Simulation du débit
Le débit d’une canalisation dépend de nombreux facteurs, mais à notre échelle, on peut les résumer ainsi : pression, diamètre, longueur. Si la pression initiale – au pied de votre maison – est forte, votre débit sera probablement fort. Mais si vous enchaînez avec un tuyau de petit diamètre sur 100 m avant d’atteindre votre premier robinet, il est possible que le débit soit finalement ridicule.
C’est ce qu’on peut comprendre grâce à la simulation dont on a pu tester la qualité dans notre jardin. Nous avons en effet fait serpenter un tuyau d’arrosage de 15 mm de diamètre, de 50 m de long, sur une pente de 28,4 m et pour un dénivelé totale de 4 m.
Résultats :
- 48 s pour remplir un seau au niveau 5 L, soit un débit d’environ 6,25 L/min.
- 86 s pour remplir un seau au niveau 10 L, soit un débit d’environ 7 L/min.
Pour 15 mm de diamètre, 50 m de long et 1,4 bar (pression atmosphérique de 1 bar + 1 bar tous les 10 m de dénivelé), la simulation annonce 5,5 L/min environ. L’ordre de grandeur est tout à fait convenable si on considère la médiocrité de la précision sur le volume du seau et l’incertitude de notre mesure de dénivelé.
Attention, le débit ne diminue pas le long de la canalisation, seule la pression diminue. Ce que cette simulation indique, c’est que pour une pression initiale donnée, le débit sera conditionné par la longueur du tuyau à parcourir.
Notions de perte de charge, de pression et de débit
Ce qui pousse l’eau à se déplacer dans les conduites, c’est la pression qu’elle subit. Mais le parcours peut être long, la rugosité de la conduite importante, la vitesse d’écoulement trop grande, les virages très nombreux, etc. Tous ces facteurs sont autant de freins qui vont s’opposer à la pression. On appelle ces freins la perte de charge (autrement dit, la perte de pression).
En pratique, pour réaliser une adduction d’eau satisfaisante dans tous les foyers de France et de Navarre, de nombreuses pompes jalonnent les réseaux. Ce coup de pouce permet ainsi à l’eau de traverser les longues conduites qui nous séparent de la source. À domicile, nous disposons donc d’une pression plus ou moins forte, mais suffisante.
Pour information, le débit est la quantité d’eau qui s’écoule par seconde et la pression correspond à la force avec laquelle ce débit va sortir de la canalisation. Pour mieux comprendre, pour un même débit, on pourra soit boucher le tuyau avec le doigt, soit ne pas y parvenir tellement la pression est forte. Ne confondez donc pas les deux.
Normalisation des usages
En pratique, à domicile, on installe un réducteur de pression pour la normaliser à 3 bars. Par ailleurs, on s’affranchit aussi de toute simulation et de toute réflexion quand aux différentes notions précédentes. L’usage est en effet de s’appuyer sur consignes du NF DTU 60.11. Ce document technique unifié (DTU) est un document applicable aux marchés de travaux de bâtiment en France (d’où le NF, pour normes françaises). Le n° 60.11 traite des règles de calcul des installations de plomberie sanitaire et d’eaux pluviales. En bref, quel que soit le corps d’état, il existe des normes permettant de ne pas tout réinventer en permanence.
Dans la première partie du dit DTU, on dispose d’un tableau indiquant le diamètre minimum des tuyaux devant alimenter les appareils de la maison.
Le tableau suivant et le graphique qui l’accompagne permettent de déterminer le diamètre intérieur minimal d’alimentation d’un groupe d’appareils. Chaque appareil est en effet affecté d’un coefficient. C’est la somme des coefficients (X) qui donne – par lecture graphique – le diamètre recherché (Y).
Ainsi, un domicile disposant de deux toilettes, d’un lave-main, d’un lave-vaisselle, d’un lave-linge, d’un lavabo, d’une douche et d’un évier disposera d’un coefficient de 9,5. Graphiquement, on en déduit que le tuyau principal alimentant tous ces appareils devra avoir un diamètre d’environ 18 mm. En pratique, on pourra donc se servir d’un collecteur comme celui ci-dessous.
Avec une entrée F¾, le tuyau principal pourra faire 20 mm de diamètre intérieur. Les sorties M½ permettront d’aisément alimenter tous les appareils avec des tuyaux de 12 mm de diamètre intérieur, répondant ainsi aux préconisations du tableau 1. En pratique, on pourra utiliser du multicouche 26-3 pour le principal et du 16-2 pour tous les départs vers les appareils.
Mais qu’est-ce que c’est que ça : F, M, ¾, ½, 26-3, 16-2 ?
Et pour les usages hors norme ?
Les usages domestiques et collectifs sont systématiquement distingués dans le DTU. Mais si un jour vous souhaitez alimenter un château de 200 m de côté, doté de 5 étages et équipé de 15 salles de bains, il faudra nécessairement faire quelques calculs ou passer par un bureau d’étude.