Calcul débit eau sanitaire — ECS dimensionnement

Le Tableau 1 du NF DTU 60.11 P1-1 : débits minimaux et diamètres intérieurs minimaux

Le Tableau 1 de la partie P1-1 donne, pour chaque appareil pris individuellement, le débit minimal de calcul en litres par seconde et le diamètre intérieur minimal de sa canalisation d'alimentation en millimètres. Évier : 0,20 l/s et 12 mm. Lavabo : 0,20 l/s et 10 mm. Bidet : 0,20 l/s et 10 mm. Baignoire : 0,33 l/s et 13 mm. Douche : 0,20 l/s et 12 mm. Poste d'eau à robinet ½ : 0,33 l/s et 12 mm ; à robinet ¾ : 0,42 l/s et 13 mm.

Côté sanitaires et locaux de service : WC avec réservoir de chasse 0,12 l/s et 10 mm ; WC avec robinet de chasse 1,50 l/s, le diamètre devant être au moins celui du robinet ; urinoir avec robinet individuel 0,15 l/s et 10 mm ; urinoir à action siphonique 0,50 l/s, diamètre au moins égal à celui du robinet ; lave-mains 0,10 l/s et 10 mm ; bac à laver 0,33 l/s et 13 mm ; machine à laver le linge 0,20 l/s et 10 mm ; machine à laver la vaisselle 0,10 l/s et 10 mm. Pour les machines industrielles et les cabines multijets ou appareils à brassage, le DTU renvoie explicitement à l'instruction du fabricant.

Trois précautions accompagnent ce tableau et sont régulièrement oubliées. Le débit de calcul n'est pas le débit d'usage : ce dernier est proportionnel à la pression réellement disponible au point de puisage. Les débits indiqués sont valables à la sortie d'un robinet d'eau froide, d'eau chaude ou d'un mitigeur. Enfin, le DTU admet que les documents particuliers du marché mentionnent des valeurs différentes, en particulier pour les lavabos : le tableau est un plancher de calcul, pas un plafond contractuel.

Installation individuelle : la méthode des coefficients d'appareils

Pour une installation individuelle, le DTU propose une méthode graphique. Chaque appareil reçoit un coefficient issu du Tableau 2 : 0,5 pour un WC à réservoir, un lave-mains ou un urinoir ; 1 pour un bidet, un WC à usage collectif, une machine à laver le linge ou la vaisselle ; 1,5 pour un lavabo ; 2 pour une douche ou un poste d'eau ; 2,5 pour un évier ; 3 pour une baignoire d'au plus 150 litres de capacité, augmenté de 0,1 par tranche de 10 litres supplémentaires au-delà.

La somme des coefficients du groupe d'appareils desservi est reportée sur la Figure 1 de la norme, qui donne le diamètre intérieur minimal de l'alimentation. La méthode s'applique à partir de deux appareils. Dès que le total dépasse 15, on bascule obligatoirement sur la méthode collective : la courbe n'est plus valable. La Figure 1 n'étant pas reproductible ici, l'abaque doit être lue dans la norme elle-même ; ce que l'on peut restituer sans elle, c'est la somme des coefficients, qui est la donnée d'entrée.

Installation collective : somme des débits et coefficient de simultanéité

Pour une installation collective, le débit servant de base au calcul du diamètre d'une canalisation s'obtient en multipliant la somme des débits des appareils du Tableau 1 par un coefficient de simultanéité donné par la courbe de la Figure 4, en fonction du nombre d'appareils installés. La formule associée à cette courbe est valable pour un nombre d'appareils supérieur à 5 et reste applicable au-delà de 150 appareils. En dessous de 5 appareils, on applique la méthode des coefficients d'appareils décrite plus haut.

La forme analytique couramment retenue dans la littérature technique pour représenter cette courbe est y = 0,8 / √(x − 1), où x est le nombre d'appareils installés. Elle est utilisée ci-dessous pour rendre les exemples entièrement refaisables, mais il faut être clair sur son statut : le document opposable est la courbe de la Figure 4 du NF DTU 60.11 P1-1, et c'est elle qu'un bureau d'études vise en note de calcul. Une divergence de quelques pourcents entre la lecture graphique et la formule est sans conséquence sur le choix du diamètre commercial, qui procède de toute façon par paliers.

Deux règles de comptage encadrent la somme des débits. Lorsque plusieurs machines à laver sont prévues, une seule est prise en compte. Et pour les hôpitaux, maisons de retraite, foyers de personnes âgées et bureaux, le coefficient de la Figure 4 n'est affecté d'aucun facteur particulier — autrement dit, on n'applique pas de majoration d'usage sur ces destinations.

Le cas particulier des robinets de chasse

Les robinets de chasse ne fonctionnent que quelques secondes, avec un débit très élevé de 1,50 l/s. Le DTU refuse donc de les traiter comme les autres appareils : ils ne sont pas comptabilisés dans la somme soumise au coefficient de simultanéité. On considère 1 robinet en fonctionnement pour 3 robinets installés, 2 pour 4 à 12 robinets, 3 pour 13 à 24, 4 pour 25 à 50 et 5 au-delà de 50 robinets installés.

Le débit ainsi obtenu s'ajoute, en clair, à la somme des débits des autres appareils après application du coefficient de simultanéité. En sanitaires tertiaires équipés de robinets de chasse, ce terme domine très largement le débit probable : c'est lui, et non le nombre de lavabos, qui fixe le diamètre de la colonne.

La méthode simplifiée par unités de charge (NF EN 806-3)

Le NF DTU 60.11 P1-1 propose une seconde méthode, reprise de la NF EN 806-3 et adaptée aux diamètres de tubes utilisés en France. Elle repose sur les unités de charge (Lu), une unité de charge équivalant selon la NF EN 806-3 à un débit de puisage de 0,1 l/s, et sur des tableaux propres à chaque matériau : cuivre, acier inoxydable, PVC-C série 6,3 et série 4, PEX ou PB série 5, PPR série 2,5, multicouches, acier galvanisé à chaud.

Son domaine d'emploi est strictement borné par deux conditions cumulatives : les débits de puisage doivent être inférieurs à ceux du Tableau 1, et l'utilisation de l'eau ne doit pas être continue — une utilisation est dite continue lorsqu'elle dure plus de 15 minutes. Point important, les tableaux de la norme européenne ont été modifiés dans le DTU pour tenir compte d'une vitesse de 2 m/s au lieu de 4 m/s : appliquer les tableaux européens bruts conduirait à des diamètres nettement sous-dimensionnés au regard des exigences acoustiques françaises.

Enchaînement complet de la méthode

• 1. Inventorier les appareils desservis par le tronçon, appareil par appareil, y compris les appareils de service.
• 2. Relever pour chacun le débit minimal de calcul du Tableau 1 du NF DTU 60.11 P1-1, en l/s.
• 3. Isoler les robinets de chasse et compter le nombre de robinets simultanément en fonctionnement selon la règle 1/3, 2/4-12, 3/13-24, 4/25-50, 5 au-delà.
• 4. Sommer les débits des autres appareils, en ne comptant qu'une seule machine à laver.
• 5. Déterminer le nombre d'appareils x et lire le coefficient de simultanéité sur la Figure 4 (méthode collective) ou sommer les coefficients du Tableau 2 et lire la Figure 1 (méthode individuelle, jusqu'à un total de 15).
• 6. Calculer le débit probable Qp = coefficient × Σ débits, puis y ajouter le débit des robinets de chasse retenus.
• 7. Choisir la vitesse admissible du tronçon : 2 m/s en sous-sol, vide sanitaire ou local technique, 1,5 m/s en colonne montante.
• 8. Calculer le diamètre intérieur minimal par D = √(4 Qp / (π v)) et retenir le diamètre commercial immédiatement supérieur.
• 9. Recalculer la vitesse réelle dans ce diamètre commercial et vérifier qu'elle reste inférieure à 2 m/s majorée de 10 %.
• 10. Vérifier le diamètre intérieur minimal imposé par appareil au Tableau 1, puis le bilan de pression au point le plus défavorisé.

Exemple 1 — Un logement T3 : somme des débits et somme des coefficients

Hypothèse : un T3 équipé d'un évier, d'un lavabo, d'une douche, d'un WC à réservoir de chasse, d'une machine à laver le linge et d'une machine à laver la vaisselle, soit 6 appareils.

Somme des débits du Tableau 1 : 0,20 (évier) + 0,20 (lavabo) + 0,20 (douche) + 0,12 (WC réservoir) + 0,20 (lave-linge) + 0,10 (lave-vaisselle) = 1,02 l/s, soit 61,2 l/min. C'est le débit brut, celui qui ne se produira jamais.

Somme des coefficients du Tableau 2 : 2,5 (évier) + 1,5 (lavabo) + 2 (douche) + 0,5 (WC réservoir) + 1 (lave-linge) + 1 (lave-vaisselle) = 8,5. Cette somme est inférieure à 15 : la méthode individuelle s'applique, et le report de 8,5 sur la Figure 1 de la norme donne directement le diamètre intérieur minimal de l'alimentation générale du logement. L'abaque n'étant pas reproductible ici, la lecture doit être faite dans le document normatif.

Lecture du résultat : sur un logement isolé, le calcul ne passe pas par un coefficient de simultanéité mais par les coefficients d'appareils. Confondre les deux méthodes est l'erreur d'entrée la plus fréquente — et elle conduit systématiquement à sous-dimensionner, parce que la courbe de foisonnement collectif n'a aucun sens sur 6 appareils.

Exemple 2 — Colonne montante d'un immeuble de 12 logements

Hypothèse : une colonne montante desservant 12 logements identiques à celui de l'exemple 1, soit 72 appareils installés.

Étape 1 — Somme des débits, machines à laver mises à part : 12 × (0,20 + 0,20 + 0,20 + 0,12) = 12 × 0,72 = 8,64 l/s. En appliquant la règle du DTU selon laquelle une seule machine à laver est prise en compte, on ajoute 0,20 l/s pour le lave-linge et 0,10 l/s pour le lave-vaisselle : Σ Q = 8,94 l/s.

Étape 2 — Coefficient de simultanéité pour x = 72 appareils : y = 0,8 / √(72 − 1) = 0,8 / √71 = 0,8 / 8,426 = 0,0949.

Étape 3 — Débit probable : Qp = 8,94 × 0,0949 = 0,848 l/s, arrondi à 0,85 l/s, soit 51 l/min. Le foisonnement divise le débit brut par plus de dix.

Étape 4 — Diamètre. En colonne montante, la vitesse à retenir est de 1,5 m/s. Qp = 0,85 l/s = 0,00085 m³/s. La section nécessaire vaut S = Q / v = 0,00085 / 1,5 = 5,667 × 10⁻⁴ m², d'où D = √(4 S / π) = √(7,215 × 10⁻⁴) = 0,0269 m, soit 26,9 mm de diamètre intérieur minimal.

Étape 5 — Choix commercial et vérification. Un cuivre 28 × 1 offre un diamètre intérieur de 26 mm, donc une section de 5,309 × 10⁻⁴ m² et une vitesse réelle de 0,00085 / 5,309 × 10⁻⁴ = 1,60 m/s : au-dessus de la limite de 1,5 m/s en colonne montante. Un cuivre 33 × 1, de diamètre intérieur 31 mm, donne une section de 7,548 × 10⁻⁴ m² et une vitesse de 1,13 m/s : conforme. C'est le 33 × 1 qu'il faut retenir.

Lecture du résultat : le diamètre théorique de 26,9 mm et le diamètre commercial de 26 mm sont si proches qu'un arrondi vers le bas paraît anodin. Il fait pourtant sortir la colonne de son domaine de vitesse et transforme un immeuble neuf en immeuble bruyant.

Exemple 3 — Sanitaires tertiaires équipés de robinets de chasse

Hypothèse : un bloc sanitaire tertiaire comportant 20 lavabos, 4 urinoirs à robinet individuel et 12 WC équipés de robinets de chasse.

Étape 1 — Appareils soumis au foisonnement : 20 lavabos à 0,20 l/s et 4 urinoirs à 0,15 l/s, soit Σ Q = 4,00 + 0,60 = 4,60 l/s pour x = 24 appareils.

Étape 2 — Coefficient de simultanéité : y = 0,8 / √(24 − 1) = 0,8 / 4,796 = 0,1668. Débit foisonné : 4,60 × 0,1668 = 0,767 l/s.

Étape 3 — Robinets de chasse : 12 robinets installés relèvent de la tranche « 4 à 12 robinets », soit 2 robinets considérés en fonctionnement. Débit associé : 2 × 1,50 = 3,00 l/s. Ce terme s'ajoute en clair, sans foisonnement.

Étape 4 — Débit probable total : Qp = 0,767 + 3,00 = 3,77 l/s, soit 226 l/min.

Étape 5 — Diamètre en local technique, vitesse 2 m/s : S = 0,00377 / 2 = 1,885 × 10⁻³ m², d'où D = √(4 × 1,885 × 10⁻³ / π) = √(2,400 × 10⁻³) = 0,049 m, soit 49 mm de diamètre intérieur minimal.

Lecture du résultat : les robinets de chasse représentent 80 % du débit probable (3,00 sur 3,77) alors qu'ils ne comptent que pour 12 appareils sur 36. Remplacer ces robinets par des WC à réservoir ferait tomber le débit probable à un niveau sans commune mesure. C'est un arbitrage de conception, pas un détail d'équipement.

NF DTU 60.11 : version, structure et domaine

La version en vigueur est celle d'août 2013. La partie P1-1 a été homologuée le 10 août 2013 sous l'indice de classement P 40-202-1-1 et, avec les parties P1-2, P2 et P3 de la même date, elle remplace le DTU 60.11 (P 40-202) d'octobre 1988 — refonte complète et changement de statut, du cahier des charges à la norme française homologuée. Citer « le DTU 60.11 de 1988 » dans un CCTP est aujourd'hui une référence périmée.

Le document couvre les installations intérieures des bâtiments à usage d'habitation ou de bureaux, dans toutes les zones climatiques françaises y compris en climat tropical humide (Guadeloupe, Martinique, Guyane, Réunion, Mayotte). Quatre familles d'ouvrages sont explicitement exclues du champ de la partie P1-1 : les réseaux d'incendie, les appareils de production ou de stockage d'eau chaude, les réseaux d'adduction d'eau et les réseaux d'arrosage. Cette dernière exclusion est décisive pour l'usage d'un calculateur : le volume d'un ballon et la puissance d'une production d'ECS ne relèvent pas du NF DTU 60.11.

Vitesses et pressions opposables

La vitesse à prendre en considération pour le calcul des diamètres selon la méthode générale est de 2 m/s pour les canalisations en sous-sol, vides sanitaires ou locaux techniques, et de 1,5 m/s pour les colonnes montantes ; les tableaux de la méthode simplifiée sont établis pour 2 m/s. Dans tous les cas, la vitesse résultante des calculs doit rester inférieure à 2 m/s majorée de 10 %.

Côté pression, la pression statique doit être inférieure à 4 bar au point de puisage, des réducteurs étant à prévoir le cas échéant, et l'installation d'un immeuble collectif d'habitation doit être conçue pour obtenir au moins 1 bar à l'entrée de chacun des logements. Le DTU rappelle par ailleurs l'article R. 1321-58 du Code de la santé publique : la hauteur piézométrique de l'eau distribuée par les réseaux intérieurs doit être au moins égale à trois mètres en tout point de mise à disposition, à l'heure de pointe de consommation.

Eau chaude sanitaire : température et bouclage

La partie P1-2 impose une température de l'eau supérieure ou égale à 50 °C en tout point du système de distribution, à l'exception des tubes finaux d'alimentation des points de puisage. Cette exigence résulte de l'arrêté du 30 novembre 2005 relatif aux installations fixes destinées au chauffage et à l'alimentation en eau chaude sanitaire, qui modifie l'article 36 de l'arrêté du 23 juin 1978. Les calculs de dimensionnement du bouclage sont menés en considérant qu'il n'y a pas de puisage.

Trois contraintes chiffrées encadrent la conception d'un bouclage : une vitesse minimale de 0,20 m/s dans les retours de boucle, une vitesse maximale de 0,5 m/s conseillée, et une longueur d'antenne limitée à 8 mètres — l'antenne étant le tronçon qui alimente un appareil ou un groupe d'appareils sans faire partie du réseau bouclé. Au-delà, le volume d'eau stagnante entre la boucle et le point de puisage devient à la fois un risque sanitaire et un inconfort de temps d'attente.

Les destinations que la méthode générale ne couvre pas

• L'application de la méthode générale aux établissements de santé, hôtels, écoles, internats, stades, casernes et gymnases n'est pas visée par le DTU, en raison des spécificités de ces ouvrages.
• Dans les écoles, internats, stades, gymnases et casernes, il faut considérer que tous les lavabos ou toutes les douches peuvent fonctionner simultanément, sauf si l'installation est équipée de robinets à fermeture temporisée.
• Dans les hôpitaux, maisons de retraite, foyers de personnes âgées et bureaux, le coefficient de simultanéité de la Figure 4 n'est affecté d'aucun facteur particulier.
• Le dimensionnement des réseaux d'incendie ne relève pas du NF DTU 60.11 et obéit à ses propres référentiels.