Installer la plomberie

La plomberie est une spécialité en ingénierie, regroupant l'ensemble des techniques utilisées pour faire circuler des fluides (liquide ou gaz) à l'aide de tuyaux, tubes, vannes, robinets, soupapes, pompes et matériaux aux différents points d'usage d'une installation. Le mot a pour origine le terme latin pour plomb (plumbum) et provient de l'utilisation de ce métal malléable pour réaliser les installations de plomberie au cours des siècles précédents.

Ces techniques se sont améliorées au fil du temps suite à l'évolution des connaissances scientifiques et de leur mise en application. Les premières applications systématiques de la plomberie ont été la mise en service de la gravité et des premières pompes, en agriculture, pour l'irrigation au moyen de pentes et de fossés.

Historique et objectif

La Plomberie dans l'histoire.

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Le drainage des appareils de plomberie

Pour obtenir une bonne efficacité du revoie d'un appareil, des évents sont nécessaires pour permettre le passage de l'air. Quand nous mettons de l'huile dans le moteur d'un véhicule à partir d'une canette métallique, on perce le dessus du contenant à deux endroits opposés sur le couvercle. Le but est de permettre un écoulement régulier par l'introduction d'air dans la boite. La même procédure s'applique pour la tuyauterie afin de faciliter la vidange des appareils sans que le siphon se désamorce à la fin du cycle.

Principes en Amérique

L'installation de la plomberie est régie en Amérique du Nord par des codes d'installation strictes de type directifs et/ou de performance.

Les codes directifs obligent l'installateur à faire ceci ou cela. Le code de performance décrit le rendement minimum que l'installation doit rencontrer. Les nouveaux codes en préparation sont des codes de performance.

Pour obtenir le droit de travailler dans sa spécialité, l'artisan obtient sa carte de compétence après avoir suivi un cours plus ou moins long dépendant de la spécialité embrassée. Des stages de formation viennent compléter les études: en 2009 l'entrepreneur doit posséder sa carte de compétence pour le gaz naturel, pour la vapeur, les gicleurs, la soudure de pipeline, en fonction de sa spécialité.

Pour travailler dans le domaine institutionnel, commercial ou industriel le plombier doit savoir lire les plans, connaître les mesures de sécurité, avoir une expérience des matériaux, leur manipulation, leur installation, de leur résistance, connaitre les supports et ancrages appropriés etc...

Distribution d'eau (courbe de Hunter)

Le regretté Dr Roy B. Hunter du Bureau (The National Bureau of Standards) aux États Unis d'Amérique a développé des tables^[1] pour déterminer les charges de la demandes pour les appareils de plomberie. Ces courbes basées sur la probabilité simultanée d'utilisation des appareils, a permis d'élaborer un graphique de la demande pour éviter le sous ou sur-dimensionnement de la tuyauterie. Ce graphique simple à utiliser est reconnu comme fiable par la communauté des concepteurs et ingénieurs. La courbe de Hunter a été construite à partir de l'appareil unitaire qui s'appuie sur le débit d'eau du plus petit appareil de plomberie, (le robinet d'un lavabo vaut un appareil unitaire).

Il s'agit d'un outil auquel le concepteur doit ajouter son jugement, parce que cette courbe ne peut être utilisée pour un réseau municipal ou un gros édifice à logements, ( un édifice multi-logements). Les théâtres, arénas, lieux de rassemblement publics font partie des exceptions qui sortent de la courbe; par exemple: quand il y a une partie d'un sport national à la télé, entre les périodes de jeu tout le monde va uriner en même temps ce qui fausse cette courbe de demande.

Matériaux

La tuyauterie peut être en acier en acier inoxydable, en argile, en bambou en cuivre, en laiton, en verre, en thermoplastique pour l'aqueduc (PVC, polyéthylène, polypropylène), en ciment, en ciment amianté pour l'aqueduc ou ciment armé pour le pluvial, en fonte grise centrifugée pour le sanitaire ou en fonte ductile pour l'aqueduc, en aluminium doublé de thermoplastique pour le pluvial, en glaise vitrifiée ou autres matériaux approuvés pour une utilisation spécifique.

La tuyauterie pluviale peut être en béton armé que l'on retrouve surtout dans le domaine du génie civil, domaine qui débute à un mètre à l'extérieur du bâtiment; tandis qu'à l'intérieur de l'édifice, la tuyauterie relève du génie en mécanique du bâtiment et se termine à un mètre à l'extérieur de celui-ci.

Les raccordements peuvent être faits: par joints mécaniques ou par compression pour les tuyaux de fonte, certains tuyaux de plastic et de glaise vitrifiée, par étoupe/plomb pour les tuyaux de fonte avec cloche, par joints taraudés ou joints filetés ou soudage pour les tuyaux d'acier, par brasage pour les tuyaux de cuivre, par du ciment pour les tuyaux de ciment, par fusion pour les tuyaux de plastic, par joints toriques pour les tuyaux PER ou IPEX etc.

Le choix de la robinetterie est important selon le produit qui est acheminé dans la tuyauterie en fonction de l'application. Quand l'utilisation de pompes s'impose, on doit porter une attention particulière au choix de cet élément; à cause de la cavitation qui peut se produire dans certaines applications et/ou circonstances. Ainsi pour contrôler des gaz un robinet à pointeau ou un robinet à boisseau sera utilisé plutôt qu'un robinet vanne. (Un robinet à boulet "Bille" peut avantageusement remplacer le robinet à vanne pour les petits diamètres. Les robinets à soupape ou à jupe se prêtent mieux au contrôle du débit. Le robinet à vanne sert à arrêter le passage du fluide non à en contrôler le débit. Une vanne papillon offrira un service semblable à la vanne pour les grand diamètres 64mm et plus), la vanne papillon peut servir au contrôle du débit avec une certaine efficacité.

Les raccordements cuivre/acier devront être évités. L'usage d'un raccord de bronze ou d'un joint diélectrique permet d'éviter la corrosion galvanique.

La tuyauterie rigide doit être supportée à intervalles. La tuyauterie flexible doit être supportée sur toute sa longueur. Il est important de noter que pour les édifices en hauteur et les édifices où il y a rassemblement de nombreuses personnes, des ancrages para-sismiques doivent être ajoutés comme dans les hôpitaux, arénas, lieux publiques etc.

Étant donné la grande diversité des matériaux, la disponibilité de ceux-ci, le travail du choix final implique aussi la responsabilité de l'entrepreneur installateur sous la responsabilité de l'ingénieur. Le représentant de la compagnie qui vend et/ou fabrique les nouveaux matériaux sur le marché, fait connaître ceux-ci à l'ingénieur et au contracteur. L'expérience vient des mauvais essais relatifs au non respect des garanties ou de la non performance des données publiées au départ. Quelque fois, c'est une mauvaise application d'un bon produit qui cause problème.

Dans les grands projets, c'est l'ingénieur en génie mécanique appliqué au bâtiment qui spécifie les matériaux à utiliser, prépare les plans et devis, surveille l'exécution des travaux, et/ou assume la responsabilité de l'installation et/ou partage celle-ci en autant que toutes les règles de l'art aient été respectées par l'entrepreneur en plomberie.

Voir dans le Wiktionnaire pour les définitions des types de robinets et autres mots.

Étendue de la plomberie

Il est généralement reconnu que le travail du plombier s'arrête à un mètre du mur extérieur du bâtiment. À partir de là jusqu'à l'égout public ou à la fosse septique, c'est l'égout de bâtiment. Les travaux pour l'égout de bâtiment sont plutôt exécutés par l'entrepreneur général tout comme le terrassement, le pavage etc.

Le terme plomberie couvre plusieurs corps de métiers. Tous visent à la mise en pratique de principes scientifiques (ingénérie) comme la thermodynamique (voir Sadi Carnot), la gravitation, la viscosité des fluides, pour le confort et la salubrité. (les sciences biologiques et médicales sont intimement reliées à la notion de confort. - Le confort est reliée au fait que le corps humain est homéotherme ; c’est-à-dire que la température intérieure du corps doit être constante. - Le confort c'est dissiper notre surplus de chaleur à la même vitesse qu'on la fabrique.

Les principes scientifiques sont appliqués en réfrigération (voir Sadi Carnot) (avec un gaz, de l'eau), en chauffage avec un caloporteur (l'eau, le glycol, la vapeur), en protection incendie (par des systèmes de gicleurs automatiques), les systèmes d'extinction incendie au CO₂, les systèmes de vacuum, le transport d'huile ou du gaz naturel, air comprimé, gaz médicaux, industrie chimique et pétrochimique, industrie alimentaire etc.

La plomberie couvre aussi de nos jours le transport de l'eau pour divers usages dont plus usuellement les applications domestiques et résidentielles.

On sait que pour le traitement des eaux usées il est toujours plus facile de purifier l'eau le plus près possible de sa source polluante.

Parmi les applications nouvelles et les matériaux plus facilement utilisables, il y a le PEX.²

Égout de bâtiment :

• Combiné : canalise les eaux pluviales, sanitaires ou industrielles
• Sanitaire : canalise exclusivement les eaux sanitaires
• Pluvial : canalise exclusivement les eaux pluviales

Applications nouvelles

La plomberie est devenue beaucoup plus accessible aux bricoleurs dans la mesure où il n'est plus nécessaire d'avoir tout l'outillage et le savoir-faire, particulièrement pour le brasage. On trouve actuellement des composants en plastique qui s'assemblent par simple collage (CPVC chlorure de polyvinile) ou des raccords à visser permettant le raccordement des différents accessoires (robinets, etc.) ou à une ancienne installation en cuivre. Il existe même des tuyaux souples comme le PER (Polyéthylène Réticulé haute densité) pour l'intérieur et le PE (Polyéthylène basse densité) pour l'extérieur (arrosages, fontaines, mares...).

Il reste cependant au bricoleur à savoir schématiser son installation. Dans cette lignée, il y a aussi le Duratec Système Airline qui est dédié à l'air comprimé et aux gaz. Ce tuyau d'aluminuim est chemisé de plastique et est doublé à l'intérieur par du plastique. Les raccords sont dotés de joints toriques.

Notez aussi que le PER est appelé PEX dans le monde anglo saxon. "C'est une marque déposée exactement comme le système "sovent" est une marque déposée".

Selon nos connaissances actuelles, ceci est une excellente application pour la distribution de l'eau dans une résidence unifamiliale, duplex, maison préfabriquée ou roulotte. C'est une application très économique. Un outil spécial doit être utilisé pour réaliser de bons raccordements et de bons joints. Pour les multiplex de 6 logement et plus ainsi que pour les édifices publiques, il est recommandable (selon les connaissances actuelles) de s'en tenir à utiliser du cuivre à cause des propriétés bactériostatiques de ce métal.

Cependant pour une application à logements multiples on devrait augmenter la tuyauterie d'un diamètre à cause des joints et raccords qui ont un diamètre plus petit que la tuyauterie. Cette restriction crée une turbulence dans l'écoulement du fluide, d'où une perte de pression qui oblige à l'augmentation de diamètre de la tuyauterie. Par contre ce type de tuyau flexible permet de sauver sur les raccords et joints tel que coudes 90 ou 45 et permet ainsi d'effectuer les changements de direction par de grands rayons, ce qui facilite l'écoulement linéaire sans turbulence. Le tuyau "Radian Pex" en polyéthylène réticulé avec barrière contre la diffusion d'oxygène, est en 2009 le meilleur système pour le chauffage hydronique radiant avec sa gamme d'approbation CSA ASTM NSF ES UPC.

Évacuation des eaux

Pollution

Pour combattre la pollution de nos lacs et rivières par nos eaux usées, des précautions s'imposent. Le principe de base en matière de traitement de la pollution :

• Le traitement le plus économique et le plus efficace doit être fait à la source.

Économie de l'eau

Pour éviter la pollution, l'économie des eaux potables est requise. Il est aussi possible de réutiliser les eaux pluviales, en les stockant, et de les utiliser pour l'arrosage des pelouses, pour l'évacuation des cuvettes des appareils sanitaires i.e. WC.

Types d'eaux 'souillées'

• Eaux usées (eaux grises) : sont évacuées des éviers, lavabos, douches, baignoires, lessiveuses. Elles sont qualifiées d'eaux grises et peuvent servir à l'arrosage de terrains, pelouses et jardins. Il y a un potentiel d'économie d'énergie en récupérant la chaleur des eaux grises pour l'appliquer au préchauffage de l'eau chaude domestique. Une étude économique au cas par cas doit être faite selon les régions pour justifier ce type projet.

• Eaux vannes (eaux noires) : proviennent des cabinets d'aisance (WC) et urinoirs. Elles doivent être évacuées par les services d'égouts publics ou quand les services publics sont inexistants, elles doivent passer par des fosses sceptiques et des champs filtrants avant d'être renvoyées dans la nature.

• Eaux usées techniques (eaux récupérées) : proviennent des bâtiments de type industriel rejetant des produits toxiques dans leurs laboratoires. Ces eaux doivent être retraitées au sein de la structure industrielle avant d'être rejetées dans le réseau d'eaux usées. Après un traitement adéquat elles peuvent cependant être réutilisées pour alimenter les urinoirs et toilettes, ou retournées dans la chaine de l'industrie. (L'eau des tours d'eau des systèmes de réfrigération en sont un bon exemple).

• Eaux pluviales et eaux de surface : Les eaux de surface sont en principe évacuées de préférence via des fossés et/ou des égouts pluviaux. Il n'est généralement pas nécessaire de traiter ces eaux dans les usines d'épuration quand on les renvoie dans la nature. Moyennant un traitement minimal, ces eaux peuvent être récupérées pour alimenter des douches, toilettes et urinoirs. Elles doivent être emmagasinées dans des réservoirs de plastique sombres à l'abri de la lumière pour empêcher la prolifération d'algues. La tuyauterie de distribution devra être aussi en plastique à cause de l'acidité : leur pH se situe entre 4 et 5, ce qui attaque le cuivre et l'acier.

Cependant dans les villes, les 15 premières minutes d'un orage génèrent des eaux noires suite au lavage des toitures et rues de la ville. Ces eaux devraient être traitées ; mais elles sont souvent dérivées dans nos rivières à cause des grands volumes de pluie qui dépassent la capacité maximale que les systèmes d'épuration peuvent traiter.

Note :

• 1- Pour l'avenir les eaux de stationnement, les eaux grises et les eaux des toits verts.
• 2- Des crédits LEED sont accordés quand les trois "R" s'appliquent (Réduire, Récupérer, Recycler).
• 3- Il est prévu qu'en 2013, 36 états Américains vont manquer d'eau à la mi-temps du Super Ball. EN PROGRESSION.

Dans le cas des bâtiments avec de nombreux utilisateurs, une petite usine d'épuration peut être requise quand les services d'égouts sont absents. (Voir usine d'épuration)

En principe, il est toujours préférable et plus facile d'effectuer le retrait des substances polluantes le plus près possible de la source. Un bel exemple : quand on utilise des produits radioactifs dans un hôpital, si ce produit est rejeté à l'égout sans être retiré, il va polluer les boues de l'usine d'épuration. Une fois contaminées, celles-ci deviennent inutilisables. Le même raisonnement s'applique aux médicaments, produits chimiques, pesticides et certains produits domestiques non biodégradables tel les phosphates etc.

Notes et références de l'article

Notes

Voir aussi

Sociétés à buts non lucratifs d'ingénierie en mécanique du bâtiment :

• ASPE et ASHRAE et CSA et BNQ

Ces société ont pour but : La protection du public et l'amélioration des techniques.

ASPE et ASHRAE sont des sociétés de référence internationales en ingénierie.

CSA est une société para-gouvernementale canadienne de normalisation. (Canadian Standard Association)

BNQ est une société para-gouvernementale canadienne du Québec de normalisation (Bureau de Normalisation du Québec).

Liens internes

• Mécanique des fluides

Sites de référence

• Site consacré à la plomberie en P.E.R.
• Guide du chauffage central en P.E.R.
• Catégorie Plomberie de l’annuaire dmoz
• L'ASPE est un site voué à l'ingénierie de la plomberie (en français)
• savoir sur la plomberie(en français)

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