Impacts des stratégies d'exploitation de réseaux intérieurs sur la durabilité de canalisations d'eau chaude

par Jaime Castillo Montes

Thèse de doctorat en Sciences des Matériaux

Sous la direction de Juan Creus et de Sébastien Touzain.

Soutenue le 20-12-2011

à La Rochelle , dans le cadre de Sciences pour l'Environnement Gay-Lussac .

Le président du jury était Dominique Wolbert.

Le jury était composé de Juan Creus, Sébastien Touzain, Dominique Wolbert, Isabelle Royaud, Eliane Sutter, Olivier Correc, Yannick Gourbeyre.

Les rapporteurs étaient Isabelle Royaud, Eliane Sutter.


  • Résumé

    Afin de maitriser la qualité d'eau dans les réseaux d'eau chaude sanitaire, des traitements de désinfection thermiques et chimiques sont utilisés. Ces traitements de désinfection peuvent avoir un impact sur la dégradation des canalisations. L'influence de l'addition d'hypochlorite de sodium et de l'augmentation de la température sur la vitesse et le mode de dégradation des canalisations en cuivre, acier galvanisé, PERT/Al/PERT et PVCc a été étudiée. Pour ceci, des essais de vieillissement accéléré ont été réalisés en conditions statiques et dynamiques. Afin de réaliser les essais en conditions dynamiques, un banc d'essais à échelle 1 a été conçu et construit.La chimie des solutions d'hypochlorite de sodium à des températures élevées (>50°C) est complexe, ceci a motivé la réalisation d'une étude complémentaire sur les espèces présentes en fonction du pH et la cinétique de décomposition des solutions d'hypochlorite de sodium. Cette étude a révélé que l'augmentation de la température de 50°C à 70°C à une valeur de pH donnée produit une diminution significative de la concentration en acide hypochloreux. De plus, la décomposition de l'hypochlorite de sodium en chlorates est accélérée par la présence de cuivre et elle peut devenir significative à partir de 50°C.Les essais de vieillissement réalisés sur les canalisations ont révélé que l'addition d'hypochlorite de sodium est pénalisante par rapport à la vitesse de dégradation du cuivre, acier galvanisé et PERT/Al/PERT. Cependant, la dégradation du PVCc ne semble pas se voir affectée par l'addition d'hypochlorite de sodium. L'élévation de la température de 50°C à 70°C paraît accélérer légèrement la dégradation du PERT/Al/PERT et du PVCc. En revanche, avec une chloration de 25 ppm en hypochlorite de sodium, le mode de corrosion du cuivre est uniforme à 70°C tandis qu'il est localisé à 50°C.Les conclusions de ces résultats peuvent être d'utilité pour la conception et la maintenance des réseaux d'eau chaude sanitaire.

  • Titre traduit

    Impacts of disinfection treatments on pipe material durability in hot water distribution systems


  • Résumé

    Hot water quality control inside buildings is assured by thermal or/and chemical disinfection treatments. These disinfection treatments could have an impact on the material degradation. The influence of the addition of sodium hypochlorite and the increase in temperature on the degradation of copper, galvanized steel, PERT/Al/PERT and cPVC pipes was studied. Accelerated ageing tests were conducted under static and dynamic conditions. To carry out the tests under dynamic conditions a scale 1 pilot was designed and built.The chemistry of sodium hypochlorite solutions at temperatures higher than 50°C is complex. Therefore, the species repartition as a function of pH and the decomposition kinetic of sodium hypochlorite solutions had also been studied. This study revealed that, at a given pH, an increase in temperature from 50°C to 70°C produce a significant decrease in concentration of hypochlorous acid. In addition, the decomposition of sodium hypochlorite in chlorates is accelerated by the presence of copper. The chlorates concentration can become significant at 50°C in presence of copper.The results of the ageing test performed on pipes revealed that the addition of sodium hypochlorite increase the degradation rate of copper, galvanized steel and PERT/Al/PERT. However, the degradation rate of cPVC does not seem to be affected by the addition of sodium hypochlorite. An increase in temperature from 50°C to 70°C slightly accelerated degradation of PERT /Al/PERT and cPVC. Concerning copper, at 70°C corrosion is uniform while at 50°C corrosion is by pitting.The conclusions of this study can be useful for the design and the maintenance of hot water systems.


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