Confinement des CALORIES aux100_2489 WC (V1C- 09/02/2008)

1 WC et énergie
2 La réalité
2.1 Allure générale de la courbe de température
2.2 L'aspect thermodynamique
2.3 L'aspect gradient et fuites thermiques
2.4 Écart de temps entre chasses / Modes de Vie
2.5 L'aspect récupération eau de pluie
2.6 Les saisons
2.7 Le siphon
2.8 Dans les immeubles
3 Expériences
3.1 Précautions de mesures
3.2 Les échecs
3.3 La constante de temps
3.4 L'énergie perdue en fonction du réservoir
3.4.1 Réservoir Céramique (verre)
3.4.2 Réservoir plastique PVC
3.5 Le gain d'énergie entre types de réservoirs
3.6 De nouvelles mesures
4 Solutions
4.1 Isolation du réservoir céramique
4.2 Remplissage à la demande
4.3 Déporter le réservoir
4.4 Choix des solutions
4.4.1 Solution isolation
4.4.2 Solution Remplissage à la demande
4.4.3 Solution déporter le réservoir
5 L'industrie du sanitaire
6 Les réponses des entreprises
7 Conclusions

Si vous arrivez directement sur cette page par un moteur de recherche, vous pouvez avoir accès à la table des matières et à chaque article, en page d'accueil.    L'accès se fait par l'un des deux liens en tête de colonne de droite ----->




Préambule

Après recherches sur Internet, je n'ai trouvé aucun élément attestant de ce qui va être discuté ici.
Quand on a l'énergie en tête, et l'eau en passion, il est difficile de ne pas raisonner en conjugaison de ces deux éléments.
Aussi, après avoir réalisé mon échangeur de température pour la douche de la salle de bain, ainsi que l'eau de pluie pour les WC, il m'est venu une idée pour ce lieu si important où toutes les inspirations ont l'air de se concentrer !...

En déclic à cette idée il y a aussi la condensation, qui, dans certaines conditions d'humidité, de température, et de ventilation, se dépose quelques fois sur le réservoir et le tuyau d'arrivée d'eau des toilettes.
Cela est bien la preuve que l'on amène du froid ! (Plus exactement que la chaleur se faufile par là…)

La réalité est comme très souvent, moins simple qu'il n'y parait. En fait cet article est réalisé pour informer des phénomènes thermiques et essayer de trouver des solutions. Cet article est aussi dédié aux fabricants de réservoirs pour WC, car il y a réellement de quoi étudier et par là même de belles opportunités commerciales à saisir.
Si l'intérêt financier brut reste peut-être discutable, c'est par contre un excellent sujet d'étude qui montre bien que l'on ne saurait penser à tout, et parfois aux choses les plus simples.

J'attends la publication de cet article pour prendre contact avec les fabricants de chasse d'eau, car il y a réellement beaucoup de points de réflexion à avoir, relativement à cet article, et qui concernent au moins deux grands sujets du jour, qui sont les pertes énergétiques dues à l'eau froide amenée et la récupération de l'eau de pluie.
Les principes de cette récupération d'énergie viennent d'être déposés, mais sont utilisables par toute personne privée, pour son propre compte personnel en dehors de tout commerce. Ce n'est pas le cas pour une production industrielle ou des accords devront obligatoirement être établis.
A remarquer que ma passion pour l'eau et l'énergie n'est pas un vote contre la société de consommation (où il y a parfois de gros abus -les exemples ne manquent pas- !), mais avant toutes choses un refus de gaspiller sans aucun profit pour l'homme. (Les anciens se souviennent de la "chasse au Gaspi")

1 WC et énergie

L'hiver vous introduisez de l'eau froide entre 6 et 12°C en remplissage de la chasse d'eau, mais comme le "petit coin" est chauffé, alors vous allez faire passer 6 à 10 litres d'eau froide vers 19 ou 20°C puisque l'on chauffe ? En réalité c'est toujours 10 litres dont une partie reste en place suivant le volume demandé en tirage. On considèrera donc 6 ou 10L  en gardant à l'esprit ce détail qui militera plus en faveur.

On va voir ci-dessous l'énergie théorique ainsi perdue : W(KWH)=0.00116*V(litres)*T°(delta temp °C))

Hypothèse Minimum  6 litres d'eau à 12°C et Température WC de 19°C soit 48 WH
Hypothèse Médiane  10 litres d'eau à 8°C et Température WC de 20°C soit 139 WH
hypothèse Maximum 10 litres d'eau à 6°C et température WC de 21°C soit 174 WH

Ceci représente l'énergie nécessaire à chauffer cette eau froide qui sera ensuite envoyée vers les égouts, et dont une petite partie restera dans le siphon. Cette énergie est bien entendu prise au niveau de la chaudière, mais cela ne se "voit pas". Le volume d'air d'un cabinet de toilette est de l'ordre 3 à 4 M3 et donc assez petit.

En réalité on va admettre qu'une chasse standard représente environ 80 WH, un peu moins que la moyenne (Mini/médian) de 93.5 WH, car pour qu'il y ait une valeur complète, il faut "un certain temps" entre chaque remplissage. Lorsqu'une famille se retrouve le matin et le soir, les espacements de visite des lieux sacrés sont souvent assez courts, mais raisonnons pour l'instant sur cette pseudo valeur corrigée de 80 WH, par chasse.

Selon les statistiques, une famille de 4 personnes effectue en moyenne 8 chasses par jour soit 640 WH, donc 233.6 KWH par an représentant un coût en pertes thermique de 21.25 €  (1 KWH=0.091€).
Ce n'est pas l'économie du siècle, mais ce serait toujours bon à prendre et surtout pour la planète.

CES CHIFFRES SONT CEPENDANT OPTIMISTES, ET ON VA COMPRENDRE POURQUOI DANS LES CHAPITRES QUI SUIVENT.

2 La réalité

Il y a trois éléments en cause : L'eau, le réservoir, et l'air. Lors du tirage de chasse, l'enveloppe du réservoir reste quelques instants à la température de l'eau venant d'être évacuée, mais progressivement l'eau froide arrive pour remplir de nouveau le réservoir. L'enveloppe du réservoir va alors échanger ses calories acquises avec l'eau qui rempli progressivement le réservoir. Il y a donc un double échange qui se produit : eau froide/réservoir et réservoir/air ambiant.
Le processus va ensuite être stable jusqu'au prochain tirage et ces échanges vont alors se réaliser de façon continue pour amener l'eau du réservoir vers l'asymptote de température de la pièce.

2.1 Allure générale de la courbe de températuretempswc3

Lors du tirage de chasse, puis du remplissage, la courbe suivante, représente la température de l'eau du réservoir par rapport au temps. Cette courbe est d'allure exponentielle.
Ici il s'agit de la température de l'eau d'un réservoir isolé avec du polystyrène de 2 mm d'épaisseur. Dès maintenant il est possible de dire qu'il faudra plusieurs heures pour arriver à la température de la pièce.
On peut déjà remarquer un élément très important qui parait surfait mais qui ne l'est pas du tout en réalité. Plus il y aura de chasses d'eau réalisées, plus les déperditions seront importantes, car le maximum de transferts de chaleur à lieu en début de cycle.
Ce point est en quelque sorte un peu à l'inverse de ce que l'on pensait au départ.

2.2 L'aspect thermodynamique

Là j'aurai peut-être besoin d'aide, car ma petite formation universitaire thermodynamique est devenue assez lointaine. Il semble après quelques vérifications, que les échanges entre air et céramique/eau soient difficiles, car en premier lieu le réservoir n'est pas un véritable échangeur.

La conductivité thermique, de l'eau et de la céramique (porcelaine) est respectivement de 0.59 et 0.928. Cela ne représente pas "d'énormes différences". (Cette conductivité est plus importante dans les échanges que la chaleur massique de l'enveloppe du réservoir). Les échanges eau/réservoir sont assez faciles.

En ce qui concerne les CHALEURS MASSIQUES de l'eau et de la céramique (porcelaine), respectivement de 4.19 et environ 0.8 (valeur probable), il y a une différence réellement importante. L'eau ayant la plus forte.
On peut dire à cela que l'eau l'emportera vraisemblablement assez largement sur la matière du réservoir lui-même, par le volume (poids) et coefficient.

La conductivité thermique de l'air qui est très faible (0.024), sera le facteur principal de la lenteur des échanges et ralentira ainsi les échanges réservoir/air.
De plus, les échanges se font mal à ce niveau puisqu'il n'y a pratiquement aucune circulation d'air (hors VMC). (Et relativement à la conductivité de l'eau et de la céramique).

La première constatation est que ces échanges vont cependant se réaliser, mais sur une durée très importante avec une asymptote qui sera peut-être la température de l'air ambiant du lieu ? (Et au niveau de la cuvette… à vérifier par les mesures).

La deuxième conclusion est de dire qu'il faut regarder le local comme un tout, et d'éviter au mieux de rejeter à l'extérieur de l'eau chauffée. Soit en faisant le moins de chasses possibles, soit en empêchant l'eau de chauffer.

2.3 L'aspect gradient et fuites thermiquesgradient

La maison à l'origine "tout électrique" est bien isolée verticalement, et au sol par de la perlite expansée qui était à l'époque mécaniquement plus stable que le polystyrène forte densité, (mais très légèrement moins isolante). (Chauffage par radiateurs et non par le sol)

Pour y voir un peu plus clair, j'ai ainsi relevé quelques valeurs en °C (avec une précision un peu  aléatoire, car le 1/10 de degré est assez instable, et un simple passage d'air, modifie de quelques dixièmes).

Hauteur pièce = 2.50m
Température à 2.40m pour hauteur totale de 2.50 = 21.5°C
Température à 1.60 m =20.5°C
Température hauteur cuvette à 36 cm du sol =17.6°C (niveau identique au  bas du réservoir)
Température au sol =16.6°C
Température cuvette au sol =16.6°C

Non seulement le gradient de température d'une pièce d'habitation reste important entre le sol et le plafond, mais dans le cas des toilettes, il y a encore un pont thermique difficile à évaluer, entre le sous-sol non chauffé et la cuvette des WC par le fait du tuyau (fonte) d'évacuation.

ATTENTION Ce gradient de température n'est valable que pour ces conditions d'isolation et de chauffage (par radiateur et non par le sol)

2.4 Écart de temps entre chasses / Modes de Vie

Comme pour la Salle de bains, là aussi LES MODES DE VIE influent largement. Entre deux chasses d'eau, il s'écoule des temps très variables et souvent aux antipodes (très courts ou très longs)
En effet durant les journées, une maison est souvent vide d'occupants, (enfants à l'école, parents au travail, etc…). Les chasses d'eau sont donc effectuées le matin de bonne heure en séquence, et le soir sur quelques heures.
On peut donc dire que les échanges se faisant lentement, et les chasses étant rapprochées, les déperditions calorifiques ne seront pas exactement ce que l'on prévoyait initialement.

Une première série de mesures m'avait donné des valeurs "étranges" avec des asymptotes qui étaient très largement en dessous de la température des locaux et donc assez inexplicables. (voir précautions de mesures § 3.1)

La période correspondante d'absence de chasse entre le matin et le soir est évaluée à 9 heures 30', temps estimé aux habitants pour le travail et deux trajets.

Il faut enfin remarquer que la pente de la courbe est plus  importante dans les premières heures que vers la fin, ce qui implique des pertes plus élevées au début (même si le temps est court, car celles-ci sont facilitées par le delta de température).

2.5 L'aspect récupération eau de pluie

Ceci vient ajouter encore à la confusion, car les projets en ce domaine laissent entrevoir une obligation d'isolation complète des réseaux par surverse. La surverse pouvant peut-être se réaliser dans le réservoir de chasse, suivant les règles habituelles, mais ce n'est pas sûr du tout !

Il faut remarquer que le dispositif actuel de chasse d'eau n'a, à ma connaissance, jamais été mis en défaut pour pollution de l'eau dans une maison. La pollution est une chose, et la fiabilité une autre
Donc il faut attendre patiemment le texte officiel qui sortira bientôt, pour savoir si ce sera possible et suivant quelles modalités.

Quoi qu'il en soit si l'on veut en plus de l'eau de pluie récupérer les calories, il faudra réaliser la surverse autrement et à partir d'une bâche en sous-sol (désolé pour récupérer les calories, il faut en passer par là, mais ce ne sera peut-être pas perdu à cause de la législation ?).

2.6 Les saisons

Le problème devient assez vaste, car en plus de tout ce qui a été dit, il faut éviter à la chaleur de prendre la poudre d'escampette en hiver, et au contraire, il faudrait faire du froid en été ou favoriser ces échanges.

Il serait donc vraiment très bien de pouvoir réduire la température lors des canicules en été, en prenant en compte la saison !

2.7 Le siphon

Celui-ci reçoit l'eau du réservoir, tempérée ou non, suivant les temps entre chasses. Si il y avait de l'eau froide dans le réservoir, l'eau du siphon participerait aux pertes thermiques de l'endroit. Ces pertes représentent entre 1.5 litre et 2 litres, et ne sont pas compensables par quelque moyen simple.
Ces pertes sont supplémentaires aux pertes du réservoir.
A noter que des systèmes existent pour supprimer l'eau du siphon. Ces systèmes mécaniques à clapets sont assez compliqués, mais ils économisent l'eau. (Ce n'est pas l'objet de cet article).
L'eau du siphon avec sa garde de 5 à 6 centimètres est réellement un système simple et fiable anti-odeurs, et il n'est pas question de refaire le monde !

Supposons un réservoir à température du local WC. On tire la chasse, 6 litres s'en vont et sont remplacés par 6 litres d'eau froide, mais le siphon reste en eau à température du local.

Supposons maintenant un réservoir venant d'être rempli en eau froide, et on tire à nouveau la chasse. On rempli à nouveau d'eau froide le réservoir, et cette fois le siphon est en eau froide.
(Cette eau froide participe aux pertes de calories).

2.8 Dans les immeubles

Les colonnes verticales sont de véritables réservoirs échangeurs de température, qui travaillent préalablement à celui du WC, et là il faut leurs laisser le temps de gagner des calories. En effet les matins et les soirs il y a beaucoup de tirage et les chasses d'eau sont remplies à l'eau froide.
Par contre, durant la journée, l'eau aura le temps de prendre quelques calories, et cela d'autant plus facilement que vous habitez à un étage élevé.

3 Expériences100_2485

Voir photo des essais ci-contre. Au premier plan la bonbonne en verre, et à l'arrière le seau de maçon PVC noir, recouvert d'un journal pour éviter toute circulation d'air parasite.
Au premier plan en blanc les deux thermomètres numériques.

3.1 Précautions de mesures

Naturellement les premières mesures ont été absolument mauvaises pour de nombreuses raisons.
Le petit matériel de l'amateur n'est pas trop simple à gérer :

- En premier lieu il y a des problèmes d'étalonnage des différents thermomètres.
- Le suivi des valeurs d'entrée (température de l'eau d'arrivée) avec nécessité d'avoir de l'eau à température stable
- La stabilité en température du local qui est difficile à réaliser dans un local de petites dimensions sans inertie. Associée à cela le gradient de température du local qui reste non négligeable.
- La position des sondes et le contact de celles-ci avec l'élément à mesurer, en premier lieu avec les sondes d'origine enchâssées dans une coque plastique inadaptée, puis mises dans un sac plastique, puis enfin directement dans l'eau (sans perturbation électrique)
- Les récipients équivalents et leur "préparation thermique". En effet il est nécessaire d'éliminer le problème de la chaleur massique initiale pour avoir simplement la partie "eau". Il a donc fallu faire prendre100_2487 la température aux différents récipients
- Volumes de comparaison parfaitement identiques.
- Notez la température de la pièce (sonde au bout du fil qui pend à 50/60 centimètres du sol à gauche du mange document )

3.2 Les échecs

Les échecs sont constitués en premier lieu par la qualité des mesures. Avec un seul WC dans la maison il faut à la fois relever les valeurs et pouvoir naturellement utiliser ces lieux… D'où des perturbations inévitables.

Le volume d'air qui est faible n'est pas assez stable pour réaliser de bonnes mesures. Un simple courant d'air fait bouger de plusieurs 1/10 de degrés la température ! L'asymptote bouge au rythme du robinet thermostatique du chauffage.

L'idéal serait un data logger, ou un dispositif automatique, mais ce sera pour plus tard, alors il faut faire avec l'existant !

De ces échecs, il a paru évident de raisonner en dehors des contingences matérielles et de s'installer dans UN BUREAU plus adapté pour les mesures et d'avoir ainsi une vision à peu près correcte des phénomènes thermiques en cause.

3.3 La constante de tempsTEMPWC2

On va faire comme pour les exponentielles des circuits RC et regarder quel sera le temps "Têta" lorsque les courbes auront atteint 63% de l'écart de température.
Cela nous donnera un élément de comparaison stable entre récipients.

Ce type de courbe est caractérisé par la tangente au point de départ qui devrait définir la constante de temps. C'est la pente de la tangente qui va représenter la faculté de transfert de chaleur.
Cependant, sur le troisième essai, si la pente est bien différente entre un matériau et l'autre, il me semble que ces courbes se retrouvent bien avant les 5 Têta habituels vers l'asymptote.

Peu importe d'ailleurs les mathématiques à ce stade, car il faut revenir à l'hypothèse de départ de mode de vie et prendre la valeur de 9 Heures 30'.

Ces courbes vont nous permettre d'avoir la valeur énergétique perdue en fonction de la présence des occupants de la maison.
Dans ces conditions on peut raisonnablement déterminer la température maximum atteinte par l'eau depuis le départ des occupants jusqu'à leur retour.

En 9 heures 30 minutes, pour le récipient en verre, celui-ci sera à 15.6°C alors que le récipient en PVC ne sera qu'à 14.7°C, soit 0.9°C de gain.

Il faut cependant noter qu'il s'agit bien de minimums, et qu'il y a des pertes importantes à chaque chasse, pas en durées, puisque celles-ci sont très courtes, mais en calories et relativement au temps.

3.4 L'énergie perdue en fonction du réservoir

Pour les 8 personnes, et compte tenu de l'aspect constante de temps entre chasses, il faut réviser le nombre de chasses équivalentes à seulement 2 (un groupe le matin et un groupe le soir) Voilà qui va diviser par 4 l'énergie récupérée espérée pour cette famille de 4 ersonnes. Ce n'est pas rigoureusement exact mais seulement très minimaliste.

Petite précision il faut encore faire le ratio des mois de chauffage sur les 12 mois et diviser encore ainsi par 2 environ.
Toujours pour 6 litres et température de local de 18°C

3.4.1 Réservoir Céramique (verre)

En ce qui concerne cette fois les températures pour le verre (céramique), le delta ne va pas être de 18.0°-6°=12°C, mais seulement de 15.6°-7=8.6°C qui est la valeur à la quelle le réservoir sera vidé et rempli, sans atteindre la température finale de 18°C.

L'énergie récupérable pour ce Delta T réel =8.6°C est.
W= 0.00116*6L*8.6° = 60 WH par chasse.

Soit 60*2=120 WH par jour et donc 120 WH*365J/2=21.9 KWH/an donc 2.0 /an !

3.4.2 Réservoir plastique PVC

En ce qui concerne cette fois les températures pour le PVC, le delta ne va pas être de 18.0°-6°=12°C, mais seulement de 14.7°-7=7.4°C qui est la valeur à la quelle le réservoir sera vidé et rempli, sans atteindre la température finale de 18°C.

L'énergie récupérable pour ce Delta T réel =7.4°C est :
W= 0.00116*6L*7.4° = 51 WH par chasse.

Soit 51*2=102 WH par jour et donc 102WH*365J/2=18.6 KWH/an donc 1.69 €/an !

3.5 Le gain d'énergie entre types de réservoirs

On est donc assez loin des 233.6 KWH/an qui n'étaient déjà pas vraiment extraordinaires !

Nous venons de voir l'énergie perdue dans chacun des types de réservoir. Il faut regarder maintenant le gain d'énergie pour passer d'un type de réservoir à un autre :

21.9KWH-18.6KWH=3.3 KWH par an soit 0.3 €  pour changer de réservoir.

Alors on jette l'éponge ? OUI ! pour l'aspect isolation.

Enfin pour couronner le tout, ce serait vraiment bien si la récupération des calories pouvait donner quelques frigories lors de la canicule ?tempwc4

3.6 De nouvelles mesures

Pour confirmation, j'ai réalisé une nouvelle série de mesures comparatives, avec cette fois la bonbonne de verre et un récipient PVC isolé en plus avec 2mm de polystyrène. Les résultats confirment les précédents résultats et on peut voir que le gain dû à l'isolation n'est pas bien énorme...
On remarquera tout de même la même petite anomalie de départ sur le PVC. (Je suppose qu'il continue à prendre des calories au milieu pour combler sa chaleur massique (1.38), bien que j'avais pris la précaution de faire une mise en température, mais peut-être insuffisamment longue ?)
Cet essai confirme d'une certaine façon l'inutilité de sur-isoler le réservoir et d'entrevoir d'autres solutions.

4 Solutions

Avez-vous réfléchi à l'absence d'eau durant 3 jours par exemple dans une famille de 4 personnes qui habite dans une ville.
Je vais vous dire que le problème le plus important ne sera pas réellement pour les repas, car il y a toujours moyen de faire avec de la vaisselle jetable ou de faire sommairement.
Il est par contre impossible de gérer correctement les toilettes et celles-ci se retrouveraient immanquablement engorgées rapidement.

Ceci est mentionné intentionnellement pour illustrer LA NÉCESSAIRE FIABILITÉ DES SYSTÈMES DE CHASSE, sous peine de se retrouver rapidement au moyen âge…

4.1 Isolation du réservoir céramique

La première des solutions qui est venue à l'esprit est l'isolation du réservoir pour limiter les échanges thermiques à leur strict minimum.
En fabrication, il faudrait réaliser un réservoir en polystyrène choc haute densité ou garder les matériaux actuels en leur adjoignant un revêtement de polystyrène ou de polyuréthane rigide. Cela permettrait d'espérer une bonne isolation, mais il faudra faire attention aux chaleurs massiques ainsi que supposé précédemment.

En bricolage, la solution isolation de la cuve n'est pas vraiment à la portée du bricoleur (à priori) et de plus cela ne génère que peu de profit. Il faut en effet, sur une chasse traditionnelle en céramique, placer un revêtement intérieur isolant genre polystyrène plaqué soigneusement contre les parois, pour retarder le plus possible le transfert des calories.
Un élément délicat est de trouver une colle pour polystyrène résistant parfaitement au contact de l'eau. De plus le polystyrène n'est pas le meilleur pour les chaleurs massiques, et reste fragile.
Cette solution me parait plus du ressort de l'industrie car coller une isolation intérieure dans un réservoir rempli d'eau me parait une tâche difficile à maintenir dans la longévité. Il faut à ce titre des recherches sur la fiabilité du système.
De plus le bénéfice escompté ne permet même pas d'acheter la colle !

Au niveau d'un matériel neuf, le fait d'utiliser un réservoir en plastique, se100_2478ra toujours un plus. Le surcoût de production est théoriquement nul, seuls les métiers interviennent par leur maîtrise des procédés de fabrication.
Les articles ayant un coefficient de conductibilité thermique faible sont les meilleurs (ou résistance thermique ce qui est équivalent). La chaleur massique du matériau resterait à ce stade moins importante. Les matières plastiques répondent mieux à ces critères que la céramique.
On peut remarquer que ces réservoirs en matière plastique, ou composite existent et sont bien répandus. (Dans le milieu de l'hôtellerie notamment, photo ci-contre).
L'isolation par la seule matière première, est à mon avis une bonne solution dans le cadre d'un matériel neuf, mais cela ne résout pas tous les problèmes.

Il serait également utile de réfléchir au côté où l'on placerait l'isolation, pour faire prendre en compte tout de suite, ou retarder les chaleurs massiques.

4.2 Remplissage à la demande

Un principe assez simple serait de ne remplir la cuve d'eau "qu'au moment où cela est nécessaire". Ce moment peut être simplement l'ouverture de la porte, de l'abattant de siège, un ou deux  interrupteurs sur lesquels on appuie au moment voulu ou même un détecteur infrarouge...?
Dans cette optique il faudrait que le débit se révèle assez important pour remplir RAPIDEMENT, avant que la personne ne sorte et qu'elle puisse s'assurer d'un nettoyage correct suite à la chasse.

Un remplissage rapide ne peut PAS être obtenu avec un robinet à flotteur standard. Il faut un basculement brusque (peut-être avec coup de bélier !) associé avec des sections suffisantes pour obtenir un remplissage, qui à mon sens ne devraient pas dépasser 15 secondes pour être acceptable. (1.5 M3/H).

A une vitesse de 1m/s il faudrait mettre un tube cuivre de 22 int pour obtenir cette performance.
C'est beaucoup, et c'est plus que l'artère principale eau potable d'une maison standard !

A 1m/s et tube de 16-14 on peut espérer 600 litres/h donc un temps de 1/100 d'heure pour 6 litres, soit 36 Secondes ce qui reste tout de même assez long.

Cette fermeture brusque peut être issue d'une électrovanne ou d'un mécanisme (existant ou à élaborer) ou d'une pompe. Il faudrait éventuellement contrôler le volume d'eau introduit si le classique robinet à flotteur est supprimé, ou mesurer le temps de remplissage avec précision.
Dans ce mode, la chasse reste vide l'essentiel du temps en période hivernale.

En été par contre, ET plus précisément lorsque la température des locaux est supérieure à xx°C (disons 23°C) il faudra toujours remplir préalablement le réservoir au petit volume PV !
(Il serait ainsi facile de choisir si nécessaire le GV  10L…)
Cet ensemble nécessite un petit circuit électronique dont la consommation ne doit pas affecter les bénéfices énergétiques escomptés.

A noter que l'isolation reste un peu utile mais les chaleurs massiques deviennent plus importantes dans ce cadre de fonctionnement et non les coefficients de conductibilité thermique. Cette fois le gain énergétique est complet et ainsi que décrit au § 3.4.

On remarque également que dans ce type de fonctionnement, quelque soit l'écart entre les chasses d'eau, l'économie est présente et surtout au moment ou les pertes sont les plus élevées (en début : tangente à la courbe). Quantifier ces pertes suivant le mode de vie n'est  plus du domaine des essais mais des statistiques, alors là je dépose les armes, car ce n'est plus du tout mon domaine.

Notez que seule cette solution résout tous les cas d'intervalles de temps entre chasses, et principalement les plus courts, qui participent fortement aux pertes (ceux-ci n'ayant jamais été pris en compte, tant ils peuvent être différents)

4.3 Déporter le réservoir

Une autre solution serait de déporter le réservoir de chasse en sous-sol ou dans un lieu non chauffé, mais là où il ne gèle pas. Ceci entraîne un réservoir sous pression ! Cette solution haute pression nécessite des sections importantes (au moins 40 mm) pour que les vitesses de chasses restent "acceptables".
Alors il ne faudra pas oublier que 0.8 Mètre de ce tuyau contient un volume de 1 LITRE ! Cette longueur serait approximativement la longueur minimum pour aller jusqu'au sous-sol par exemple. On vient ainsi déjà à nouveau de perdre 1/6 en chaleur (cas d'une chasse de 6 litres)!
Dans cette solution, il ne sera pas possible de récupérer quelques frigories en été.
De plus il faudra alors ajouter dans le cas de l'eau de pluie une bâche pour réaliser la surverse. Une seule pompe serait théoriquement nécessaire, mais à vérifier...
En cas de panne électrique ou électronique c'est problème !.
Je rappelle dans cet ordre d'idée le principe des chasses d'eau en Alsace avec des branchements en DN40 ! Précisément pour effectuer des chasses…

L'implantation d'un réservoir en hauteur n'est pas une véritable solution énergétique, puisque les calories seront de toutes façons captées. Ce cas ne sera donc pas développé.

Cette solution qui donne de bons résultats dans son cadre d'emploi habituel, semble mal adaptée à cette utilisation spécifique.

4.4 Choix des solutions

D'une manière générale, il faut mettre en avant quelques éléments de Société qui sont la préservation des ressources. Cela se fera sentir de plus en plus, et les pouvoirs publics donnent l'exemple et obligent parfois à la récupération de l'eau de pluie (Pour donner le bon exemple ...!).
Cette récupération limite effectivement un peu les phénomènes de crues des rivières en stabilisant  un peu les débits de pointe, mais va aussi dans le sens d'un non gâchis des ressources d'eau potable.
Il faut donc envisager dès maintenant cette récupération lors des nouvelles habitations. (si ce n'est pas encore obligatoire, ça le sera un jour prochain, c'est inéluctable !)

Le schéma général de principe de la récupération de calories proposé, comporte donc cette option.

4.4.1 Solution isolation

Vu les faibles économies réalisables, il est évident que dans un contexte d'économies en tous genres, seule la solution de la nature du réservoir et de son isolation d'origine est acceptable dans le cadre d'un bilan financier et énergétique de fabrication.
Seule cette solution génère des coûts d'exploitation nuls et procure la fiabilité requise par des éléments purement statiques.

Il restera la question de l'eau de pluie pour laquelle il n'est pas certain que l'on puisse alimenter par surverse dans le réservoir de chasse.
Dans ce cas il faudrait une bâche en plus et l'on rejoint la solution suivante qui est la solution par remplissage à la demande.

4.4.2 Solution Remplissage à la demandeSCHEMWC1

Cette solution me parait la plus adaptée aux problèmes "énergie ET eau de pluie", ainsi qu'à la future réglementation (encore incertaine).
Cette solution est énergétiquement la meilleure, car les déperditions par l'eau du réservoir de chasse sont réduites à quasiment zéro. (Temps d'échange avec l'air de quelques secondes)

Cette solution permet très facilement aussi le pré-remplissage en été pour permettre un petit apport de frigories.
Cette solution ne préjuge pas de la capacité d'isolation du réservoir de chasse. Elle est donc adaptable sur les installations existantes sans modification de réservoir de chasse. Seule la chaleur massique du réservoir peut éventuellement présenter un tout petit intérêt.

La gestion électronique du remplissage est simple, sans électrovanne, mais avec une pompe dédiée aux WC. Cette gestion électronique est sécurisée en double contrôle par le temps et les contacts de niveau.
Elle ne requiert que 5 circuits intégrés CMOS standard et deux transistors darlington de commande du relais moteur et electrovanne réseau AEP (option). C'est dire que le coût peut en être extrêmement faible en production série.

La bâche (réservoir de surverse) sera donc installée en sous-sol et permettra le remplissage rapide par la pompe, du réservoir normal de chasse. Ce remplissage sera commandé en niveau (PV GV) et contrôlé en temps maximum. Il n'y aura donc pas de contrôle de tops de volume pour simplifier. Cela est normal puisque le circuit dépend de la pompe et de la tuyauterie jusqu'au réservoir de chasse. (Pression et pertes de charge constantes).
La sortie de bâche sera située à environ 10 centimètres au dessus de l'entrée dans la pompe, pour régler dès la conception les éternels problèmes d'amorçage.

Deux poussoirs à touches sensitives sélectionneront les différents volumes souhaités. En été, seul le PETIT Volume sera préétabli dans le réservoir de chasse (valeur par défaut). Pour le Gros Volume, il faudra le demander explicitement sur le poussoir (complément de niveau ou complet).
L'ETE, le petit automatisme ayant connaissance de l'état de remplissage du réservoir lancera après une temporisation correspondant au vidage du réservoir de chasse, un nouveau remplissage automatique en PV.

Un contrôle de la présence d'eau à deux niveaux, dans le réservoir de chasse, sera adjoint pour le remplissage automatique mais aussi en sécurité de contrôle des poussoirs. (Un fonctionnement basé sur l'alternat "vide/rempli", étant toujours soumis à aléa). Ce contrôle sera réalisé par des petites tiges Inox plongeantes et accrochées en rebord de réservoir.

L'alimentation du réservoir de chasse se fera sans robinet ni flotteur et directement en cuivre ou passages laiton de diamètre 16/18. Elle sera nécessairement la plus courte possible. On pourra espérer un débit de 1400 l/h à une vitesse élevée de 1.8 m/s environ.
A cause de la vitesse élevée de remplissage, le réservoir de chasse sera traversé de part en part par un tube de même section et fendu de tout son long sur une largeur de 1 mm environ et au moins sur une longueur de 35 centimètres dont la fente sera dirigée vers le bas (Il sera obturé à l'extrémité finale). Cela devrait éviter les problèmes d'éclaboussures, de bruit et de débordement par vitesse excessive.
L'arrêt se fera simplement par coupure électrique de la pompe. (arrêt sur niveau atteint avec sécurité de temps)

La bâche de sous-sol devra avoir un volume d'eau minimum de 2 réservoirs de chasse et sera remplie par UN ou DEUX robinets à flotteur de type WC. Cette alimentation pourra bien entendu être double par surverse de l'eau de citerne ET de l'eau du réseau (en secours seulement). Une électrovanne pourra être commandée par la logique pour un basculement automatique
Comme toutes les bâches, un trop plein devra être installé. On est quasiment certain à ce stade de la bonne réponse aux futurs textes législatifs.
Au niveau "bricolage", Cette bâche pourrait être constituée par une simple "poubelle PVC" de 40 à 60 litres par exemple.
Un contact de manque d'eau devra être présent pour la pompe des WC. (et éventuellement pour d'autres usages avec une autre pompe)

On peut se poser la question de savoir pourquoi remettre une deuxième bâche, alors qu'il y en a déjà une dehors (mais pas dans tous les cas !)
Déjà pour ceux qui n'ont pas d'eau de pluie, il faut bien cette petite bâche ! Ensuite, cette bâche de gros volume (la citerne) devrait être remplie d'un volume important en cas de sécheresse par exemple, ce qui n'est pas vraiment souhaitable. Je pense que par précaution, il est préférable de garder le contrôle visuel de ces éléments. D'autre part si le choix de remplissage automatique de secours par le réseau est fait, il faut garder le contrôle visuel également.

Il est certain que le coût restera un obstacle important à cette réalisation, mais le bilan énergétique associé à la protection de la planète me parait intéressant sur une dizaine d'années.

Dans le cadre d'une modification, il est tout à fait possible et même conseillé de garder tout le mécanisme de robinet à flotteur en place dans le réservoir, comme secours, cela évite de mettre un deuxième robinet à flotteur dans la bâche et procure de fait une fiabilité absolue sans aucune énergie électrique. D'un point de vue séparation des réseaux, il n'y a aucun problème.

Dans le cadre d'une nouvelle installation, il est même préférable de garder cette solution comme secours absolu (si le coût peut en être acceptable).

Si vous avez plusieurs WC, il sera préférable de doubler la pompe. Vous devrez doubler bien entendu la logique de commande et les contrôles de niveau de réservoir de chasse. La bâche de surverse (et son contrôle unique de manque d'eau), alimentera sans problème les deux WC sous réserve d'un "bon volume".

Avec le secours du réseau AEP par surverse dans la bâche, il est possible d'obtenir un basculement automatique sur le réseau, sans que l'on ait à s'en soucier. C'est à la fois un bien mais aussi un danger qui devrait être signalé (LED).

Je me dois d'ajouter un élément en défaveur de cette solution qui sera très certainement l'habitude prise suivant les saisons et le mal de passer à l'inverse. Un contact sur le couvercle de l'abattant de siège serait certainement la meilleure formule pour préremplir à 6 litres en hiver. (Ceci oblige à refermer et ouvrir le couvercle de l'abattant, ce qui est finalement l'emploi prévu, mais que l'on ne réalise pas toujours...)
D'autres solutions "automatiques" sont également possibles mais posent des problèmes d'incertitudes entre hommes et femmes et petite et grosse commission...
Au pire il est encore possible de simplifier en supprimant la notion été/hiver en se privant d'une possibilité de confort. Le coût de cette option étant nul, il serait dommage de s'en priver !

Dans le cadre d'une installation eau de pluie existante, on pourrait éventuellement faire une dérivation sur le circuit d'aspiration d'une première pompe pour alimenter la pompe spécifique du WC. Attention au contrôle de citerne vide qui devra être doublé...

Il est également possible je pense, vu les faibles pressions nécessaires, d'utiliser une pompe immergée dans la bâche elle même. Ces petites pompes ayant pratiquement toujours un contact à flotteur, il ne sera pas nécessaire d'utiliser une poire de détection de Niveau Bas. (Le contact sera simplement omis sur l' entrée de l'électronique de contrôle).

Autre intérêt de la réduction notoire des parois froides des éléments sanitaires, il n'y aura pratiquement plus de condensation. pour certains d'entre vous les problèmes de moisi devraient donc cesser de vous empoisonner la vie.

Je vois déjà les protestations s'élever...oui c'est bien mais la pompe ? ça use ! C'est vrai mais pour la théorie cela fera 2.5 WH et pour la pratique (compte tenu des courants de démarrage) 5 WH par chasse. Donc c'est tout à fait rentable.

Je ne l'ai pas encore dit mais on actionnera la "tirette" ou le poussoir comme d'habitude !...

Pour l'électronique dont le schéma fonctionne "sur le papier", il est nécessaire de patienter jusqu'aux réponses des fabricants...Durant ce temps un prototype verra peut-être le jour...

CETTE SOLUTION ME PARAIT LA PLUS CORRECTE EN PRÉSERVANT LE MAXIMUM DE POSSIBILITÉS, MAIS AUSSI LA MEILLEURE ADÉQUATION, TANT POUR UNE INSTALLATION NEUVE QU'UNE INSTALLATION EXISTANTE à MODIFIER.

4.4.3 Solution déporter le réservoir

Il ne semble pas raisonnable d'accorder un crédit à cette idée théorique qui est une montagne de problèmes de tuyauterie,  de débits/pressions élevés et de coût dont je n'oserais pas donner le montant (si je l'avais calculé !)

5 L'industrie du sanitaire

Il va falloir innover, et que les fabricants se penchent au chevet de ce petit problème ou précisent leur vision aussi je vais envoyer un mail à quelques grands fabricants, pour qu'ils visitent cette page, et qu'ils répondent (anonymement au besoin, pour ménager les problèmes de concurrence commerciale).
S'ils le désirent, leur réponse (anonyme ou non, éventuellement modérée) sera publiée dans le chapitre 6.

Cette enquête va être réalisée sur la base de l'article de ce blog,

Les solutions industrielles permettraient d'atteindre des coûts intéressants et d'économiser ainsi ces KWH possibles indiqués en § 3.4.
Outre les économies d'énergie, les fabricants y trouveraient intérêt, pour éviter simplement les phénomènes de condensation, améliorer les problèmes de bruit, mais aussi préserver la généralisation de l'eau de pluie pour les WC.
Une solution existe partiellement puisque ces réservoirs en "plastique" sont déjà fabriqués, et les prix sont à analyser. (La conductivité des plastiques utilisés va de 0.2 à 0.046 et celle de la céramique est de l'ordre de 0.8).

Des solutions avec céramique sont tout aussi possibles et sont à investiguer. Cela permettrait de ne pas abandonner ces éléments qui ont déjà rendu tant de services et dont la solidité n'est plus à démontrer.

Des solutions entièrement nouvelles sont également à penser et là, les fabricants connaîssent mieux que moi leur métier.

Il y aura quelques KiloWatts Heures récupérés, mais les petits ruisseaux font cependant les grandes rivières.

6 Les réponses des entreprises

(Je demande explicitement aux entreprises une réponse pour le 29 Mars 2008, soit largement 30 jours qui permettront aux bureaux d'études des Sociétés d'analyser les différents éléments et de faire des propositions ou des commentaires).

Je me doutais bien que là où il n'y a pas beaucoup d'argent à gagner, peu de gens sont intéressés par le chalenge...mais cela dépasse largement mes prévisions !
Voici les noms des Sociétés contactées et qui n'ont fait aucune réponse, même pour dire qu'elles avaient bien noté le sujet...
JACOB DELAFON, WIRQUIN, NICOLL, ROCA, PRESTO, ECOPERL, REGIPLAST, GEBERIT, CONSO-ECOLO, AJENA.

C'est tout de même un peu domage, surtout que ce sujet est finalement très lié à celui de l'eau de pluie, et qui est un sujet phare des économies d'eau et d'énergie.

7 Conclusions

Les conclusions complètes ne pourront bien entendu être tirées que lorsque j'aurai récupéré quelques réponses. Les non-réponses sont là maintenant...
On peut confirmer que cette action qui ne débouchera pas immédiatement vu le peu d'intérêt manifesté, sera sans commune mesure avec l'énergie dépensée en veille sur les appareils électroniques (sauf appareils chauffants type photocopieur ou laser).
La "télé" n'est pas très réaliste sur ce sujet, car on ne peut pas maîtriser la technique et l'écran. Ce sont des métiers différents.
Il faut à ce niveau sensibiliser tout le monde sur les ENJEUX ÉNERGÉTIQUES VRAIS et non les simulacres, qui, s'ils sont réels, sont loin derrière des actions de ce type ou de même nature. Chacun aura compris que si l'on veut gagner quelques KWH, ce n'est pas par l'arrêt du dispositif de veille de la télé que l'on va casser la montée du CO2 et de l'augmentation de l'énergie.
On cassera uniquement la montée du CO2 par les problèmes de maîtrise énergétique réelle tant en production qu'au niveau des usagers, et principalement au niveau du thermique.

Il faut aussi remarquer qu'au niveau des usagers dont je fais partie, nous ne sommes pas loin de 12  millions de familles, et que les économies à ce stade, si elles sont multipliées par ce même nombre sont rigoureusement énormes et sans commune mesure avec l'industrie.
Pour preuve, prenez seulement 12 millions de foyer de 4 personnes à 23.7 KWH/an, cela fait en hiver une économie de 780 000 KWH par jour.

Enfin l'arrêt des chasses d'eau qui fuient ne serait peut-être pas un mal. Et pour tordre le cou à ce monstre de surconsommations accidentelles qui fait la une de toutes les demandes de réduction, ce serait peut-être le moment...Désolé ! je viens de recommander d'en mettre dans la bâche auxiliaire ! On arrive toujours à se faire prendre ! ...
Peut-être pas !... car une deuxième électronique avec contacts inox de niveau, permettra de remplir par la citerne ou le réseau AEP, la bâche, avec arrêt par électrovanne(s) cette fois.

Closed !

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