Créer des zones humides artificielles productives dans l’espace de toit sous- utilisé

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Les impacts environnementaux de PHYTEAULIFE seront étroitement surveillés et modélisés aux niveaux de construction et de district pour soutenir la transférabilité et la réplicabilité après le projet LIFE.

12.2.3 Actions et moyens mis en place

PHYTEAULIFE atteint ses objectifs globaux en créant une solution de type cycle court pour les eaux grises et pluviales, afin de promouvoir l'efficacité des ressources et la sobriété, et d'améliorer la résilience aux niveaux du bâtiment et du quartier.

1) Promouvoir la réutilisation de l'eau, la récupération d'énergie et de

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d'optimiser leur fonction de phytoépuration et de démontrer la viabilité du traitement naturel dans les zones urbaines denses.

12.2.4 Les résultats attendus et quantifiés

Le projet génère des impacts à deux échelles: à l’échelle du bâtiment et du quartier. L'évaluation repose sur une surveillance à grande échelle (qualité de l'eau à l'entrée et la sortie, réutilisation de l'eau et consommation d'énergie, microclimat urbain, usages réels du système effectués par des résidents).

1) Les performances en matière d'eau: une réduction de 45% de la consommation d'eau pour un ménage français moyen est attendue. Le traitement in situ devrait permettre d’éviter 4,8 tCO2éq / an.

2) La résilience face aux inondations: l'innovation réduit la quantité de précipitations déversées dans le réseau d'environ 120 m3 / an pour le bâtiment type modélisé soit près de 60% des rejets d'un toit similaire non-équipé.

3) Performance énergétique: des économies liées à l'amélioration de l'isolation, à la récupération de chaleur des eaux grises et à la production d'énergie solaire contribuera à un bilan énergétique global du système de 26MWH / an, ce qui correspond à 75% des besoins en eau chaude.

4) Contribution au microclimat urbain: la température du toit équipé sera comparée à celle de plusieurs autres toits non équipés pour mesurer l'effet de refroidissement et son évolution en fonction des différentes conditions climatiques, des niveaux d'eau et de la hauteur de la végétation. Les bénéfices attendus sont de l’ordre de + 1 à 3 ° C plus frais en été et plus chaud en hiver.

5) La valorisation des déchets: le compostage des biodéchets (déchets organiques ménagers produits par les ménages et de la biomasse de roseau en excès) dans une ville sans recyclage local contribue à perdre les objectifs de réduction, avec une production attendue de 360 kg de compost par an.

6) La biodiversité: un coefficient de biotope de 0,39 vise à justifier la création d'un habitat viable. La surveillance des taxa des insectes montrera comment l'habitat s’inscrit dans les réseaux écologiques urbains locaux.

7) L'acceptabilité sociale: elle sera mesurée par le nombre de résidents qui signalent un changement de comportement au cours du cycle du projet, en cherchant à atteindre 50% des résidents ayant déclaré un changement de comportement cinq ans après la fin du projet, et le nombre de personnes sensibilisées, mesuré par le biais du site Web.

Enfin, si un seul toit équipé est susceptible d'avoir un impact négligeable sur la qualité de l'air (en tant que telle, la surveillance ne comprend pas un indicateur de performance de qualité de l'air), la littérature sur les toits végétalisés indique que leur installation à grande échelle permettrait de réduire les concentrations de matières particulaires, ce qui contribue à une qualité urbaine améliorée de l'air.

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12.2.5 Le démonstrateur

Ce qui différencie ce projet des projets antérieurs

Le projet se distingue des procédés actuellement déployés par le secteur du bâtiment, souvent mono-fonctionnels:

- Les bâtiments autonomes pour le traitement de l’eau reposent généralement sur des techniques d'assainissement au niveau du sol, comme les procédés anaérobies ou des filtres plantés (par exemple, Flintenbreite éco-quartier à Lübeck, Allemagne).

- La collecte des eaux pluviales est une solution mature pour un usage individuel ou collectif (par exemple, l'éco-quartier à Verrières le Buisson, France), mais en général a un impact faible en raison de la réutilisation limitée.

- Les toitures végétalisées ont été massivement déployées, mais sont pour la plupart mono-fonctionnelles (réduites à des avantages thermiques ou hydrologiques).

D'autres techniques à faible impact, des fossés plantés, servent principalement à contrôler les eaux de ruissellement.

- D'autres technologies de traitement de l'eau innovantes, y compris la filtration sur sable, le lagunage, le traitement biologique, et les filtres à membrane et les bioréacteurs, sont souvent inadaptées à un contexte urbain dense.

Intégration architecturale et fonctionnelle du projet

Ce démonstrateur doit être déployé au sein d’un éco-quartier construit par le groupe Eiffage à Asnières (92), avec une communication significative et l'implication des parties prenantes. Le démonstrateur sera installé au sommet d'un bâtiment de taille moyenne (7 étages, environ 100 résidents, 360 m² de combles).

Description technique générale du système de phytoépuration sur toiture

Le système de toiture phytoépurative décrit à la Figure 47 doit être en mesure de traiter l'ensemble des eaux grises du bâtiment, tout en ne surchargeant pas le toit du bâtiment. Le toit sera partiellement accessible aux résidents.

123 Figure 47 Schéma simplifié du traitement des eaux grises et de la récupération des eaux pluviales au sein du projet PhyteauLife et montrant les flux d’eau à l’intérieur du bâtiment

En amont de la phytoépuration, les eaux grises sont transportées sur le toit par 'une pompe submersible pour eaux usées et stockées dans le premier réservoir, avec un apport soigneusement contrôlé à la zone de prétraitement. En aval, l'eau de pluie récoltée et les eaux grises traitées sont recueillies dans un second réservoir; cette eau peut remettre en circulation pour maintenir l'eau dans le lieu du traitement. Après désinfection au chlore à la sortie de la seconde cuve, l'eau traitée sera réutilisée dans le bâtiment équipé ainsi que la (les) construction (s) adjacente(s) car le système produira plus d’eaux grises que nécessaire pour une utilisation dans le bâtiment équipé.

Procédé de phytoépuration

Nous proposons dans ce projet une solution de traitement en deux étapes, en combinant l'écoulement vertical dans la zone de prétraitement (70 m²) et un écoulement horizontal dans la zone de traitement (130 m).

Dans la zone d’écoulement vertical, l'eau est introduite à la surface du substrat, coulant verticalement vers un drain placé au-dessous du substrat. Les filtres verticaux ont la propriété de conserver les matières particulaires et les micropolluants, de réduire la teneur en phosphore et peuvent dégrader la matière organique. Bien que leur épaisseur habituelle (70-80cm) soit prohibitive, les filtres verticaux peuvent être adaptés à la toiture en utilisant des matériaux innovants (par exemple, la calcite, la tourbe, l'alumine, charbon actif) pour réduire l'épaisseur du substrat.

Dans la partie de phytoépuration horizontale, l'eau coule latéralement et horizontalement jusqu’à atteindre l'autre extrémité du système. Les filtres horizontaux

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réduisent l'azote, le phosphore et la contamination microbienne, pour des gammes d'épaisseur de substrat de 5 à 30 cm.

À la lumière des mérites respectifs des techniques d'écoulement horizontal et vertical, la solution de PHYTEAULIFE combine les deux techniques dans un système de traitement en deux étapes:

1) Prétraitement: Un niveau supérieur est équipé d'un filtre vertical avec un substrat et une épaisseur de 0,3 m environ.

2) Traitement: Un niveau inférieur est équipé d'un filtre horizontal sur une mince couche de gravier, pouzzolane ou tapis flottants de filtrage. L'assemblage de végétaux (de massues roseau, jacinthes d'eau, joncs, carex ...) sera déterminé en fonction des conditions climatiques et de la facilité d'installation et d'entretien, favorisant la diversité sur la monoculture, la couverture à l'année à des fins esthétiques, et une grande tolérance aux inondations.

Les deux zones nécessitent un entretien conforme pour ne pas subir de colmatage.

Les estimations préliminaires de la charge sur le toit pendant un temps sec et humide sont compatibles avec ceux habituellement rencontrés par les constructeurs pour les toits verts semi-intensifs (inférieure à 600 kg / m²).

La récupération de chaleur par le système de chauffage de l'eau

Le potentiel thermique de récupération de chaleur des eaux usées provient principalement des eaux grises. Dans le démonstrateur, en amont de la phytoépuration, les eaux grises sont collectées et stockées dans un premier réservoir, où leur température peut varier entre 18 et 38 ° C avec une moyenne de 30 ° C. Cette eau sera utilisée comme source de chaleur pour augmenter la température d'une boucle d'eau froide à 20-30 ° C. L'eau froide passe ensuite par une pompe à chaleur où elle est chauffée à 55-60 ° C pour alimenter le réservoir d'eau chaude du bâtiment, complétant son réseau de distribution d'eau chaude interne.

Attendues du projet

Ce démonstrateur à l'échelle industrielle peut économiser entre 70 à 100 litres d'eau potable par personne et par jour (Deshayes, 2015); l'eau de pluie apportée au système augmente de plus l’économie d’eau réalisée. Le démonstrateur sera connecté à d'autres bâtiments pour accroître l'impact de la rentabilité et de l'environnement de l'innovation, en favorisant les synergies d’économie des ressources jusqu'à 30L par jour et par habitant dans 3 bâtiments adjacents.

Le démonstrateur sera également à énergie positive, grâce à la récupération de la chaleur résiduelle de l'eau grise en utilisant un échangeur de chaleur des eaux grises, en amont du système de phytoépuration. Cette récupération d'énergie est estimée à 39MWh par an, ce qui s’ajoute à l'effet de l'isolation thermique (à calculer en fonction des températures mesurées et les dépenses de chauffage pendant le fonctionnement du bâtiment).

A l'échelle de l'îlot urbain, le bien-être des habitants peut être amélioré avec un espace végétalisé accessible sur le toit, des températures plus fraîches d'été de -1 à -3 ° C, et l'intégration à la trame verte et bleue dans l'environnement urbain.

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