Brevet FR2337237A1 — publié le 19770729

La présente invention concerne un conduit d'évacuation des eaux pluviales de la couverture d'un bâtiment, comportant un tuyau d'évacuation, dont l'extrémité supérieure est assemblée avec un bac collecteur, dont la section est supérieure à celle de l'orifice d'entrée du tuyau et dont le bord supérieur est placé plus haut que ledit orifice, un couvercle'étant placé au-dessus de ce dernier1 couvercle qui présente une surface pleine et dont le bord inférieur se trouve au-dessous du bord supérieur du bac, pour éviter la formation d'un tourbillon d'air dans le tuyau d'e- vacuation lorsque le bac est plein d'eau, et qui est associé à une crépine placée au-dessous de lui, dont la paroi qui entoure l'orifice d'entrée du tuyau est percée de trous, ou autres ouvertures similaires. Dans un conduit d'évacuation de ce type, il se produit à l'orifice d'entrée du tuyau des conditions d'écoulement telles, que l'eau évacuée par ce dernier occupe la totalité de sa section, de sorte que pour une quantité donnée d'eau à évacuer, on peut utiliser un tuyau d'un diamètre inférieur â celui qui est nécessaire pour les autres modes d'écoulement. Dans le type d'écoulement "fermé" résultant de la construction définie ci-dessus, le coefficient de remplissage du tuyau d'évacuation est donc égal à 1. Pour la quantité prévue d'eau pluviale à évacuer, le tuyau est donc rempli d'eau et la différence de niveau, depuis le toit jusqu'au point de sortie, qui se trouve généralement au-dessous du sol, est égal à la pression statique de l'eau exempte d'air et est utilisable pour les pertes de charge qui se produisent dans le conduit. Ce système d'écoulement "fermé" présente par rapport aux autres systèmes l'avantage considérable qu'il permet d'évacuer les eaux pluviales qui s'écoulent sur des toits d'une très grande surface, de 5000m2 à 20 000 m2, l'eau recueillie par les divers conduits d'évacuation étant amenée à un conduit collecteur parfaitement horizontal placé directement sous le toit, qui ne s'infléchit vers le bas qu'en un point, dans la zone du pignon au bâtiment, et, après avoir traversé le plancher, débouche au point de sortie, ce qui élimine la présence des nombreux tuyaux de descente placés à l'intérieur du bâtiment et des nombreux conduit s collecteurs placés au-dessous du plancher, tous tuyaux coûteux et de fort diamètre puisqu'il s'agit d'un écoulement dit "ouvert", c'est-à-dire basé sur la "pente". Bien que la capacité du système d'écoulement "fermé" à évacuer l'eau de pluie par un conduit situé presque au niveau du toit soit basée sur la pression résultant de la différence de niveau entre le toit et le poids de sortie1 la pression statique dans la partie supérieure du conduit d'évacuation est bien inférieure à la pression de l'air et la pression la plus faible coin- cide le plus souvent avec le point où le conduit collecteur horizontal s'infléchit vers le bas.Si la différence de niveau ests supérieure à 10 mètres environ, le conduit d'évacuation doit être dimensionné de façon qu'au point de la pression la plus faible1 c'est-à-dire la plupart du temps précisément au point précité, la somme de la pression statique et de la pression de l'air ne soit pas inférieure à la tension de vapeur de liteau pluviale (la pression statique est en ce point négative), sinon l'eau commence à s'évaporer et l'on assiste à la formation de bulles de vapeur dans la conduite, dont le dimensionnement n'est alors plus conforme aux conditions d'écoulement "fermé". Pour cette raison, dans la pratique, la partie horizontale du conduit ne doit pas avoir une perte de charge supérieure à environ 10 m de chute libre. Etant donné que la résistance à l'écoulement résulte à la fois du frottement entre l'eau et la paroi du tuyau et de modifications de la forme de ce dernier (changements de direction, de section, etc) et notamment de la résistance du conduit d'évacuation au niveau du toit, cette dernière résistance doit être aussi faible que possible. Une solution possible et typhique de ce problème consis trait à augmenter la surface de la crépine du conduit d'évacuation en augmentant les dimensions de ce conduit, sans toutefois nuire à son aptitude à empêcher l'entrée de l'air. Si l'on veut augmenter le diamètre du conduit tout en empêchant l'entrée de l' air, il faut augmenter aussi la profondeur et ce dimensionnement pose des problèmes pratiquement insolubles. Par ailleurs, on ne peut augmenter la surface de passage de la paroi perforée en augmentant le diamètre des trous individuels, sinon la crépine ne peut plus jouer son rôle protecteur et les saletés qui ne sont plus retenues risquent d'obstruer le tuyau.D'autre part, l'augmentation de la surface de passage augmente les risques d' entrée de l'air et remet en question les conditions d'un écoulement "fermé". En outre, la crépine doit présenter une résistance mécanique suffisante, pour supporter par exemple le poids d'un homme. L'invention a donc pour objet de réaliser un conduit pour recueillir et évacuer les eaux pluviales qui s'écoulent sur un toit, construit de façon à présenter une résistance réduite à l'écoulement sans présenter aucun des inconvénients précités et tout en assurant les conditions d'un écoulement "fermé". A cet effet, dans le conduit selon l'invention1 le rapport entre la surface totale de passage de la paroi perforée de la crépine et la section du tuyau d'évacuation est compris entre 2,5 et 3,5. Des expériences effectuées avec le conduit selon l'invention ont montré qu'on peut accepter une résistance égale à 5% de la résistance au point de plus faible pression. La réduction maximale de la résistance du conduit est obtenue lorsque le rapport entre la surface totale de passage et la section du tuyau est correct. Le coefficient de résistance est donné par la formule suivante: (1 > = 0,5 + R Fo )2 dans laquelle: F1 = surface de la section du tuyau, F = surface des trous de la crépine, o SR = coeffieient de résistance des trous de la crépine pour +a vitesse aux trous = 0,5 + 1,1 = 1,6. La résistance totale à l'écoulement du conduit selon l'invention est donnée Bar la formule (2) Qp = 2g dans laquelle v = vitesse d'écoulement dans le tuyau, t = poids par unité de volume g = accélération. Les vitesses les plus fréquentes dans le tuyau sont de l'ordre de 4 m/s, la perte de charge admise ci-dessus fournissant la limite pour g. Dans le cas le plus défavorable, la résistance à l'écoulement de la partie du système d'évacuation où se trouve la plus forte dépression est égale à 10 000 mm de chute libre, de sorte que la résistance admise est égale à 5% de 10 000 mm soit 500 - de chute libre. Si l'on parvient à rester entre les valeurs 0,63 et 0,76, le résultat est très avantageux en ce qui concerne la surface de toit à desservir avec un seul conduit et le diamètre de tuyau nécessaire, et il résulte de la formule (i) que le rapport entre la surface de passage de la crépine et la surface de la section du tuyau doit être compris entre 2,5 et 3,5. On saint' que les diamètres des tuyaux utilisés comme conduits d'évaeuation des eaux pluviales augmentent par paliers relativement importants et les valeurs ci-dessus permettent d' obtenir une résistance à l'écoulement qui ne nécessite pas le passage au tuyau de diamètre immédiatement supérieur. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce conduit: Fig. 1 est une vue en perspective fortement schématisée du système d'évacuation des eaux pluviales du toit d'un immeuble muni de conduits pour recueillir ces eaux au niveau du toit; Fig. 2 est un graphique comportant les courbes de pression en fonction de la longueur de tuyau; Fig. 3 est une vue en coupe axiale partielle d'une forme d'exécution du conduit selon l'invention. Le système d'évacuation représenté à la fig. i comporte plusieurs conduits selon l'invention 2, placés sur le toit de l' immeuble, conduits reliés par des tuyaux 3 à une conduite collectrice 4, laquelle est reliée par un tuyau de descente 5 à un tabouret 6 extérieur à l'immeuble. Les courbes de la fig. 2 indiquent l'évolution de la pression statique réelle dans le système d'évacuation, depuis le conduit A. 2 p = h v v2g ~ hf, formule dans laquelle 2g h = différence de niveau entre les conduits placés sur le toit et la conduite collectrice, v = vitesse d'écoulement dans les tuyaux, hf = résistance à l'écoulement Y = poids par unité de volume g = accélération. Dans la fig. 2, les références ont les significations suivantes: A indique le conduit selon l'invention A, B indique le point de raccordement entre le tuyau 2 et la conduite collectrice 41 C désigne le point de raccordement de la conduite collectrice 4 avec le tuyau de descente 5, et D indique le raccordement du tuyau de descente avec le tabouret 6. La courbe E représente la pression statique créée par la différence de niveau entre le conduit A et la conduite, la courbe F représente la résistance à l'écoulement du système d'évacuation et la courbe G représente la pression statique diminuée de la pression dynamique. La distance H entre les deux courbes F et G donne la pression statique réelle du système d'évacuation des eaux pluviales. La fig. 3 représente un conduit d'évacuation au niveau du toit, constitué par un tuyau d'évacuation 7 dont l'extrémité supérieure est assemblée avec un bac 8 dont la section est supérieure à celle de l'orifice d'entrée 7a du tuyau 7. Le bord supérieur 8a du bac 8 est placé plus haut que l'orifice d'entrée 7a. A une certaine distance au-dessus de ce dernier est fixé un couvercle 9 , qui est plus grand que l'orifice mais plus petit que le bac, et dont le bord inférieur se trouve plus bas que le bord supérieur 8a du bac. Ce couvercle a pour fonction d'empêcher 1' entrée de l'air dans le tuyau 7 et, de ce fait, la formation d'un tourbillon d'air lorsque le niveau de l'eau dans li bac se trouve au-dessus du couvercle, de sorte que l'écoulement de l'eau dans le tuyau 7 est un écoulement "fermén. Le couvercle 9 est assemblé avec une crépine 10, dont la paroi perforée entoure l'orifice d' entrée 7a du tuyau 7. La relation entre la surface de passage totale Il de la paroi perforée de la crépine et la surface de la section du tuyau 7 est comprise, selon l'invention, entre 2,5 et 3,5. Exemple Comme diamètre des trous de la crépine 10 on a choisi 12 mm, car l'expérience a démontré qu'avec des trous de ce diamètre les saletés qui pénètrent dans la crépine ne peuvent obstruer le tuyau 7. Si l'on utilise une crépine qui, outre ce diamètre de trou, présente la résistance mécanique requise, le rapport entre la surface totale de la crépine et celle des trous est égal à 3 environ. Le diamètre du tuyau 7 est égal à 47 mm, ce qui donne 2 une section de 17,35 cm . Si le rapport entre la surface de passage totale de la crépine 10 et la section du tuyau 7 est égal à 3, on obtient une surface de passage de 52 cm2 et une surface totale 2 de la crépine de 156 cm . Comptenu de la position des trous, la crépine aura une hauteur de 58 mm et un diamètre de 84 mm. Si l'on augmente le rapport Fo/F1, le rendant par exem 2 ple égal à 4, Fo devient 69,4 cm et la surface totale de la 2 crépine 208 cm, ce qui porte la hauteur à 70 mm (augmentation de 20%) et le diamètre à 95 mm (augmentation de 13). Les dimensions du bac 8 augmentent en conséquence et il devient de plus en plus difficile de le monter sur le toit. Si l'on ne modifie pas la hauteur de la crépine, son diamètre devient 114 mm (augmentation de 36%). Pour cette raison, le rapport Fo/Fl doit être maintenu dans les limites précitées. D'autre part, si l'on donne au rapport Fo/F1 une valeur inférieure à 2,5, on augmente la résistance à l'écoulement du conduit selon l'invention à un point tel que pour maintenir inchangée la résistance globale, il faut diminuer la résistance du tuyau 7 et augmenter alors son diamètre. Dans l'exemple ci-dessus, pour un rapport normal, pour cinq conduits selon l'invention reliés à la conduite collectrice 4, les diamètres respectifs des tronçons successifs de cette dernière sent 65,3 mm, 103mm, 103mm, 150 et 150 mm. Si le rapport F0/F1 est égal à 2,4, par exemple, oh obtient des diamètres de 68mm, 103mm, 150mm et 150 mm. Pour compenser l'augmentation de la résistance à l'écoulement du conduit il faut donc augmenter le diamètre d'un tronçon de la conduite collectrice, cette augmentation étant déjà trop importante pour pour être acceptée par le dimensionnement du système d'évacuation. Comme il va de soi et comme il ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite pas à la forme d'exécution qui vient d'être décrite à titre d'exemple seulement; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. - REVENDICATIONS i.- Conduit pour recueillir et évacuer les eaux pluviales à la surface du toit d'un bâtiment, comportant un tuyau d'évacuation, dot l'extrémité supérieure est assemblée avec un bac collecteur dont la section est supérieure à celle de ltorifi- ce d'entrée du tuyau et dont le bord supérieur est placé plus haut que ledit orifice, un couvercle étant fixé au-dessus de ce dernier, couvercle qui présente une surface pleine, est plus grand que l'orifice, mais plus petit que le bac, et dont le bord inférieur se trouve au-dessous du bord supérieur du bac, pour empêcher la formation d'un tourbillon d'air dans le tuyau d'évacuation lorsque le bac est plein d'eau, et qui est assemblé avec une crépine placée au-dessous de lui, dont la paroi qui entoure l'orifice d'entrée du tuyau est percé de trous ou autres ouvertures similaires, caractérisé en ce que le rapport entre la surface totale de passage de la paroi perforée de la crépine et la section du tuyau d'évacuation est compris entre 2,5 et 3,5.