs au local chaufferie.
2.31
Matériau
Les tubes et raccords du réseau caloporteur sont fabriqués en polyéthylène conformément aux spécifications de la norme NF EN 12201-2
et sont certifiés dans le cadre de la marque NF 114 "Tubes en polyéthylène pour réseaux de distribution de gaz combustibles, réseaux de
distribution d'eau potable, irrigation et applications industrie, eau non
potable et assainissement sous pression – Polyéthylène (PE) - groupe
2".
Ces tubes sont fabriqués en PE 100.
Ces tubes sont compatibles avec les exigences de résistance aux
pressions intérieures et extérieures.
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Les phénomènes de dilatation seront pris en compte dans la gamme
de températures auxquels seront soumis les tubes.
2.32
Caractéristiques dimensionnelles
Les canalisations de transfert du fluide caloporteur, représentées en
figure 8, ont les caractéristiques dimensionnelles suivantes :
 Diamètres : compris entre les DN 90 et 250, calculés de sorte à
limiter les pertes de charge linéaires à 20 mm CE/m.
 PN : 12,5
 SDR : 13,6
2.33
Raccordement échangeurs-canalisations de
transfert
3.6
Accessibilité
La mise en œuvre de DEGRÉS BLEUS n'altère pas le caractère visitable
du réseau, dans la limite :
 de la réduction de la section du réseau d'accueil : échangeur, caloporteur, accessoires,
 de la diminution du diamètre d’accès des regards où sont positionnés les canalisations de fluide caloporteur, mais sans en diminuer
l’accessibilité du fait de la taille minimum exigée par Lyonnaise des
Eaux (DN1000).
3.7
Modification de la température des
effluents du réseau
Des branchements de prise et d’amenée sont positionnés sur les canalisations du réseau caloporteur. Une canalisation de plus faible diamètre connecte les échangeurs aux branchements.
Le procédé DEGRÉS BLEUS implique localement une diminution de la
température des effluents de 1°C à 3°C en mode récupération
d’énergie, et une augmentation de la température des effluents du
même ordre en mode climatisation.
Les raccords utilisés sont les mêmes que ceux utilisés pour raccorder
les échangeurs (cf. § 2.14).
A 200 mètres en aval, la modification de température n’est plus perceptible.
2.34
Vannes d’isolement
Dans les collecteurs d’assainissement, les vannes d’isolement des
échangeurs sont de type « papillon » et sont en INOX.
2.4
Instrumentation
Des capteurs de température sont placés dans le collecteur en amont
et en aval de l'échangeur et reliés au système de régulation de la
chaufferie.
3. Aptitude à la fonction du réseau après
pose
3.1
Capacité d'écoulement
La mise en œuvre de DEGRÉS BLEUS réduit la section d'écoulement
dans le collecteur. Une étude des dimensions de l’échangeur, de
l’épaisseur de réagréage et des dimensions des canalisations de fluide
caloporteur, couplée à des mesures topographiques réalisées sur le
collecteur permettent d’obtenir cette réduction de section. Cette réduction varie quelques % à 15% en fonction de la taille et de la géométrie
de la canalisation existante.
3.2
Accroche des macro-déchets
4.
4.1
Etudes préalables & Conception
Faisabilité de l'opération
La mise en œuvre du procédé DEGRÉS BLEUS nécessite une compatibilité entre le réseau d’assainissement et le bâtiment à chauffer.
Les besoins énergétiques annuels des bâtiments identifiés doivent être
évalués pour vérifier la pertinence du projet. DEGRÉS BLEUS est adapté à des bâtiments collectifs, piscines et établissements recevant du
public, bâtiments résidentiels…
4.2
Etude du réseau d’assainissement existant
Les études initiales doivent prendre en compte le contexte hydraulique
et urbanistique du site : saturation éventuel du réseau, délestage
projetés, projets d'aménagement futurs, compatibilité de la nouvelle
hydraulique du réseau avec les besoins du bassin versant…
Ces études comprennent notamment un suivi continu pendant 15 jours
du débit et de la température des eaux usées transitant au droit de la
canalisation.
Ces études doivent conduire à vérifier que la nouvelle capacité hydraulique du réseau après installation de DEGRES BLEUS, tenant compte
des nouvelles conditions d’écoulement, est en adéquation avec
l’utilisation actuelle et future du collecteur.
Pour prévenir le risque de chocs par des corps flottants ou d’efforts
dynamiques subis par l'effluent, les tubes de transfert du fluide caloporteur des échangeurs sont capotés par des plaques en acier inoxydable de même nuance que les échangeurs, appelées ailes de
protection (voir figures 10 et 11). La surface de l’installation est lisse
et permet d’éviter l'accroche de macro déchets. Des déflecteurs sont
installés avec chaque raccord mécanique pour éviter les parties saillantes.
Pour les réseaux unitaires, l’incidence sur la période de retour doit être
prise en compte.
Toutefois, les émergences nouvelles (remontée des canalisations du
fluide caloporteur au niveau des regards, colliers de fixation, capteurs
de mesure de température, …) favorisent cette accroche et peuvent
créer localement des amas de filasse.
 La définition des caractéristiques et dimensions des différents ouvrages ainsi que leur implantation en vue de leur exécution, notamment la géométrie de l’échangeur.
3.3
Dépôts
Dans la majorité des cas, la quantité de matières décantables se déposant sur le procédé est du même ordre que dans une canalisation
normale.
A contrario si le procédé est mis en œuvre dans une zone présentant
de forts risques de dépôts, il devra être mise en œuvre un système de
captage de ces dépôts (pièce à caillou, …).
3.4
Etanchéité du réseau d'accueil
La mise en œuvre de DEGRÉS BLEUS n'altère pas les performances
d'étanchéité du réseau (neuf ou existant).
Les chevilles permettant de fixer les échangeurs au radier de la canalisation hôte peuvent être des chevilles chimiques si les canalisations
sont en béton. Ces chevilles ne traversent pas la maçonnerie de
l’ouvrage et de ce fait n’altèrent pas l’étanchéité de l’ouvrage.
4.3
Etudes projet
L'étude projet comprend notamment :
 La définition de la nature et la qualité des matériaux et équipements
et les conditions de leur mise en œuvre,
5. Mise en œuvre
5.1
Travaux préalables
5.11
Phase préparatoire
La phase préparatoire comprend notamment :
 Une visite sur site en présence du propriétaire des ouvrages concernés par le projet et ses implications sur l’environnement extérieur.
Cette visite a pour objet de confirmer le tracé et la localisation définitive des éléments constitutifs de l’ensemble des matériels et
d’implanter définitivement les zones des installations de chantier,
 Un relevé topographique précis réalisé par géomètre dans le réseau
d’assainissement d’accueil,
 L’établissement du planning prévisionnel des travaux,
 Les études d’exécution et de dimensionnement;
L'utilisation des chevilles chimiques est validée en amont. Une note de
calcul est réalisée dans le cadre des documents d’exécution pour
valider l’utilisation de ces chevilles.
Ces études aboutissent à la réalisation de plans pour permettre la
fabrication des échangeurs.
Dans le cadre d’une canalisation existante en grès, le perçage de la
canalisation doit être réalisé avec un outillage adapté aux caractéristiques du matériau.
 Les travaux
d’ouvrages,
3.5
Résistance mécanique
La mise en œuvre de DEGRÉS BLEUS n'altère pas les performances
mécaniques du réseau (neuf ou existant).
Le collecteur d’accueil est ensuite préparé à recevoir DEGRÉS BLEUS :
de
maçonnerie,
de
génie
civil,
de
percements
 L'enlèvement de tous les supports, ouvrages, réseaux, corbeaux,
chemins de câbles non utilisés ou hors service sur le tracé du projet,
 Le stockage et la manutention des fournitures conformément aux
prescriptions du fabricant afin d’éviter toute détérioration,
 L’aménagement des emprises travaux,
 La coordination sécurité,
17/15-290
5
 La réception du dossier de commande / Préparation de chantier,
 La réalisation et envoi des DICT par le biais de DICT.FR,
 La réunion avec services compétents de voirie,
 Le calage du planning d’intervention,
7. Réversibilité
DEGRÉS BLEUS est réversible, la dépose du procédé s’effectue sans
altération des collecteurs équipés. Le mortier de calage sera également
retiré.
 La confirmation des études d’exécution (plans, notes de calcul),
 La livraison du matériel sur chantier : canalisations (barres de 6 ml
ou en 3 ml pour les autres cas) et raccords, échangeurs, …
8. Entretien et Maintenance
5.12
L’échangeur est équipé de capteurs de température amont et aval. Le
suivi des températures entrée et sortie de l’échangeur sur eaux usées
permet d’évaluer le développement des biofilms sur la surface
d’échange. La présence de biofilms se traduit par une augmentation du
pincement de l’échangeur, et une baisse du transfert thermique entre
les eaux usées et le fluide caloporteur. Dans ce dernier cas, il y a
nécessité de nettoyer les échangeurs :
Puits de service
Un puits de service peut être nécessaire pour acheminer les composants lorsque les collecteurs sont trop étroits.
5.13
By-pass des effluents
La pose des échangeurs doit se faire dans un collecteur sans effluents.
5.14
Curage
Si nécessaire, le curage de la canalisation peut être réalisé, ainsi qu’un
réagréage si nécessaire.
5.15
Ventilation du collecteur
Pendant la phase travaux, la ventilation du collecteur sera assurée par
la pose de grilles ajourées et si nécessaire d’une ventilation forcée
mécanique.
5.2
5.21
Mise en œuvre
Pose des échangeurs
Les échangeurs sont stockés sur le chantier puis descendus dans le
collecteur au fur et à mesure de la pose. Ils sont ensuite acheminés
jusqu’à la zone de pose par chariot de roulage.
Ils sont ensuite disposés en fond de collecteur, raccordés entre eux à
l’avancement de la pose et fixés au collecteur.
Les échangeurs sont implantés depuis l’aplomb d’un regard situé en
amont de la zone du projet et posés en direction d’un second regard.
La pose en elle-même des échangeurs se fait depuis l’échangeur le
plus éloigné jusqu'à l’échangeur le plus proche du regard d’accès.
Une fois les échangeurs installés, un seuil de pente douce en béton est
créé en amont et en aval de l’installation d’échangeurs de manière à
ne pas faire obstacle à l’écoulement du flux d’eaux usées (Voir Figure
9).
Les capots situés entre les échangeurs sont mis en place après avoir
effectué l’essai de pression du train d’échangeur.
5.22
5.221
Pose du réseau caloporteur
Dans le réseau d’assainissement
Les canalisations du circuit caloporteur sont posées soit sous les
échangeurs, soit fixées par collier en partie haute du collecteur.
5.222
Entre le réseau d’assainissement et le local
chaufferie
La pose du réseau caloporteur en tranchée est réalisée conformément
aux spécifications du guide « capteurs géothermiques verticaux pour
pompes à chaleur » du BRGM. Le raccordement du réseau caloporteur
en collecteur sera réalisé au niveau du puits d’accès ou regard par
carottage et mise en place de manchettes et brides (voir figure 8).
6. Mise en service
Les échangeurs ne nécessitent pas d’entretien particulier.
 Il convient d'éviter d’utiliser des chaussures à pointe métallique pour
se déplacer sur les échangeurs lors des éventuelles opérations d'entretien.
 Au vu des essais réalisés, il n’y a pas d’incompatibilité entre DEGRÉS
BLEUS et le curage des canalisations. Toutefois, il est inscrit dans la
notice de pose les équipements non recommandés pour le curage.
Les sondes entrée et sortie du fluide caloporteur sont installées dans
des doigts de gants.
9. Mode d’exploitation commerciale du
procédé
Les sociétés Uhrig et Lyonnaise des Eaux ont signées un accord de
partenariat qui transmet à Lyonnaise des Eaux le droit exclusif pour la
France de la distribution, l’importation, la vente et le marketing des
échangeurs
THERMLINER
B : DEN10
2009
035 271
B3/EP
2010/004017 ;
La Direction de l’Ingénierie Environnementale de Lyonnaise des Eaux
assure les études d’opportunité et le dimensionnement du projet. Un
bureau d’étude assure les études APS et APD. La pose est réalisée par
une filiale de Lyonnaise des Eaux ou par les équipes Lyonnaise des
Eaux suivant un cahier des charges réalisé par chantier.
Les performances requises de l’installation sont définies contractuellement entre Lyonnaise des Eaux et l’utilisateur final.
10. Contrôles qualité
10.1 Contrôles réalisés par le fournisseur des
échangeurs
La qualité des échangeurs est sous la responsabilité de la société
Uhrig. Lorsque cette société reçoit les plans d’exécution des échangeurs, elle réalise un prototype et vérifie que celui assurera bien la
fonction souhaitée (transfert thermique, absence de fuites, pertes de
charge). Elle lance ensuite la fabrication des échangeurs. Chaque lot
de fabrication fait l’objet d’un document qualité permettant le suivi de
la totalité de l’opération (certificat fournisseurs, résultats d’essai, …).
10.11
Contrôles de l’acier
Uhrig contrôle les réceptions d’acier en demandant systématiquement
un certificat de conformité de l’acier reçu suivant la nuance d’acier
demandé (type 2.2 suivant la norme NF EN 10204). Tous les 3 mois,
Uhrig prélève un échantillon d’acier et l’envoie en analyse pour contrôle.
Des essais d’étanchéité au fil de la réalisation (réalisés pour chacun
des trains d’échangeurs positionnés) sont réalisés avant les essais de
mise en service. Ces essais sont réalisés in situ par l’entreprise de
pose.
10.12
Au préalable, l’air contenu dans les échangeurs et les réseaux caloporteurs est purgé. Pour ce faire, il conviendra de prévoir une circulation
d’eau dans le circuit, avec purges aux points hauts et aux extrémités à
la pression du réseau d’AEP durant 24 heures (purgeurs automatiques).
 Vérification du dimensionnel de l’échangeur,
Une fois que la purge d’air est réalisée, l’essai d’étanchéité peut commencer suivant le protocole décrit ci-dessous.
L’épreuve pression du train d’échangeur monté est réalisée en 2
phases :
 une première phase permet de vérifier l’absence de fuite visuellement détectable. Elle consiste en 30 minutes de mise sous pression
à 5 bars et 1 heure de recherche de fuites éventuelles. Cette phase
doit aboutir à l’absence de perte de pression, et à l’absence de déformation des raccords.
 une deuxième phase permet de constater l’absence de micro-fuites
dans le train d’échangeurs. Elle dure 48 heures, à une pression de 5
bars. Elle doit aboutir à une perte de pression maximum de 5% sur
24h, puis plus de perte.
Contrôles réalisés sur le prototype
Plusieurs essais sont réalisés sur le prototype :
 Vérification visuelle de l’état des soudures,
 Vérification de la circulation de l’eau dans le prototype par l’usage
d’une caméra thermique,
 Vérification de la pression entrée et sortie en fonction du débit de
fluide,
 Vérification de l’étanchéité des soudures.
Une fois le prototype validé, la fabrication est lancée.
10.13
Contrôle réalisés sur les échangeurs
Les échangeurs subissent les contrôles suivants :
10.131
Dimensionnel
UHRIG réalise des contrôles dimensionnels sur les points suivants :
 Longueur de l’échangeur,
 Largeur,
 Epaisseur,
 Surface d’échange.
6
17/15-290
Ces contrôles sont réalisés sur tous les échangeurs.
10.32
10.132
Le dispositif DEGRÉS BLEUS fait l’objet d’un suivi d'Avis technique. Ce
suivi porte sur l'ensemble des ouvrages. Il comprend des investigations portant sur:
Essai d’étanchéité
Des essais d'étanchéité des échangeurs sont menés : les échangeurs
sont remplis d’eau avec traceur fluorescent et montés à 5 bars de
pression. Le contrôle des soudures se fait à la lampe UV en chambre
noire. Dans le protocole d’essai d’étanchéité, il est systématiquement
intégré un contrôle géométrique des échangeurs (contrôle de la déformée éventuelle après sollicitations).
Contrôle externe
 les contraintes d’exploitation
d’assainissement,
générées
au
niveau
du
réseau
 l’incidence du procédé sur les caractéristiques de l’effluent.
Ces tests d’étanchéité et le contrôle des soudures sont réalisés sur
tous les échangeurs.
B. Résultats expérimentaux
10.133
 Déc. 2004 : IKT – Institute Für Unterirdische Infrastruktur - études
sur l’impact des échangeurs dans une canalisation (composition de
l’eau, perte de charge…), incluant :
Essais de montage
L’assemblage de trois échangeurs est réalisé pour vérifier que les
capots, les ailes et les raccords s’assemblent correctement et autorisent les éventuelles déviations angulaires imposées par l’ouvrage
d’assainissement.
10.134
Ces tests sont réalisés sur tous les échangeurs.
Essais d’étanchéité après passivation
L’inox étant affaibli au droit de la soudure, une passivation est nécessaire pour éviter tout risque de corrosion au niveau des soudures. Un
test d’étanchéité après passivation est également réalisé, suivant le
protocole du 10.132.
10.2 Contrôles réalisés par LYONNAISE DES
EAUX
10.21
 Test de résistance des échangeurs au curage (résistance au passage d’une buse, résistance à l’abrasion, résistance à la chute
d’une buse).
Essais de tenue en dépression
Un essai de vérification de la tenue des échangeurs à 0,7 bars pendant
2 min est réalisé suivant la norme NF EN 805.
10.135
 Test de résistance aux agents chimiques (H2S04, NaOH, détergents) sur 28 jours,
 Impact du dispositif en termes de perte de charge ( cf : Note technique - Etude pertes de charge - Mairie Valenciennes ed24.03.2011),
 Sept. 2004 – EAWAG – Récupération de chaleur à partir des réseaux
d’eaux usées
 Depuis 2010 : Campagne de tests effectués sur le dispositif DEGRÉS
BLEUS par la société Lyonnaise des Eaux :
 06/04/12 - Suivi d’exploitation sur un an de DEGRÉS BLEUS (Hôtel de la CUB),
 11/03/04 – DEGRÉS BLEUS – Note sur l’influence sur la température
des effluents en aval,
Commande
 KR0029-DTI-NT-001-D (03/11) – Fourniture et mise en œuvre
d’un système de récupération d’énergie thermique à partir du réseau d’assainissement communal à l’hôtel de ville de Valenciennes,
La commande d'échangeurs fait l'objet des spécifications suivantes :
 Dimensions de la canalisation hôte,
 Description des échangeurs : nombre de pièces, surface totale
d’échange, dimension hors tout, matériau.
 Mai 2012 : Mémoire technique de l’installation de DEGRÉS BLEUS à
ANNEMASSE,
 Accessoires : nombre de raccords, nombre de déflecteurs, etc.
 14/11/14 : Fichier d’exemple de calcul de la nouvelle capacité hydraulique.
 Plan d’exécution,
 Site de livraison.
10.22
Contrôle à réception
Les contrôles à réception par LYONNAISE DES EAUX sont les suivants:
 contrôle des quantités commandées,
 contrôle visuel de l'état des échangeurs,
 vérification des PV d'essais relatifs aux échangeurs,
C. Références
C1. Données Environnementales et sanitaires
(1)
Les produits ne font pas l’objet d’une Déclaration Environnementale
(DE). Ils ne peuvent donc revendiquer aucunes performances environnementales particulières.
 vérification des tests d’assemblage de trois échangeurs.
C2. Autres références
10.23
Le contrôle de la mise en œuvre s’effectue par tronçons d’échangeurs
(30 ou 40 échangeurs).
La technologie du procédé DEGRÉS BLEUS de la Lyonnaise des Eaux
est mise en œuvre en Suisse et en Allemagne depuis 20 ans. Depuis
début 2010, Lyonnaise des Eaux a mis en service 11 installations, ce
qui représente un linéaire total d’échangeurs installés de 1 254 ml.
10.24
(1) Non examiné par le Groupe Spécialisé dans le cadre de cet Avis.
Mise en œuvre
Archivage des données
Chaque chantier fait l'objet d'un dossier constitué et archivé par
LYONNAISE DES EAUX dans lequel figure notamment:
 les notes de calcul justifiant le dimensionnement du procédé,
 les dossiers d'avant-projet,
 les études d’exécution,
 le Dossier des Ouvrages Exécutés (DOE),
 le Dossier d’Intervention Ultérieure sur les Ouvrages (DIUO).
10.25
Contrôles réalisés à la mise en service
Au-delà de la fourniture des rapports d’essais de mise en service décrit
au paragraphe 6, LYONNAISE DES EAUX s’engage à :
 fournir au Maitre d'Ouvrage ou au donneur d'ordre les vidéos réalisées avant pose et après pose du procédé DEGRÉS BLEUS ;
 contrôler, sur le terrain avec le client, l’infrastructure posée avec le
procédé DEGRÉS BLEUS ;
 fournir les plans de recollement.
10.3 Contrôles externes
10.31
Système qualité
La mise en place du procédé DEGRÉS BLEUS est réalisée dans le cadre
d’un plan d’assurance qualité défini dans chacun des mémoires techniques qui accompagnent l’offre technico-financière fournie aux clients.
1
17/15-290
Non examiné par le Groupe Spécialisé dans le cadre de cet Avis.
7
Tableaux et figures du Dossier Technique
Figure 1 : Principe général de fonctionnement DEGRÉS BLEUS
Figure 2 : Exemple de photos lors de la pose (Chantier de Wattignies)
8
17/15-290
Figure 3 : Exemple d’une vue en coupe de l’échangeur implanté (section courante)
Figure 4 : Schémas de principe du raccordement de deux échangeurs
Vers Chaufferie
Figure 5 : Schéma de principe de DEGRÉS BLEUS (exemple)
17/15-290
9
Figure 6 : Schéma de coupe d’un échangeur (exemple)
Figure 7 : Pièce d’assemblage entre deux échangeurs
10
17/15-290
Figure 8a : Raccordement entre les échangeurs et le réseau caloporteur
Figure 8b : Exemple de l’installation de DEGRÉS BLEUS à Nanterre
Figure 9 : Exemples de seuil de pente
17/15-290
11
Vue de dessous
Vue de dessus
Figure 10 : Vue de dessus et vue de dessous de l’échangeur DEGRÉS BLEUS (exemple de Valenciennes)
Figure 11 : Vue du chevauchement des ailes de protection des échangeurs DEGRÉS BLEUS
12
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