Toilette à dépression

Description

Les toilettes à dépression utilisent le vide comme énergie, par phénomène d'aspiration. Il s'agit d'un système fermé qui comprend des toilettes sous vide, éventuellement des boîtes collectrices dites sous vide pour les eaux grises, un réseau de tuyaux sous vide et un groupe de production de vide avec ou sans cuve de rétention.

Applicabilité

Critères d'applicabilité

Les toilettes à dépression sont souvent utilisées pour des affectations pour lesquelles les éléments suivants sont des critères déterminants :

• économies d'eau ;
• fréquentation importante ;
• hygiène et confinement ;
• contraintes structurelles du bâtiment limitant les possibilités d'évacuations par voie gravitaire traditionnelle ;
• absence de raccordement à un réseau d'eaux usées existant ;
• en raison de la réduction des volumes évacués et des volumes d'approvisionnement, et de la réduction des besoins énergétiques pour le transport et le traitement de l'eau (station d'épuration à relier au réseau sous vide) ;
• alternative économique aux systèmes de pompes de relevage.

Applications

On retrouve des applications fréquentes dans les centres hospitaliers (système fermé en dépression, aucune fuite possible de l'intérieur vers l'extérieur du réseau), les bâtiments publics (centres commerciaux, gares, aéroports, stades,...), les supermarchés (suppression des tranchées au sol nécessaires aux évacuations des condensats des meubles de froid), et les bâtiments historiques (évacuation sans percement des sols et gain de place).

Rénovation

Ce système est particulièrement indiqué en rénovation pour les raisons suivantes :

• les étages non concernés par les travaux ne sont pas impactés ;
• il n'y a plus de colonne d'évacuation dure et inamovible : les toilettes peuvent être implantées indépendamment à chaque niveau ;
• il n'y a pas de pente à prévoir dans le réseau horizontal (le système ne fonctionne pas de manière gravitaire) ;
• le phénomène d'aspiration permet de transporter les effluents à l'horizontale et à la verticale, voire de contourner les obstacles ;
• Le phénomène d'aspiration permet des évacuations vers le haut ;
• il est possible de contourner les obstacles ;
• les dimensions des tuyaux peuvent être inférieures de 50% par rapport à un système classique ;
• les percements dans les planchers sont limités et de taille réduite ;
• le système est applicable pour des bâtiments ne disposant pas d'un raccordement à l'égout public.

Avantages et inconvénients

Impact santé / environnement

Economies d'eau (et d'électricité)

Les toilettes à dépression fonctionnement avec 1,2 litre d'eau par rinçage. Ce qui correspond à une économie de 7,8 litres par rapport à une chasse de 9 litres, soit 87%.

En outre, la commande de la toilette étant pneumatique, aucun raccordement électrique n'est nécessaire. Ainsi, la consommation électrique d'une chasse n'est que de 5W en intégrant les consommations des pompes à vide et des pompes à vidange.

Hygiène

A chaque utilisation, 60 litres d'air sont aspirés, ce qui permet d'aspirer les virus, les bactéries et les odeurs. Le système étant fermé en permanence et en dépression, la vie et la croissance des parasites est rendue difficile.

Impact environnemental

A ce système peut être adjointe une micro-station d'épuration, préfabriquée, ultra compacte et non enterrée, assurant le traitement des eaux usées à des fins de réutilisation ou de rejet en milieu naturel suivant les normes locales en vigueur. Cette technologie combine un procédé de traitement biologique intensif et une filtration membranaire.

Ces systèmes sont également appliqués dans le cadre de concepts d'assainissement alternatif visant à fermer le cycle nutritionnel dans lequel les eaux noires constituent une ressource pour la production de biogaz et ensuite d'engrais. C'est le cas d'un immeuble d'habitat et de travail dans le quartier Vauban à Fribourg-en-Brisgau.

1. L'eau de rinçage provient du recyclage des eaux grises.
2. Les matières fécales et l'urine sont aspirées dans un système de tuyaux séparés, en dépression, et dirigées vers une installation de biogaz.
3. Ensuite, elles sont répandues dans des champs comme engrais.
4. Le biogaz provenant de la fermentation des déchets organiques produits dans le bâtiment permet de faire fonctionner les cuisinières.

Concept sanitaire dans l'immeuble habitat et travail à Fribourg-en-Brisgau, des toilettes aux cuisinières et traitement des eaux usées.

Dimensionnement

C'est le fabricant qui assure généralement l'étude de dimensionnement du réseau et de la centrale de vide en retour des informations communiquées par la maîtrise d'œuvre. Le réseau est dimensionné conformément à la norme européenne EN12109.

Le dimensionnement doit faire en sorte d'éviter le phénomène de cavitation qui, suite à une dépression trop élevée, conduit à la formation de bulles risquant d'endommager les canalisations.

Points d'attention pour la conception

Le système assure une grande flexibilité de conception, les tuyauteries étant de faible diamètre (+/- 50mm) et pouvant contourner les obstacles. Les tuyauteries d'évacuation ne doivent pas spécialement présenter une pente vers le bas, les toilettes pouvant même être évacuées vers le haut si nécessaire. Verticalement, les hauteurs de remontées peuvent atteindre jusqu'à 7m.

Détails techniques

Le fonctionnement détaillé de la toilette est le suivant :

• Avec l'actionnement de la chasse, un signal pneumatique est envoyé au mécanisme de contrôle.
• Cela déclenche l'ouverture de la valve de décharge et induit une dépression dans le système de tuyauteries. C'est la différence de pression entre l'amont et l'aval du bouchon d'eau qui force l'évacuation.
• En parallèle, la valve d'alimentation en eau s'ouvre et de l'eau sous pression rince la cuvette.

Fonctionnement de la toilette à dépression

(Source : EVAC)

Autres caractéristiques :

• Réseau sous vide : vide minimum de déclenchement du système -30kPa
• Consommation d'eau par chasse : 1,2 litre
• Consommation d'air par chasse : 60+/-10 litres par cycle

Coûts

Le système de toilette à dépression permet de préserver la ressource en eau. Sa rentabilité financière est calculée comparativement au coût d'un réseau sanitaire gravitaire traditionnel de capacité équivalente. Le calcul de retour sur investissement tient compte du nombre de toilettes sous vide, de la fréquence de déclenchement des chasses, de l'économie d'eau générée par chasse, ainsi que du prix local du m³ d'eau. Il ne faut pas non plus oublier les consommations électriques même si celles-ci sont relativement négligeables. Pour un retour sur investissement à moyen terme les toilettes à dépression sont à privilégier sur des projets de bâtiments publics à fréquentation importante.

L'utilisation de biogaz par recyclage des eaux noires est encore dans une phase expérimentale. Il constitue néanmoins un dispositif performant en termes d'économie d'eau et de limitation de la pollution des eaux de surface à la source.

Chantier

Les travaux d'installation et d'exploitation de cette technologie peuvent être effectués par toute entreprise d'installation préalablement informée par le fabricant des règles simples de configuration et de pose du réseau et des toilettes sous vide.

Pour les tuyauteries, on préconise généralement du PVC ou du PEHD pression. Vu les vitesses de circulation importantes dans le réseau (10 m/s), celui-ci doit être sécurisé par de bonnes fixations. De par la vitesse de circulation des effluents, le réseau est auto-curant, limitant ainsi tout risque de bouchage à l'intérieur du réseau.

Aux raccordements de canalisations horizontales de diamètres différents, il faut faire en sorte que les parties hautes soient à la même hauteur de manière à créer une pente locale entre les parties basses.

Entretien

Les canalisations des installations sanitaires peuvent s'entartrer après quelques années de service. Les dépôts de calcaire proviennent des urines. Les risques de dépôts se concentrent sur les tronçons horizontaux près des urinoirs, là où le débit d'évacuation est lent et dans des zones où la température est élevée. Il faut dès lors prévoir des regards de visite aux différents coudes (T ou Y) et aux points bas.

Il existe des produits de détartrage développés par les fabricants de toilettes sous vide dont il importe de vérifier la composition. Ce traitement est compatible avec les unités de traitement biologique. La durée du traitement est très courte : elle ne dure en moyenne que 10 à 20 jours, à renouveler une fois tous les 5 à 7 ans. Le produit est à injecter directement dans chaque toilette. Les toilettes restent utilisables pendant la période de traitement.