Brevet FR2942249A1 — publié le 20100820

i La présente invention concerne un système de récupération et de réutilisation des eaux usées et pluviales d'un ensemble d'habitations intégré dans une démarche du développement durable. Il est connu de nos jours de construire des habitations avec pour objectif d'améliorer l'impact sur l'environnement, en agissant notamment sur les consommations d'énergie et d'eau. Il est également connu de réaliser des ensembles d'habitation, tels que des ensembles immobiliers, des hameaux, des lotissements ou des immeubles, dits écologiques, ayant notamment pour but de viser à diminuer les consommations d'énergie et d'eau de ces io ensembles. Toutefois, aucun des systèmes existants n'est réellement optimal, et ne permet que de répondre partiellement au problème posé par l'environnement et le développement durable. La présente invention a pour but de surmonter ces inconvénients. En 15 particulier, la présente invention a pour but de proposer un ensemble d'habitations qui permet d'optimiser les paramètres relatifs à la consommation d'énergie et la consommation d'eau, et ce que ce soit d'un point de vue de l'habitation individuelle, ou de l'ensemble d'habitations pris collectivement. 20 La présente invention a également pour but de fournir un tel ensemble d'habitations, qui soit simple, rapide et peu coûteux à fabriquer, et économique à l'usage. La présente invention a donc pour objet un système de récupération et de réutilisation des eaux usées et pluviales d'un ensemble d'habitations, 25 du type ensemble immobilier, comportant une pluralité d'habitations (H1 ; H1' ; H2 ; H3 ; H4), et un centre technique (CT) disposé environ au centre dudit ensemble, et relié à chaque habitation par au moins un réseau d'eau, ledit centre technique comportant des moyens de récupération et des moyens de traitement des eaux usées issues des habitations, et des moyens 30 de récupération des eaux pluviales, ledit centre technique comportant des moyens de stockage desdites eaux usées traitées et desdites eaux pluviales pour former et stocker des eaux grises, ledit centre technique stockant une première partie des eaux grises à froid, et comportant des moyens de distribution desdites eaux grises froides, notamment pour l'arrosage, les WC et le lavage des voitures, et ledit centre technique stockant une seconde partie des eaux grises à chaud, et comportant des moyens de distribution desdites eaux grises chaudes, notamment pour le chauffage des habitations et le chauffage de l'eau chaude sanitaire. Avantageusement, lesdits moyens de traitement des eaux usées comportent des moyens de traitement chimiques et/ou des moyens de traitement à base de plantes, du type phyto-épuration. io Avantageusement, chaque réseau d'eau reliant ledit centre technique auxdites habitations dudit ensemble comporte au moins un échangeur de chaleur à plaques pour transférer la chaleur desdites eaux grises chaudes à l'eau sanitaire pour chauffer cette dernière. Avantageusement, chaque habitation comporte des planchers 15 chauffants et rafraîchissants. Avantageusement, chaque plancher comportant une tuyauterie d'eau chaude pour le chauffage, et une tuyauterie d'eau froide pour le rafraîchissement. En variante chaque plancher comportant une unique tuyauterie 20 recevant de l'eau chaude pour le chauffage en période froide, et recevant de l'eau froide pour le rafraîchissement en période chaude. Avantageusement, ladite au moins une tuyauterie comporte des conduites calorifugées. Avantageusement, le centre technique comporte des moyens de 25 chauffage desdites eaux grises stockées à chaud, tels que des panneaux solaires. Avantageusement, le centre technique comporte des moyens de refroidissement desdites eaux grises stockées à froid, lesdits moyens de refroidissement comportant un puit canadien comprenant des tuyaux 30 s'étendant sous terre, notamment à environ un mètre de profondeur. Avantageusement, lesdites eaux grises chaudes et/ou lesdites eaux grises froides sont stockées dans des bacs isolés. Ces avantages et caractéristiques et d'autres de la présente invention apparaîtront plus clairement au cours de la description détaillée suivante, faite en référence aux dessins joints, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et sur lesquels - la figure 1 montre un exemple d'un plan de masse d'un ensemble d'habitations selon une variante de réalisation de la présente invention, et - la figure 2 est un schéma décrivant un sol chauffant selon un aspect avantageux de l'invention. La description qui va suivre sera faite en deux parties, une première io partie concernant une habitation individuelle, et la seconde partie concernant l'ensemble d'habitations et ses aménagements collectifs. Il est bien évident que pour obtenir les meilleurs résultats, une combinaison des divers paramètres et solutions décrits ci-après devrait être envisagée. Concernant l'habitation, ou le bâtiment de manière plus générale, un 15 certain nombre d'études ont démontré que la plus grande partie des impacts du cycle de vie d'un bâtiment sur l'environnement est due à l'énergie consommée au cours de sa vie en oeuvre (chauffage, climatisation, usage spécifique de l'électricité, eau chaude sanitaire, etc.). Les utilisations des énergies fossiles et nucléaires ont des impacts environnementaux importants 20 et la démarche de haute qualité environnementale (label HQE) ainsi que toute démarche qui s'inscrit dans un contexte de développement durable passe nécessairement par la réalisation de bâtiments très économes en énergie et, lorsque cela est possible par l'utilisation de sources d'énergie renouvelables. 25 La présente invention a pour objectif de concevoir des habitations dites passives, qui permettent notamment de remplir les critères de performance et les grands principes suivants : - des faibles besoins de chauffage, typiquement inférieurs à 15 Kwh/m2 an ; 30 - une bonne étanchéité de l'enveloppe, typiquement n50 0,6 vol/heure ; - une faible énergie primaire consommée, typiquement inférieure à 120 Kwhep/m2 an, et ce tout usage confondu ; - un taux de récupération de la chaleur de l'air extrait élevé, typiquement 75% ; - des appareils ménagers économes en énergie ; - un faible coefficient de déperdition thermique, typiquement U Afin d'améliorer encore davantage le rendement et l'efficacité de l'invention, une pluralité d'habitations telles que décrites ci-dessus seront installées en un ensemble immobilier qui présente un certain nombre de caractéristiques permettant d'optimiser les consommations d'énergie et d'eau de l'ensemble immobilier. Selon un aspect particulièrement avantageux, ces habitations sont disposées selon un plan de masse particulier, dit en circulade, autour d'un centre technique commun disposé sensiblement au centre de la parcelle. Typiquement, le terrain à utiliser pour réaliser l'ensemble d'habitations io représenté sur la figure 1 a une surface d'environ 2 hectares et est avantageusement de forme carrée. Bien entendu, des terrains de toutes dimensions et de toutes formes pourraient être envisagés. Comme cela apparaît sur la figure 1, le terrain est découpé en bandes parcellaires qui sont destinées à gommer toute axialité ou orientation de la figure. Chaque 15 bande constituant un côté du carré est interchangeable et se déplace invariablement autour du carré, tel des faces d'un � Rubik's cube �. Typiquement, une bande comporte une rangée d'habitations, par exemple H4, associé à un garage commun G4 et à des places de parkings P4. Il en est de même des deux autres bandes H2 et H3. La quatrième bande étant 20 formée par des jardins potagers JP décrits ci-après. Ce principe de composition permet ainsi une adaptabilité du plan à tout programme, à tout environnement et à toute mixité sociale. Les habitations ou bâtiments sont bien entendu orientés de manière à privilégier pour les pièces de vie le sud et/ou l'est, notamment dans le sud de la France, le sud et/ou l'ouest, pour le 25 nord de la France. La parcelle initiale est avantageusement décomposée en fonctions programmatique et en usages spécifiques, à savoir des jardins d'agrément mettant en valeur l'habitation, des dessertes et stationnements indépendants sont plantés, et des jardins potagers rassemblés encourageant notamment le développement de la culture maraîchère et/ou fruitière en 30 milieu urbain. Avantageusement, chaque bande d'habitation est donc associée à un garage commun couvert dont les toits mono-pentes sont formés de cellules photovoltaïques. Chaque garage contient des prises électriques monophasées et triphasées. En particulier, les prises monophasées permettent une recharge normale à 100% en 6 à 7 heures pour une voiture électrique, alors que les prises triphasées permettent une recharge rapide à 80% en environ 30 minutes, selon les modèles existants. Bien entendu, les progrès technologiques dans le domaine des voitures électriques permettront d'obtenir des performances différentes, et notamment encore supérieures dans le futur. En plus des garages couverts communs, chaque habitation est associée à une place de parking qui est avantageusement déconnectée de io l'habitation, le trottoir étant prévu entre le parking et l'habitation afin d'améliorer la sécurité desdits trottoirs. Le terrain central peut comporter des habitations H1 et H1' comme représenté sur la figure 1, ainsi que le centre technique CT, de préférence disposé dans une surface non construite EV, destinée à recevoir des 15 espaces verts et/ou des jeux d'enfants et/ou autres zones d'agrément communes à l'ensemble immobilier. Comme visible sur la figure 1, la route R tourne autour de cette partie centrale de l'ensemble immobilier, d'où le nom � circulade � donné à ce type d'ensemble. Il est bien entendu possible de prévoir que plusieurs routes concentriques soient prévues, si l'ensemble 20 immobilier devait être de dimension supérieure. Un intérêt majeur de ce type de disposition est de pouvoir relier chaque habitation de l'ensemble immobilier au centre technique CT par des voies les plus courtes possibles. Ceci permet de relier chaque habitation H1, H1', H2, H3, H4 audit centre technique CT, via au moins un réseau d'eau et 25 via au moins un réseau électrique, pour des raisons qui seront décrites ci-après. Ce centre technique CT a notamment pour objectif le traitement des eaux usées et pluviales de l'ensemble immobilier. Il peut aussi assurer les gestions techniques centralisées d'un point de vue chauffage, électricité et 30 eau pour l'ensemble immobilier. Il peut également comporter des salles communes et autres infrastructures de loisirs afin de promouvoir le système social de l'ensemble immobilier, par exemple des boites aux lettres, des containers pour le tri des déchets, une salle de sport et/ou de spectacle, etc. Avantageusement, chaque habitation comporte des premiers moyens de génération d'électricité, formés notamment par ses toitures photovoltaïques. De même, l'ensemble d'habitations comporte des seconds moyens de génération d'électricité, formés notamment par les toitures photovoltaïques des garages communs G1, G2, G3 et G4, les toitures photovoltaïques des abris de jardins, décrites ultérieurement, et les panneaux solaires installés sur l'ensemble immobilier, et notamment le io centre technique CT. Eventuellement, ledit centre technique peut comporter des moyens de stockage de l'électricité générée par lesdits premiers et seconds moyens de génération d'électricité. Ledit centre technique assure une gestion de l'énergie électrique pour toutes les habitations dudit ensemble, en récupérant et en centralisant la totalité de l'électricité créée. 15 Selon un aspect avantageux, cette énergie est revendue au fournisseur d'électricité, par exemple EDF, à un tarif avantageux conformément aux règles actuellement applicables. En variante, on pourrait aussi stocker, et revendre ou redistribuer cette énergie aux habitations de l'ensemble, ou même prévoir un mélange des deux systèmes. 20 Le traitement des eaux usées et pluviales est un aspect particulièrement avantageux de la présente invention. Les eaux usées peuvent ainsi être, en partie ou en totalité, récupérées et traitées pour être transformées en eaux dites grises. Ce traitement peut être réalisé de manière chimique, ou de préférence par des plantes pour réaliser une phyto- 25 épuration, typiquement en espace fermé. Ce principe est connu sous le terme �jardin filtrant� �. Le principe est la mobilisation des processus métaboliques des organismes vivants qui digèrent les polluants organiques. En plus des bactéries trouvées dans les systèmes traditionnels de boue activée, ces installations sont inoculées avec deux à trois espèces de 30 plantes, d'animaux et de microbes. La capacité de dégradation biologique des contaminants est accrue par l'énergie solaire. 2942249 i0 Cette eau grise obtenue après traitement des eaux usées n'est évidemment pas une eau potable et ne sera donc pas réinjectée dans le circuit d'eau potable. Il en de même des eaux pluviales, qui viennent se mélanger à l'eau grise. Par contre, cette eau grise est tout à fait adaptée à 5 être utilisée dans les toilettes, ainsi que pour l'arrosage, le lavage de voiture, etc. Avantageusement, cette eau grise est stockée à la fois à froid, pour le lavage de voiture, l'arrosage, les WC, mais aussi pour permettre un rafraîchissement de l'air en période de chaleur comme cela sera expliqué ci-après, et d'autre part elle peut être stockée chaude. Pour ce faire, on utilise io de préférence des bacs pour eau grise froide et/ou des bacs pour eau grise chaude isolés. Pour le chauffage de cette eau grise, on privilégie de préférence la voie solaire, par exemple en utilisant des panneaux solaires, qui peuvent être disposés sur le centre technique, ou ailleurs dans l'ensemble immobilier, par exemple dans les jardins potagers séparés. Si 15 nécessaire, on peut prévoir des chauffages complémentaires tels que des chaudières à bois, des turbines à gaz ou à vapeur, ou d'autres types de chauffage connus. Pour le refroidissement de l'eau grise, on peut prévoir l'utilisation de puits canadiens, consistant à faire circuler des tuyaux d'eau sous terre, typiquement à environ un mètre de profondeur. De cette manière, 20 l'eau aura une température environ constante toute l'année, autour de 12°, avec bien sur certaines variations possibles notamment en cas de grand froid prolongé. De manière générale, l'utilisation d'un puit canadien permet de fournir de l'eau fraîche en été, et de l'eau pas trop froide en hiver. Avantageusement, les tuyaux formant le puit canadien peuvent s'étendre 25 sous le terrain central de la parcelle. Des conduites calorifugées peuvent alors être utilisés pour l'eau grise froide et/ou l'eau grise chaude, et le réseau comprend avantageusement plusieurs boucles qui aboutissent toutes dans le centre technique. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, quatre boucles de conduits d'eau grise chaude et quatre boucles de conduits d'eau grise 30 froide sont avantageusement prévues, respectivement pour les habitations H1 et H1', H2, H3 et H4, afin de diminuer les déperditions d'énergie de ces boucles, même pour les habitations les plus lointaines du centre technique Il CT. Avantageusement, l'eau grise sert à réaliser le chauffage ou le rafraîchissement par le sol dans les habitations. La figure 2 montre un exemple de sol chauffant/rafraîchissant, dans lequel passent une première tuyauterie d'eau chaude pour le chauffage et une seconde tuyauterie d'eau froide pour le rafraîchissement. En variante, une seule tuyauterie calorifugée peut être utilisée, recevant de l'eau grise chaude quand il faut chauffer, et recevant de l'eau grise froide quand il faut rafraîchir. L'eau grise chaude peut aussi servir à chauffer l'eau chaude sanitaire. Pour ce faire, des échangeurs à plaque sont prévus, de sorte qu'il n'y a pas de contact entre l'eau potable io et l'eau grise, le transfert de chaleur étant réalisé par les échangeurs à plaque. Si nécessaire, des chauffe-eau électriques peuvent prendre le relais pour compléter le chauffage de l'eau sanitaire. Avantageusement, plusieurs échangeurs de chaleur sont prévus pour chaque boucle d'eau grise chaude. La récupération des eaux usées et des eaux de pluie pour en faire des 15 eaux grises utilisables pour le chauffage et pour des utilisations à froid permet une diminution de la consommation d'eau potable de 30 à 40%. Ceci est très important, notamment pour générer des économies sur les stations d'épuration. En effet, ce sont souvent les stations d'épuration qui limitent le nombre de logements par parcelle, et une diminution de la consommation de 20 l'eau potable de 30 à 40% pour un ensemble immobilier tel que celui représenté sur la figure 1, permet donc d'augmenter d'autant le nombre de logements sur une parcelle de dimension identique. Cet aspect est bien entendu très important, notamment dans le cadre des logements sociaux locatifs ou en accession. 25 Grâce à cette diminution de la consommation d'énergie et d'eau, ainsi qu'au rendement énergétique avantageux des habitations proprement dites, un ensemble immobilier tel que représenté sur la figure 1, permet de s'autosuffire énergétiquement, et même de créer plus d'énergie qu'il n'en a besoin pour sa consommation courante. Ainsi, lorsque l'énergie produite est 30 revendue au fournisseur d'électricité, cette revente se fait actuellement à un prix supérieur au prix auquel chaque habitation achète son électricité. La quantité d'électricité revendue étant globalement supérieure à la quantité d'électricité achetée, et le prix de vente étant supérieur au prix d'achat, il apparaît clairement que le bilan est largement positif pour les habitants de l'ensemble immobilier. Dans toutes les hypothèses, y compris si l'électricité produite par l'ensemble immobilier était réutilisée plutôt que revendue, l'invention favorise une diminution des charges pour les habitants de l'ensemble immobilier. De plus, la création d'énergie est principalement obtenue par une énergie solaire, et il s'agit là d'une énergie totalement renouvelable et non polluante. Un avantage important de la gestion technique centralisée concerne l'entretien et la maintenance, qui doivent être réalisés par des professionnels compétents. Cet entretien et cette maintenance ne concerne pas seulement le centre technique CT, mais aussi tous les équipements techniques reliés aux habitations, qui peuvent ainsi être gérés de manière plus fiable, plus efficace et moins coûteuse. Par exemple, une pompe à chaleur et un filtre à pollen peuvent être prévus pour la ventilation de plusieurs habitations, par exemple quatre ou cinq, sans risque de mauvais entretien par les particuliers. De manière générale, le centre technique et les gestions techniques centralisées permettent une mutualisation globale des équipements techniques et de leur entretien, présentant des avantages économiques et écologiques importants. Comme visible sur la partie droite de la figure 1, des jardins potagers ou ouvriers séparés JP peuvent être prévus, chaque jardin comportant un abris pouvant avoir une toiture photovoltaïque et/ou des panneaux solaires, pour générer de l'énergie, et étant reliée au réseau des eaux grises de l'ensemble immobilier ou hameau afin d'assurer l'arrosage. Les jardins potagers rassemblés à l'écart des habitations présentent des avantages importants, et notamment de pouvoir occuper une zone non constructible, contrairement à ce qui serait le cas si chaque jardin individuel était rattaché directement à son habitation. Ainsi, le fait de détacher les terrains correspondants à ces jardins potagers des terrains des habitations respectives permet d'augmenter le nombre d'habitation par parcelle, et ainsi une meilleure utilisation du COS en réduisant la surface foncière utile à la construction de logements. De plus, les logements en étage peuvent ainsi également bénéficier de leur jardin potager. Bien entendu, la présente invention n'a été décrite qu'à titre d'exemple en référence à un mode de réalisation particulier, mais il est entendu que l'homme du métier peut y apporter toutes modifications sans sortir du cadre de la présente invention tel que défini par les revendications annexées. Revendications1.- Système de récupération et de réutilisation des eaux usées et pluviales d'un ensemble d'habitations, du type ensemble immobilier, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité d'habitations (H1 ; H1' ; H2 ; H3 ; H4), et un centre technique (CT) disposé environ au centre dudit ensemble, et relié à chaque habitation par au moins un réseau d'eau, ledit centre technique comportant des moyens de récupération et des moyens de traitement des eaux usées issues des habitations, et des moyens de récupération des eaux pluviales, ledit centre technique comportant des moyens de stockage desdites eaux usées traitées et desdites eaux pluviales pour former et stocker des eaux grises, ledit centre technique stockant une première partie des eaux grises à froid, et comportant des moyens de distribution desdites eaux grises froides, notamment pour l'arrosage, les WC et le lavage des voitures, et ledit centre technique stockant une seconde partie des eaux grises à chaud, et comportant des moyens de distribution desdites eaux grises chaudes, notamment pour le chauffage des habitations et le chauffage de l'eau chaude sanitaire. 2.- Système selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens de traitement des eaux usées comportent des moyens de traitement chimiques et/ou des moyens de traitement à base de plantes, du type phyto-épuration. 3.- Système selon la revendication 1 ou 2, dans lequel chaque réseau d'eau reliant ledit centre technique auxdites habitations dudit ensemble comporte au moins un échangeur de chaleur à plaques pour transférer la chaleur desdites eaux grises chaudes à l'eau sanitaire pour chauffer cette dernière. 14 4.- Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque habitation comporte des planchers chauffants et rafraîchissants. 5.- Système selon la revendication 4, dans lequel chaque plancher comportant une tuyauterie d'eau chaude pour le chauffage, et une tuyauterie d'eau froide pour le rafraîchissement. 6.- Système selon la revendication 4, dans lequel chaque plancher comportant une unique tuyauterie recevant de l'eau chaude pour le chauffage en période froide, et recevant de l'eau froide pour le rafraîchissement en période chaude. 7.- Système selon la revendication 5 ou 6, dans lequel ladite au moins une tuyauterie comporte des conduites calorifugées. 8.- Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le centre technique comporte des moyens de chauffage desdites eaux grises stockées à chaud, tels que des panneaux solaires. 9.- Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le centre technique comporte des moyens de refroidissement desdites eaux grises stockées à froid, lesdits moyens de refroidissement comportant un puit canadien comprenant des tuyaux s'étendant sous terre, notamment à environ un mètre de profondeur. 10.- Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdites eaux grises chaudes et/ou lesdites eaux grises froides sont stockées dans des bacs isolés.